無機高分子結(jié)合劑磨具的設(shè)計原則和方法

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-05-06 09:38:21點擊率：

　　高效磨削加工技術(shù)是提高前輩的制造技術(shù)必要前提，徹底解決了傳統(tǒng)磨削加工高精度、低效率的加工局限，在獲得高效率，高精度的同時，又能對各種材料和外形進行高表面完整性加工并降低本錢。在我國現(xiàn)有前提下，鼎力加強高效磨削加工技術(shù)的研究、推廣和應(yīng)用，對進步我國機械制造業(yè)的加工水平和加快新產(chǎn)品開發(fā)具有十分重要的意義。如今超硬材料的應(yīng)用日益廣泛，實施高速高效磨削是加工超硬材料和難切材料的優(yōu)選加工工藝。因為超硬磨料磨具的應(yīng)用，高速、大功率精密機床及數(shù)控技術(shù)發(fā)展、新型磨削液和砂輪修整等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、高速超高速磨削和高效率磨削技術(shù)應(yīng)用、磨削自動化和智能化等技術(shù)的發(fā)展，使高效率磨粒加工在機械制造領(lǐng)域具有更加重要的地位，具有很好的發(fā)展遠景。

　　高效磨削砂輪應(yīng)具有好的耐磨性，高的動平衡精度，抗裂性，良好的阻尼特性，高的剛度和良好的導熱性，而且其機械強度必需能承受高效磨削時的切削力等。高效磨削砂輪可以使用剛玉、碳化硅、CBN、金剛石磨料。在合適的結(jié)合劑和提高前輩的制造工藝前提下，出產(chǎn)的磨具使用速度可達125m/s。

　　現(xiàn)有的陶瓷結(jié)合劑砂輪耐水、耐油、耐酸、耐堿的侵蝕，能保持準確的幾何外形。氣孔率大，磨削率高，強度較大，韌性、彈性、抗振性差，不能承受側(cè)向力，V輪<35m/s的磨削，這種結(jié)合劑應(yīng)用廣，能制成各種磨具，合用于成形磨削和磨螺紋、齒輪、曲軸等。

　　現(xiàn)有的樹脂結(jié)合劑強度大并富有彈性，不怕沖擊，能在高速下工作。有摩擦拋光作用，但堅固性和耐熱性比陶瓷結(jié)合劑差，不耐酸、堿，氣孔率小，易堵塞;V輪>50m/s的高速磨削，能制成薄片砂輪磨槽，刃磨刀具前刀面，高精度磨削。

　　無機高分子結(jié)合劑磨具強度較高，因此有較高的使用速度，一般合用于高速切割、荒磨、重負荷磨削;另外無機高分子結(jié)合劑磨具有一定的彈性，且結(jié)合劑耐熱性高，磨削自銳性好，這樣與傳統(tǒng)樹脂結(jié)合劑比擬，砂輪的尖角保持性好，外形保持性好，也合用于精磨，如螺紋磨、成型磨、刃磨;可以說無機高分子結(jié)合劑既具有陶瓷磨具的機能、也具有樹脂磨具的機能，同時也避開了它們的缺陷。

　　無機高分子結(jié)合劑制作磨具，是在磨削理論基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，把復(fù)合材料的理念引入到磨具的出產(chǎn)來，下面拋開無機高分子結(jié)合劑的物理化學基本原理(1.無機高分子材料的晶體化學2.無機高分子材料的熱力學3.無機高分子材料的過程動力學)以及復(fù)合材料的界面和強韌化機理的先容，詳細談?wù)劅o機高分子結(jié)合劑在新型、高效、專用、重負荷強力和精密磨具出產(chǎn)中的應(yīng)用。固然這一提高前輩工藝技術(shù)已逐漸地為一些工具行業(yè)所把握，但仍有若干詳細題目尚有待當真總結(jié)經(jīng)驗，研究解決。下面就是詳細對無機高分子結(jié)合劑制作磨具的設(shè)計原則和方法、制作無機高分子復(fù)合材料磨具高速重負荷、荒磨磨具、強力磨削磨具、高效深切磨削、緩進給磨削磨具、快速點磨削磨具、高效磨削磨具、主軸及其軸承磨具、高效率磨床磨具、鋼軌打磨磨具、砂帶磨削的工藝方法提一些粗淺的看法。

　　無機高分子結(jié)合劑磨具的設(shè)計原則和方法

　　在砂輪設(shè)計制造中應(yīng)考慮如下幾個題目：首先應(yīng)考慮加工的材料的機能和材料加工表面的精度，然后選擇合適的磨料、粒度以及混合磨料的磨削使用。其次是砂輪工況的各種受力情況、抗沖擊性、速度、溫度、加工材質(zhì)和砂輪使用壽命以及選擇合適的結(jié)合劑、輔料等，并考慮相互間的匹配和科學的工藝。磨具強度取決于結(jié)合劑機能、磨具制造工藝和磨具規(guī)格?？紤]影響磨具強度的因素有：磨料的種類、粒度，結(jié)合劑種類及機能，磨具的硬度、組織、密度、混料、成型工藝及固化工藝前提，磨具外形，磨料輪外徑與孔徑之比等。其中在磨具特性及規(guī)格給定之后，結(jié)合劑機能、混料成型工藝及固化工藝前提重要。另外還有砂輪的磨削比也是一個重要的參數(shù)。對上面涉及的因素，下面我們就來逐一談?wù)劊?/p>

