橡胶结合剂金刚石磨具及其用途

橡胶结合剂金刚石磨具及其用途沃凌鹏译自乌克兰《工具世界》2000 年第 7 期 乌克兰科学院超硬材料所研制出了一系列橡胶结合剂磨具。 这些橡胶结合剂磨具主要用 于对钢、铸铁、有色金属及合金零件，非金属材料(宝石、大理石、花岗石)进行磨削、抛光、 振动抛光、珩磨、珩齿和修饰加工，以及磨削难加工气热涂层。由于橡胶结合剂金刚石磨具 可以制成各种弹性，复杂形状，多层的耐磨损工具，因而不烧伤加工表面，在工件加工表面 可形成避免应力集中的最佳微地形， 从而延长被加工件使用寿命， 因而这种磨具获得了广泛 应用。 橡胶结合剂的高分子母体由极性不饱和耐油丁腈橡胶 CKH-40 制成， 并与热塑性聚氯乙 烯和热固性酚醛树脂混合形成固溶体。 决定结合剂弹性和刚性程度的主要组分是橡胶硫化剂硫。 橡胶结合剂中还加有一系列能改善结合剂性能， 并使其获得某种工具需要的特殊性能的 组分，例如硫化加速剂、加速剂活化剂、增塑剂、稳定剂、固化剂、各种填充剂和特殊添加 剂。 用橡胶生产的方法在对辊混料机上将生橡胶结合剂与人造金刚石混合。 橡胶结合剂磨具中采用 AC2、AC4、AC6、AC15(20)牌号的金刚石磨粉，粒度 200/160 至 50/40，ACM 和 ACH 微粉，粒度 60/40 至 3/2。有时采用金刚石与普通磨料的混合磨料。 根据金刚石粒度和被加工材料种类，金刚石最佳浓度为 12.5%～150%。 为提高金刚石在橡胶结合剂中的把持力， 金刚石磨粉颗粒被涂有与橡胶结合剂粘附性很 强，并能在金刚石上牢固把持的特殊浆料。这种把持主要依赖于磨粉发达的表面，金刚石好 象被嵌固在浆料中。 金刚石微粉不上浆， 因为微粉颗粒与通常用于橡胶结合剂的材料颗粒尺 寸相近。 根据对一系列各种弹性橡胶结合剂的研制和尔后对其物理机械性能的研究， 成功地确定 了适用于弹性、半刚性和刚性结合剂的统一硫化规范，并制造出多层磨具，结果实现了将高 的切削性能与大大降低被加工表面粗糙度同时统一在一个金刚石磨具上的可能性， 使刚性磨 具获得了弹性和柔性。 橡胶结合剂牌号根据弹性分为四组：P1、P31 为高弹性；P12、P4、P34 为高硬度弹性； P9、P11 为半刚性；P18、P18T、P29、P32 为刚性。 橡胶结合剂具有某种热塑性， 因此使用橡胶磨具必须结合使用润滑冷却工艺手段， 以防 止橡胶变软。因为橡胶结合剂耐油和耐水，因而冷却液可以是油性的和与水混合的。 基于对结合剂成分、 工艺性能和物理机械性能， 包括耐磨性和与上浆金刚石粘附性的综 合研究，研制出了一系列弹性金刚石磨具。他们在工业中被广泛应用。 金刚石抛光带ЛП 金刚石抛光带用于对钢和铸铁零件进行抛光， 例如可加工曲轴和凸轮轴轴颈、 凸轮等汽 车发动机零件，以及这些零件上的等离子体涂层。 抛光带长度为 150mm，宽度为 25、32、40、50、60、80、100、125、150、160、180mm。 1A1 型金刚石砂轮 1A1 型金刚石砂轮用于对已到总使用寿命的管路进行技术检验。砂轮尺

寸 80×12×5×20mm。 砂轮用新橡胶结合剂加填充剂(绿碳化硅)和金刚石制成。AC20 粒度 250/200、200/160 金刚石用于对显微磨片进行粗磨，AC6125/100、ACM40/28、ACM10/7 用于精磨。 该结合剂的特点是，可以不用冷却润滑液。 使用这种砂轮可以在管路上直接得到高质量的显微磨片，而无需切下样品。 Д200 和ДO200×60 金刚石弹性磨盘 金刚石弹性磨盘用于制备各种金相和岩相磨片，抛光宝石，用作加工建筑装饰石材(例 如大理石、花岗石)的特殊抛光头的金刚石元件。 磨盘直径 200mm，分为无内孔和有 60mm 内孔的两种。磨盘金刚石层表面做成一定的 型面，因而无需在使用时对金刚石层开刃，并产生对供应冷却液和排屑的有利条件。 磨盘做成三件一套， 金刚石分别采用 AC280/63、 ACM40/28、 ACM3/2， 浓度分别为 100%、 50%、25%。加工时用水作冷却液。 目前用金刚石弹性磨盘可以制备各种材料的显微磨片， 例如硬质合金、 各种牌号淬火钢、 未淬火钢、铸铁、耐热镍合金、钯、钛、铝、锌、铜及铜合金(包括浸铜的硬质合金)、钨、 钼、银、金、双金属(钛铌、钢黄铜、铌钢、硬铝钢、硬铝青铜)、多种金属结合物及其焊缝， 以及非金属材料：天然水晶、煤炭、矿岩、软矿岩(大理石、砂页岩、玉石、蛇纹石、 多孔陶瓷、耐火物、硅、锗、玻璃钢)。 金刚石、立方氮化硼弹性珩磨油石组ББх金刚石和立方氮化硼弹性珩磨油石用于精珩， 包括平顶珩磨钢和铸铁件中的孔， 例如汽 车、拖拉机、摩托车内燃机汽缸、缸套，齿轮、连杆，机床、冰箱、制动和液压系统、压缩 机、泵的零件。 P11 橡胶结合剂油石组用于加工钢和灰铸铁，P11T、P18T、P32 结合剂油石组用于加工 特种冷硬铸铁和高硬度钢。 金刚石和立方氮化硼弹性珩磨油石组生产 17 种规格(表)。

