砂輪磨削

作者：彭銳濤, 李仲平, 唐新姿, 周專

摘要

考慮磨粒排布方式對砂輪磨削效率和性能有重要影響，設計制備磨粒無序和有序排布的加壓內冷卻砂輪，利用砂輪表面形貌檢測和圖像識別技術，建立砂輪磨削GH4169高溫合金的三維有限元模型。采用不同磨粒排布的砂輪開展磨削GH4169高溫合金的實驗研究，對比分析磨削力、磨削溫度、加工表面粗糙度以及表面微觀形貌，研究磨粒無序和有序兩種排布方式對砂輪磨削性能的影響。結果表明：對于加壓內冷卻砂輪而言，相對磨粒無序排布，磨粒有序排布方式能獲得更優(yōu)良的加工表面質量，磨削力、磨削溫度和表面粗糙度均降低，且工件表面形貌更加規(guī)則完整。

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,被廣泛用于硬質合金,鈦合金的磨削。據估計目前世界上約有60%的磨料級金剛石用于制造樹脂結合劑砂輪。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面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只有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復雜,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）金剛石晶面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面微量的石墨化,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(fā)生晶體的碎裂,促使砂輪磨損。

（3）由于磨削熱的產生使結合劑的物理機械性能發(fā)生變化,造成結合劑的強度下降,促使砂輪磨損。

（4）由于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后樹脂結合劑金剛石砂輪的表面形貌,發(fā)現有許多金剛石脫落后留下的孔穴。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,采用相關砂輪制造工藝方法,制作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。

分別對制作試樣進行抗沖擊強度,抗拉強度測試,尋找偶聯劑用量與抗沖擊強度,抗拉強度的關系。

圖1偶聯劑百分含量變化與試塊抗拉強度關系

由測試結果分析可知,隨著偶聯劑含量的增加,抗沖擊強度、抗拉強度逐步提高,但達到一定含量時有極值;之后隨偶聯劑含量繼續(xù)增加,抗沖擊強度、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砂輪制造

我們將經過磨削試驗后的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沖擊強度關系

我們用經驗配方采用濕潤劑制作砂輪一片,另一片用偶聯劑代替濕潤劑,依照相關工藝制造。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型平面磨床

磨削用量:砂輪轉速n=2100r/min

磨削深度0.02~0.028mm

工作臺速度1~6m/min

磨削液:煤油

工件:YG8硬質合金

砂輪:1A1/T2 250x25x75D100/120B

75(1#,濕潤劑)

1A1/T2 250x25x75D100/120B

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,洗去油污和其它雜質,然后將它們放入干燥箱內,110e烘干至恒重,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)磨削后,對砂輪、工件按上述要求再次稱重。

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、砂輪表面的微觀現象

我們將經過磨削試驗的1#、2#砂輪,用肉眼分辨,1#砂輪表面脫落的金剛石較多,其表面有許多空穴;2#砂輪表面脫落的金剛石較少,其表面空穴亦較少。

圖3經修銳1#砂輪表面外貌

圖4經修銳2#砂輪表面形貌

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并不緊密,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,采用偶聯劑制做的砂輪較用濕潤劑制做的砂輪磨削比增幅可達25%。

(2)磨削后,用肉眼視察二者的表面空穴,采用偶聯劑較濕潤劑制做的砂輪表面空穴少。

(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。

本文系網絡轉載，版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題，請通知我們將及時刪除！

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。

0

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,被廣泛用于硬質合金,鈦合金的磨削。據估計目前世界上約有60%的磨料級金剛石用于制造樹脂結合劑砂輪。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面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只有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。

01

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復雜,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）金剛石晶面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面微量的石墨化,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(fā)生晶體的碎裂,促使砂輪磨損。

（3）由于磨削熱的產生使結合劑的物理機械性能發(fā)生變化,造成結合劑的強度下降,促使砂輪磨損。

（4）由于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后樹脂結合劑金剛石砂輪的表面形貌,發(fā)現有許多金剛石脫落后留下的孔穴。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。

0 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,采用相關砂輪制造工藝方法,制作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。

分別對制作試樣進行抗沖擊強度,抗拉強度測試,尋找偶聯劑用量與抗沖擊強度,抗拉強度的關系。

圖1偶聯劑百分含量變化與試塊抗拉強度關系

由測試結果分析可知,隨著偶聯劑含量的增加,抗沖擊強度、抗拉強度逐步提高,但達到一定含量時有極值;之后隨偶聯劑含量繼續(xù)增加,抗沖擊強度、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砂輪制造

我們將經過磨削試驗后的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沖擊強度關系

我們用經驗配方采用濕潤劑制作砂輪一片,另一片用偶聯劑代替濕潤劑,依照相關工藝制造。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型平面磨床

磨削用量:砂輪轉速n=2100r/min

磨削深度0.02~0.028mm

工作臺速度1~6m/min

磨削液:煤油

工件:YG8硬質合金

砂輪:1A1/T2 250x25x75D100/120B

75(1#,濕潤劑)

1A1/T2 250x25x75D100/120B

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,洗去油污和其它雜質,然后將它們放入干燥箱內,110e烘干至恒重,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)磨削后,對砂輪、工件按上述要求再次稱重。

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)

0 3

砂輪表面的微觀現象

我們將經過磨削試驗的1#、2#砂輪,用肉眼分辨,1#砂輪表面脫落的金剛石較多,其表面有許多空穴;2#砂輪表面脫落的金剛石較少,其表面空穴亦較少。

圖3經修銳1#砂輪表面外貌

圖4經修銳2#砂輪表面形貌

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并不緊密,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。

0 5

結論

(1)實驗結果表明,采用偶聯劑制做的砂輪較用濕潤劑制做的砂輪磨削比增幅可達25%。

(2)磨削后,用肉眼視察二者的表面空穴,采用偶聯劑較濕潤劑制做的砂輪表面空穴少。

(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。