　　磨具基體的組合中磨料及磨料粗細程度和顆粒級配

　　磨料的粗細程度―是指不同粒徑的磨料，混合在一起后的總體的粗細程度;顆粒級配是指不同種類、大小和數(shù)目比例的磨料的組合或搭配情況。

　　磨料是磨具起磨削作用的重要因素，磨料的選擇主要根據(jù)工件材料的性質(zhì)，如硬度、抗張強度、韌性等來確定，選擇磨具磨料的基本原則是：磨削硬度高的工件材料時，應(yīng)選擇硬度更高的磨料;磨削抗張強度高的工件材料時，應(yīng)選用韌性大的磨料;磨削抗張強度低的材料時，應(yīng)選用較脆或強度高的碳化硅磨料。關(guān)于各種磨料的機能、用途和選擇，這里不作詳談。

　　選擇磨料粒度時，主要應(yīng)根據(jù)加工精度、表面粗拙度和磨削效率的要求來選擇。一般原則如下：要求被磨工件粗拙度高，應(yīng)選擇粗粒度;要求表面粗拙度低，應(yīng)選擇細粒度。工件要求較高的幾何精度和較低的表面粗拙度時，應(yīng)選擇混合粒度。工件幾何精度要求高，當磨料輪與工件接觸面積小時，應(yīng)選擇細粒度;接觸面積大時，選擇粗粒度。工件材質(zhì)硬而脆，應(yīng)選擇細粒度;工件材料軟而韌，應(yīng)選擇粗粒度。工件的導熱性差，易發(fā)燒變形，易燒傷，應(yīng)選擇較粗粒度。這些題目也涉及到磨具的導熱機能、熱容、密度、氣孔等影響磨削的因素。

　　磨料通常分為―粗磨料、中磨料、細磨料和微粉磨料等幾種。

　　在相同用磨料前提下，微粉磨料的總表面積較大，粗磨料的總表面積較小。在磨具出產(chǎn)中表面需用結(jié)核劑包裹，賦予粘結(jié)強度，磨料子的總表面積愈大，則需要包裹磨料表面的無機高分子結(jié)合劑就愈多。一般用粗磨料比用細磨料所用無機高分子結(jié)合劑量少。

　　磨料顆粒級配，為了使磨削效率進步，不僅要考慮磨具的強度和加工材料，而且還必需確定用那幾種磨料的用量，即磨料的級配。

　　磨具在進行磨削時，磨具一方面受到磨削體的沖擊作用，另一方面也受到磨削體的破壞作用，這樣才能才能保證磨具的鋒利度，完成整個磨削過程。顯然，在單位時間內(nèi)，磨削體介入磨削的接觸點越多，即單位時間內(nèi)介入磨削的磨粒越多，磨削效率越高。當磨料一定時，要增加磨料與磨削體的接觸，則研磨料的尺寸越小越好。但另一方面，要想將磨削工件加工完成磨削，則磨具必需有足夠的沖擊能力才行。磨具的任務(wù)是既要保證足夠的能力對工件的材料進行磨削，而又要保證磨具對工件磨削到一定的細度，因此，在其它前提一定的情況下(如磨具強度、磨具速度度等)，這個任務(wù)只有通過選擇大小適合的磨料和將它們公道配比才能完成。

　　在磨具制作中磨料之間的曠地空閑理論上是由結(jié)合劑包覆磨料之后產(chǎn)生的，為達到少用無機高分子結(jié)合劑用量來知足磨具強度、并到達進步磨削效率的目的，就應(yīng)盡量減小磨料粒之間的曠地空閑。另外一個沿用的觀念以為應(yīng)該澄清的就是人們習慣于將工件磨削時發(fā)生燒傷歸于磨料輪的組值太密，缺少足夠的容屑氣孔。氣孔在磨削時對磨屑起容屑和排屑作用，并可容納冷卻液，有助于磨削熱量的閑逸。為知足某些特殊加工要求，傳統(tǒng)磨具的氣孔內(nèi)還可以浸漬某些填充劑，如硫黃和石蠟等，以改善磨具的使用機能。這種填充劑，傳統(tǒng)也被稱為磨具的第四要素。這一點并不一定老是準確，由于高削磨削時產(chǎn)生磨屑數(shù)目之多，體積之大絕非小小氣孔所能容納，而超硬磨料磨料輪盡管完全沒有氣孔。只要將其表面適當修銳就能夠很好地工作。假如增大樹脂磨料輪的氣孔容積比勢必會降低其強度，使其過早磨損，這是得不償失的事。另外，砂輪工作線速度對產(chǎn)生磨屑數(shù)目的影響比較復(fù)雜，當砂輪從28.8m/s進步到33.6m/s時，速度進步了16%，而堵塞量增加了三倍。由于砂輪線速度的增加使磨粒的大切深減小，切屑截面積減小，同時切削次數(shù)和磨削熱增加，這兩個因數(shù)均使堵塞量增加，但是當砂輪線速度高達一定程度時(如達50m/s以上)砂輪的堵塞量反而大降低。對于各種工件材料來說，各有一定的其堵塞量小的臨界砂輪速度值。無機高分子結(jié)合劑制作磨具對這些考慮很少，關(guān)于這些磨削理論將在以后的專項中再作先容。)

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