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金刚石磨轮的烧制加工优势有哪些?


金刚石磨轮是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料特效工具。近几年来,随着高速磨削超精密磨削技术迅速发展,对其提出了更高要。普通的磨轮产品已不能满足生产需要,金刚石磨轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而生产得到了广泛应用。

金刚石磨轮的种类繁多,一般根据应用市场的大小及其重要性,综合结合剂种类、制造方法和使用用途进行划分。主要的几款产品的制作和成分说明如下:

1.镀层:采用电镀方法在工具表面镀覆上含有金刚石磨料的金属层,金刚石均匀弥散地分布在镀层中,用这种方法可制造各种金刚石电镀工具;又如采用化学气相沉积法在工具表面沉积一层致密的多晶型金刚石薄膜,制备出金刚石镀膜的拉丝模具、刀具、钻具等。
2.金刚石金属复合体:将金刚石与金属或合金粉末混合均匀,压制成型,再经保护气氛烧结或热压烧结或真空烧结制备出金属结合剂金刚石磨具、钻头、锯片等。
3.金刚石树脂复合体:将预先处理好的金刚石磨料均匀混合到树脂粉和填料中,经冷压或热压成型,再经一定固化工艺进行热固化制备金刚石树脂磨具、切割片等。
4.金刚石陶瓷复合体:将玻璃和陶瓷粉料与金刚石磨料均匀混合,压制成型,再经烧结制备陶瓷结合剂磨具。
5.聚晶金刚石:选用合适形状及尺寸的超硬磨料,预处理后在高温高压有金属相存在的条件下烧结而成,超硬磨料体积浓度达到90%以上,该方法制备拉丝模具、刀头、钻头等。
6.金刚石硬质合金复合体:将聚晶金刚石在高温高压下固结于一层硬质合金衬底上形成金刚石复合体。


金刚石磨轮按制造方式不同主要有有烧结、电镀两种类型。陶瓷金刚石磨轮部分正在研发改进,目前已小有成就,具有金刚石和陶瓷结合剂的共同特点,与普通刚玉、碳化硅砂轮相比,它的磨削力强,磨削时温度比较低,砂轮磨损比较小;可以适应各种冷却液的作用;磨削时砂轮的形状保持性好,磨出工件的精度高;砂轮内有较多的气孔,磨削时有利于排屑和散热,不易堵塞、不易烧伤工件;砂轮的自锐性比较好,修整间隔的时间长,修整比较容易。因此陶瓷金刚石磨轮在国外一些发达国家的使用日益增多。是较有发展空间的一种产品。


金刚石磨轮加工市场优势巨大,目前绝大部分人工合成的金刚石都为粉末状或细小的颗粒状,将金刚石磨粒粘结起来并制成具有一定强度和形状的磨具,以便于安装在各种磨床上进行磨削加工。与其它磨料如刚玉、碳化硅相比,用金刚石磨具进行磨削时,具有以下优点:


1.磨削效率高:如磨削硬质合金时,金刚石磨轮的磨削效率是树脂碳化硅砂轮的 5 -10 倍以上。
2.具有很高的使用寿命:金刚石磨轮的耐磨性很高,磨粒本身消耗很少,特别是在磨削硬、脆工件时最为明显。用金刚石磨轮磨削淬火钢时,其耐磨性是一般白刚玉磨料砂轮的 100-200 倍;磨削硬质合金时,则是一般碳化硅磨料砂轮的 5000-10000 倍。
3.磨削力小,磨削温度低:金刚石磨粒的硬度和耐磨性很高,磨粒能长久保持锋利,容易切入工件,实现低应力磨削。
4.磨削的工件精度高、表面质量好:用陶瓷结合剂金刚石磨轮磨削硬质合金刀具,刀面和刀刃的粗糙度比用碳化硅砂轮磨削要低 1-2 级,刃口圆弧半径小,刀刃十分锋利,刀具的耐用度可提高 1-3 倍在磨具中用于固结金刚石磨粒的结合剂有树脂、金属和陶瓷三种材料,其中树脂结合剂和金属结合剂砂轮已在工业生产中得到广泛应用,金刚石磨轮虽然应用量没有前两种砂轮大,但由于其良好的磨削精度、高磨削效率和低磨削应力越来越受到人们重视,具有广阔的发展前景。


目前生产常用砂轮对滚整形方法不仅修整时费时费力,而且修整过程金刚石颗粒脱落较多,修整砂轮本身消耗很大,整形精度较低。近年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金刚石磨轮研究工作,主要有电解修整法、电火花修整法复合修整法等。电解修整法速度快,但整形精度不高;电火花修整法整形精度高,既可整形又可修锐,但整形速度较慢;复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等,修整效果较好,但系统较复杂,因此烧结型金刚石磨轮修整问题仍然没有得到很好解决。此外,由于砂轮制造工艺决定了其表面形貌随机,各磨粒几何形状、分布及切削刃所处高度不一致,因此磨削时只有少数较高切削刃切到工件,限制了磨削质量磨削效率进一步提高。

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