陶瓷结合剂金刚石砂轮在加工PCD刀具中的优越性

2005年第4期　　　　　　　　　　　　　　2005年8月

超　硬　材　料　工　程

第17卷总第62期

SU PERHA RD M A T ER I AL EN G I N EER I N G

陶瓷结合剂金刚石砂轮在加工PCD 刀具中的优越性

2

①

(1. 2. 第六砂轮厂, 贵阳550025)

树脂结合剂、金属结合剂金刚石砂轮在磨削加工PCD 刀具中的应用, 获得了一。通过对试验结果的分析, 发现陶瓷结合剂金刚石砂轮在加工PCD 刀具上同树脂结合剂和金属结合剂相比具有:磨削效率高、耐用度高、加工成本低的特点。关键词:金刚石砂轮; PCD 刀具; 磨削试验; 陶瓷结合剂

中图分类号:TQ 164; T G 743　　文献标识码:A 　　文章编号:1673-1433(2005) 04-0018-03

THE V ITR IF IED B OND OF D I AMOND W HEEL IN PROCESS PCD T OOL S HAVE SUPER I OR IEY

11, 2

ZEN G Jun , W A Chong 2long

(1. X ian J iaotory U n iversity , X ian 710049;

2. T he S ix th G rind ing w heel p lan t , Ch ina Gu iy ang 550025)

Abstract :T h is p ap er th rough the vitrified bond . T he resin bond . T he m etals bond and di 2am ond w heel in p rocess PCD too ls have of app licati on . D ifferen t exp eri m en t resu lts w ere go t . B y analyzing the resu lts , discover that the vitrified bond of diam ond w heel w ith the resin bond and the m etals bond in p rocessing PCD too ls to have :grinding efficiency h igh . D u rati on degree h igh . T he m ach in ing co st is low er . Keywords :vitrifigd bond ; grinding efficieney ; PCD too ls

0　前言

从20世纪70年代中期, 美、英、德、前苏联等工业发达国家先后开发研制PCD 刀具用于非金属材料和有色金属材料的高速切削, 使机械制造加工中生产效率获得大幅度提高, 切削成本却成倍下降, 因而发

①

展很快, 广泛用于汽车、航天、航空等工业领域。近十多年来, 在市场经济的推动下, 机械制造工业的发展目标是往高效率、高质量、低成本的加工方向发展。要满足这些要求除了依靠高速度、高精度的CN C 机床, 必须依靠具有高硬度、高热稳定性和良好化学惰性的PCD 刀具。特别是近年来中国的摩托车和汽车

收稿日期:2005-07-30

作者简介:曾俊(1974—　) , 男, 西安交通大学材料与工程学院材料工程专业, 在职硕士研究生, 主要从事陶瓷材料方向的研究; 瓦崇龙(1974—　) 男, 西安交通大学材料与工程学院材料工程专业, 在职硕士研究生, 第六砂轮厂超硬材料磨具工程师, 主要从事超硬材料磨具制造的研究工作。

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工业得到较快的发展, 其中摩托车产量已居世界之首, 诸多摩托车制造厂已在生产线上采用PCD 刀具替代原来的硬质合金刀具, 大大提高了生产效率和工件表面质量, 收到了比较明显的效果。

在磨削加工PCD 刀具时通常采用树脂结合剂和金属结合剂金刚石砂轮[1～4]。由于树脂结合剂砂轮磨削效率低, 使用寿命短, 砂轮修整和更换频繁, 所以工件尺寸分散度较大, 工件加工质量不稳定, 现在已很少采用这种砂轮来加工PCD 刀具。金属结合剂金刚石砂轮磨削效率高、质量好, 但金属结合剂金刚石砂轮自锐性差, 容易堵塞、发热, PCD 刀具, [6]

刀具。试验用工具磨床为:台湾产FC 2500D 型PCD 与PCBN 专用刀具磨床。冷却液为乳化液。为了保证试验数据的准确性, 相同的试验重复做三次, 取其平均值为最终数据。同时为了保证砂轮的平整性, 每研磨一次, 都要对砂轮进行修整[7]。

3　砂轮磨削试验结果

试验:122×32×32×10×3M P B

磨削对象:刃磨PCD 刀具

磨削部分:PCD 刀两刃, 刃宽度为4. 6mm , PCD 层厚度为0. 8mm , YG 16层厚度为1. 2c m

磨削余量:0. 10～0. 05mm

砂轮转速:1800r m in , 横向往复30次 m in , 进刀量为0. 05mm m in

磨削结果:PCD 刀具32把 h 试验2:

砂轮规格:12A 2 45°125×32×32×10×3M P -SD W 20100M

率高、硬度高、修整简单等特点。因此, 其在磨削加工效率上大大提高, 加工质量也显著改善, 加工成本成倍地降低。

[5]

1　三种试验砂轮的制备

(1) 树脂结合剂金刚石砂轮的制备

型号规格:12A 2 45°125×32×32×10×3粒度浓度:M P -SD W 20100B

结合剂成分:聚酰亚胺树脂粉、ZnO 、C r 2O 3、Cu 、Si C 等

磨削对象:刃磨PCD 刀具

磨削部分:PCD 刀两刃, 刃宽度为4. 6mm , PCD 层厚度为0. 8mm , YG 16层厚度为1. 2c m

磨削余量:0. 10～0. 05mm

砂轮转速:1800r m in , 横向往复30次 m in , 进刀量为0. 05mm m in

磨削结果:PCD 刀具46把 h 试验3:

砂轮规格:12A 2 45°125×32×32×10×3M P -SD W 20100V

硬化温度:230℃

(2) 金属结合剂金刚石砂轮的制备型号规格:12A 2 45°125×32×32×10×3粒度浓度:M P -SD W 20100M 结合剂成分:Cu 、Sn 、Zn 、A g 等硬化温度:660℃

(3) 陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备

型号规格:12A 2 45°125×32×32×10×3粒度浓度:M P -SD W 20100V

结合剂成分:Si O 2、A l 2O 3、B 2O 3、N a 2O 、K 2O 、ZnO 等

硬化温度:700℃

磨削对象:刃磨PCD 刀具

磨削部分:PCD 刀两刃, 刃宽度为4. 6mm , PCD 层厚度为0. 8mm , YG 16层厚度为1. 2c m

磨削余量:0. 10～0. 05mm

砂轮转速:1800r m in , 横向往复30次 m in , 进刀量为0. 05mm m in

磨削结果:PCD 刀具108把 h

2　试验条件

本试验采用自行研制生产的树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂金刚石砂轮。磨削加工的几何角度均为:前角Χ=5°, 后角Α=8°, R =0. 5～1. 2的PCD

4　试验结果分析

(1) 从以上数据可知, 在相同的试验条件下, 相同

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的磨削时间内, 陶瓷结合剂金刚石砂轮的磨削效率远高于树脂结合剂和金属结合剂金刚石砂轮(图1)

。

　　从图1可知, 陶瓷结合剂金刚石砂轮的磨削效率要明显高于金属结合剂和树脂结合剂金刚石砂轮的磨削效率, 主要是因为陶瓷结合剂金刚石砂轮的自锐较强, 金刚石微粉能不断地保持锋利的刃口, 从而保持较高的磨削效率。

(2) 从三种试验砂轮的耐用度来看, 陶瓷结合剂耐用度最高, 其次是树脂结合剂, 金属结合剂砂轮的耐用度最差(图2) 。

可知好, , , , 从而降低, 提高了陶瓷结合剂砂轮的耐用度。金属结合剂砂轮的成型性好, 韧性高, 但自励性差, 从而

图

1F ig . 1　relati on sh i p betw een the grinding ti m e

of the w heel and its grinding efficiency

:树脂结合剂金刚石砂轮 :金属结合剂金刚石砂轮 :陶瓷结合剂金刚石砂轮

耐用度差。

5　结论

(1) 本试验表明, 使用陶瓷结合剂金刚石砂轮磨

削加工PCD 刀具, 可最大限度地提高磨削效率。

(2) 使用陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削加工PCD 刀具, 磨耗比小, 耐用度高, 使用寿命长, 加工成本低, 具有广泛的实际意义和推广价值。参考文献:

[1]　严文法. 磨削技术[M ]. 西安:西北工业大学出版社, 1994. [2]　方啸虎. 超硬材料科学与技术[M]. 北京:中国建材工业出版社,

1998.

[3]　李伯民等编著. 实用磨削技术. 北京:机械工业出版社, 1996. [4]　朱岷, 陈己珊, 编著. 金刚石磨具制造[M ].

[5]　李志宏, 著. 陶瓷磨具制造[M]. 北京:中国标准出版社, 2000. [6]　中磨公司. 磨料磨具技术手册[M ]. 北京:兵器工业出版社,

1990.

[7]　syo jik zhou L , studies on truning and dressing of diamond w heel

repo rt [J ]. JSPE 1990. 24(2) :124.

图2　砂轮磨削时间与耐用度关系图

F ig . 2　relati on sh i p betw een the grinding

ti m e of the w heel and its life :金属结合剂金刚石砂轮 :树脂结合剂金刚石砂轮 :陶瓷结合剂金刚石砂轮

　

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