用户将油石组夹在虎钳上，沿油石分割处将其切开。 用 AC4、AC6、ACM，粒度 80/63 至 14/10 金刚石，以及同粒度的 KP、KM 立方氮化 硼制造油石，浓度为 100%、50%。可在任何结构和精度的珩磨机上应用。油石不需预先磨 合，可稳定保证加工表面粗糙度在 Ra=0.32+0.032μ范围，以及最佳的表面显微几何特性， 与普通油石相比， 提高支承面积和加工表面接触刚性 2～4 倍， 提高摩擦偶耐磨性 10～15%。 根据使用条件，一套金刚石弹性油石可加工 1.5～10 万个孔。 无布基金刚石热塑性抛光带ЛП-1 无布基金刚石热塑性抛光带用于对复杂型面的钢、铸铁、钛合金、耐热合金等材料零件 进行抛光和振动抛光。 ЛП-1 抛光带用特殊热塑性半硬橡胶结合剂制造。短时间(2-3 分钟)加热至 170～175℃

抛光带会软化，由于被压紧在被加工工件上而失去其形状。抛光带在压紧状态冷却后，获得 的形状得以保持。 用户根据生产的零件品种直接对抛光带做类似的成型。 抛光带使用时须使 用冷却液。 Л П -1 抛 光 带 的 总 厚 度 可 通 过 弹 性 基 层 增 加 到 3.6+0.2mm 。 采 用 的 金 刚 石 为 AC4160/125～50/40，AC6200/160～50/40，ACM60/40～10/7，浓度 100%和 50%。 ЛП-1 金刚石抛光带用于代替普通磨料砂带。ЛП-1 抛光带的使用指标大大优于普通 磨料砂带。例如，在改进的ВПЛ-3M 机床上振动加工涡轮发动机钛合金叶片，普通砂带仅 能保持切削性能 0.3 分钟，而同尺寸的ЛП-1 金刚石抛光带可保持切削性能 12000 分钟。 P37 结合剂 AC6160/125，100%浓度金刚石抛光带的磨削效率比刚玉布基砂布提高 2～ 2.8 倍。 用金刚石抛光带振动加工之后， 叶片型面几何精度得以保持， 而加工表面粗糙度大大降 低(降低到 Ra0.07～0.14μ)。由于无磨料粉尘和砂带胶及布基燃烧时释放出的气体，劳动条 件大为改善。 金刚石断续表面磨块 金刚石断续表面磨块用于加工由氧化铝、硬质合金、碳化钨、碳化铬、碳化钛等构成的 气热涂层，以及掺杂元素为钴、镍、铬、镍的涂层。这些涂层用于修复磨损的机械零件和提 高零件的耐磨性。 金刚石断续表面磨块还用于录音机铝合金面板的高效磨削，同时兼做修饰加工。 磨块做成 300×140mm 的板状，金刚石层由做成条块状具有一定高度和宽度的单个金 刚石元件构成。 这些条块经特殊成分的中间层与弹性基体联接， 因而尽管金刚石层是刚性的， 整个磨块却可弯曲。 磨块用高弹性到硬橡度不同弹性程度的橡胶结合剂制造，所用金刚石为 AC4、AC6、 AC15、AC20，粒度不超过 200/160，以及各种粒度的微粉。 使用时将磨块切成所需尺寸的带， 用环氧树脂胶粘到可多次重复使用的金属基体上。 这 种砂轮制造工艺可节约用作基体的金属， 减少磨具制造和运输费用， 使用户可以方便地制造 出自己所需的非标和大尺寸磨具，而无需专门的设备和复杂的工装。 大尺寸砂轮的基体往往是组合式的，因而也简化了磨块的粘贴。 磨块使用时必须使用冷却液，冷却液可以是水质和非水质的，例如添加 0.5%洗涤液的 0.5%苏打水溶液。由于金刚石断续表面磨块使用时不产生高温，磨具对被喷涂基体热作用 不大，因而避免了烧伤，组织转变和涂层开裂。 以金刚石断续表面磨块为工作层的砂轮以自锐状态工作，不堵塞，能切断喷涂的粒子， 而不使其从涂层中脱落，从而避免被加工表面的损坏。这种砂轮可去掉各种余量，无需其它 形式的粗加工，气热涂层的厚度可以在数十微米到数毫米之间。磨削 Al 　 2O 　 3、硬质合 金等高硬度涂层的效率是普通磨料砂轮的 5～6 倍，达 500～3000mm 　 3/分，并且磨削区 局部温度不超过 500℃。 这种砂轮的重要特点是， 精加工时达到的气热涂层表面粗糙度几乎与其硬度无关。 使用 这种砂轮可获得优质加工表面，提高被加工零件的使用寿命。