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如何提高人造金剛石樹脂砂輪磨削比?

更新時間:2016-08-02 16:40:32點擊次數:1392次 字號:T|T
  摘要:金剛石過早脫落是人造金剛石砂輪磨損的主要原因。通過采用偶聯劑試驗證明,此方法可減少金剛石的過早脫落,從而達到砂輪磨削比提高的目的。
  前言
  
  人造金剛石樹脂砂輪具有磨削力和磨削熱小,自銳性好,磨削效率高等特點,被廣泛用於硬質合金,鈦合金的磨削。據估計目前世界上約有60%的磨料級金剛石用於製造樹脂結合劑砂輪。但是,人造金剛石樹脂砂輪在磨削過程中,易出現磨粒過早脫落的現象即在砂輪表麵有許多磨粒脫落留下空穴。一般情況下,每片砂輪的磨粒大概隻有30%左右參與正常的磨削,許多都是過早脫落的,因此這種現象勢必影響砂輪的磨削比。
  
  1、砂輪的磨損特性分析
  
  我們要想提高砂輪的磨削比,必須對砂輪的磨損機理進行探討。人造金剛石砂輪在磨削加工中的磨損過程較為複雜,磨損的類型很多。有機械的,粘附的,磨擦的,擴散的,化學的,熱作用等形式,但其主要形式有以下幾種:
  
  (1)金剛石晶麵和被加工材料的相互作用,使金剛石磨粒工作頂端產生微磨損,有時在磨削力的作用下金剛石表麵微量的石墨化,促使砂輪磨損。
  
  (2)金剛石樹脂砂輪一般采用的是RVD級的磨料,這類金剛石磨料針片狀較多,在磨削力的作用下,易發生晶體的碎裂,促使砂輪磨損。
  
  (3)由於磨削熱的產生使結合劑的物理機械性能發生變化,造成結合劑的強度下降,促使砂輪磨損。
  
  (4)由於金剛石磨粒與結合劑的結合太差,在磨削力的作用下金剛石磨粒過早脫落。
  
  通過以上分析及觀察磨削後樹脂結合劑金剛石砂輪的表麵形貌,發現有許多金剛石脫落後留下的孔穴。由此推斷磨粒與結合劑的結合太差,是造成金剛石磨料過早脫落,砂輪磨削比低的主要原因。本文就偶聯劑代替濕潤劑進行實驗研究,尋找減少金剛石磨料過早脫落,提高樹脂結合劑金剛石砂輪磨削比的方法。
  
  2、實驗方法
  
  2.1偶聯劑試驗
  
  我們按照經驗配方,用偶聯劑代替濕潤劑,采用相關砂輪製造工藝方法,製作120x20x20(m³)試條、“8”字塊數個。熱壓溫度210℃,熱壓時間20mim,硬化溫度230℃,硬化時間4h。
  
  分別對製作試樣進行抗衝擊強度,抗拉強度測試,尋找偶聯劑用量與抗衝擊強度,抗拉強度的關係。
  圖1偶聯劑百分含量變化與試塊抗拉強度關係
  圖1偶聯劑百分含量變化與試塊抗拉強度關係
  
  由測試結果分析可知,隨著偶聯劑含量的增加,抗衝擊強度、抗拉強度逐步提高,但達到一定含量時有極值;之後隨偶聯劑含量繼續增加,抗衝擊強度、抗拉強度逐步下降。從本實驗可知,添加一定比例的偶聯劑可提高結合劑與金剛石磨粒的粘結力。
  
  2.2 砂輪製造
  
  我們將經過磨削試驗後的1#、2#砂輪分別修銳,觀察其微觀形貌。
  圖2偶聯劑百分含量與試塊抗衝擊強度關係
  圖2偶聯劑百分含量與試塊抗衝擊強度關係
  
  我們用經驗配方采用濕潤劑製作砂輪一片,另一片用偶聯劑代替濕潤劑,依照相關工藝製造。熱壓210℃,熱壓時間2h,硬化溫度235℃,硬化時間8.5h。
  
  2.3磨削實驗
  
  2.3.1實驗條件
  
  機床:M7210A型平麵磨床
  
  磨削用量:砂輪轉速 n=2100r/min
  
  磨削深度 0.02~0.028mm
  
  工作台速度1~6m/min
  
  磨削液:煤油
  
  工件:YG8硬質合金
  
  砂輪:1A1/T2 250x25x75 D 100/120 B
  
  75(1#,濕潤劑)
  
  1A1/T2 250x25x75 D 100/120 B
  
  75(2#,偶聯劑)
  
  2.3.2磨削比的測定
  
  (1)用丙酮分別清洗砂輪、被磨工件,洗去油汙和其它雜質,然後將它們放入幹燥箱內,110e烘幹至恒重,冷卻至室溫。
  
  (2)分別對工件、砂輪進行磨前稱重。(3)依照磨削條件進行磨削實驗。
  
  (4)磨削後,對砂輪、工件按上述要求再次稱重。
  表1磨削對比實驗結果
  表1磨削對比實驗結果
  
  (注:磨削比=磨除金屬重量P砂輪磨耗重量)
  
  3、砂輪表麵的微觀現象
  
  我們將經過磨削試驗的1#、2#砂輪,用肉眼分辨,1#砂輪表麵脫落的金剛石較多,其表麵有許多空穴;2#砂輪表麵脫落的金剛石較少,其表麵空穴亦較少。
  圖3經修銳1#砂輪表麵外貌
  圖3經修銳1#砂輪表麵外貌
  圖4經修銳2#砂輪表麵形貌
  圖4經修銳2#砂輪表麵形貌
  
  由圖3、圖4可看出,二者總體上有差別,1#結合劑與金剛石磨料結合並不緊密,2#結合劑與金剛石磨料結合較緊密,這也與二者的磨削比一致。
  
  4、結論
  
  (1)實驗結果表明,采用偶聯劑製做的砂輪較用濕潤劑製做的砂輪磨削比增幅可達25%。
  
  (2)磨削後,用肉眼視察二者的表麵空穴,采用偶聯劑較濕潤劑製做的砂輪表麵空穴少。
  
  (3)從微觀上看,二者的結合劑與磨料的結合緊密程度不一樣。
  
  (4)采用偶聯劑是提高樹脂結合劑金剛石砂輪的磨削比行之有效的方法。
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