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磨具材料及加工介紹

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發表于 2011-10-8 07:14:24 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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    磨具用以磨削、研磨拋光工具。磨具使用過程,當磨粒磨鈍時,由于磨粒自身部分碎裂或結合劑斷裂,磨粒從磨具上局部或完全脫落,而磨具工作面上磨料不斷出現新切削刃口,或不斷露出新鋒利磨粒,使磨具一定時間內能保持切削性能。磨具這種自銳性,磨具與一般刀具相比突出特點。
    早新石器時代,人類就已經開始應用天然磨石來加工石刀、石斧、骨器、角器牙器等工具了;1872年,美國出現了用天然磨料與粘土相結合燒成陶瓷砂輪;1900年前后,人造磨料問世,采用人造磨料制造各種磨具相繼產生,為磨削磨床快速發展創造了條件。此后,天然磨具磨具所占比例逐漸減少。  
    磨具按其原料來源分,有天然磨具人造磨具兩類。機械工業常用天然磨具只有油石。人造磨具按基本形狀結構特征區分,有砂輪、磨頭、油石,砂瓦(以上統稱固結磨具)涂附磨具五類。此外,習慣上也把研磨劑列為磨具一類。
    固結磨具按所用磨料不同,可分為普通磨料固結磨具超硬磨料固結磨具。前者用剛玉碳化硅等普通磨料,后者用金剛石立方氮化硼等超硬磨料制成。此外,還有一些特殊品種,如燒結剛玉磨具等。  
    普通磨料固結磨具由結合劑將普通磨料固結成一定形狀,并具有一定強度磨具。一般由磨料、結合劑氣孔構成,這三部分常稱為固結磨具三要素。
    磨料磨具起切削作用。結合劑把松散磨料固結成磨具材料,有無機有機兩類。無機結合劑有陶瓷、菱苦土硅酸鈉等;有機有樹脂、橡膠蟲膠等。其最常用陶瓷、樹脂橡膠結合劑。
    氣孔磨削時對磨屑起容屑排屑作用,并可容納冷卻液,有助于磨削熱量散逸。為滿足某些特殊加工要求,氣孔內還可以浸漬某些填充劑,如硫黃石蠟等,以改善磨具使用性能。這種填充劑,也被稱為磨具第四要素。
    表示普通磨料固結磨具特征項目有:形狀、尺寸磨料、粒度、硬度、組織結合劑。磨具硬度指磨粒外力作用下,從磨具表面脫落難易程度,它反映了結合劑把持磨粒強度。
    磨具硬度主要取決于結合劑加入量多少磨具密度,磨粒容易脫落表示磨具硬度低;反之,表示硬度高。硬度等級一般分為超軟、軟、軟、、硬、硬超硬七大級,從這些等級還可再細分出若干小級。測定磨具硬度方法,較常用有手錐法、機械錐法、洛氏硬度計測定法噴砂硬度計測定法。      
    磨具硬度與其動態彈性模量具有對應關系,這有利于用音頻法測定磨具動彈性模量來表示磨具硬度。磨削加工,若被磨工件材質硬度高,一般選用硬度低磨具;反之,則選用硬度高磨具。
    磨具組織粗分為緊密、等疏松三類。每類又可再細分數等,用組織號來區分。磨具組織號越大,磨料磨具所占體積百分率越小,磨粒之間間隙越寬,表示組織越松。反之,組織號越小表示組織越緊。較松組織磨具使用時不易鈍化,磨削過程發熱少,能減少工件發熱變形燒傷。較緊組織磨具磨粒不易脫落,有利于保持磨具幾何形狀。磨具組織只制造時按磨具配方予以控制,一般不作測定。

超硬磨料固結磨具主要由金剛石、立方氮化硼等與結合劑固結成磨具。由于金剛石、立方氮化硼價格高、具有很好耐磨性能,用它們制造固結磨具與普通磨料固結磨具不同,除超硬磨料層外,還有過渡層基體。  
    超硬磨料層起切削作用部分,由超硬磨料結合劑組成;w磨削起支托作用,由金屬、電木或陶瓷等材料組成。過渡層用于連接基體超硬磨料層,由結合劑構成,有時也可省去。常用結合劑有樹脂、金屬、電鍍金屬陶瓷等。

    固結磨具制造工序有:分配料、混料、成型、熱處理、加工檢查等。隨結合劑不同,制造工藝也不盡一樣。陶瓷結合劑磨具主要采用壓型法,將磨料結合劑按配方重量比例稱量后,置于混料機內混合均勻,投入金屬模具內,壓力機上成型出磨具毛坯。毛坯經干燥再裝入窯內焙燒,燒成溫度一般為1300℃左右。當采用低熔點燒熔結合劑時,燒成溫度低于1000℃。再按規定尺寸形狀精確加工,最后檢查產品。
    樹脂結合劑磨具一般室溫條件下壓力機上成型,也有采用加熱條件下邊加熱邊加壓熱壓工藝。成型后硬化爐內硬化。以酚醛樹脂為結合劑時,硬化溫度為180~200℃。  
    橡膠結合劑磨具主要采用對輥機混料,并滾壓成薄片,然后用沖刀沖裁成型;也有用松散料,投入金屬模具內壓力機上成型。成型后硫化罐內硫化,溫度為165~180℃。  
    金屬結合劑磨具制造工藝有粉末冶金法電鍍法兩種,主要用于超硬磨料固結磨具。粉末冶金法以青銅等為結合劑,混料后采用熱壓或室溫條件下加壓成型,然后燒結加工。電鍍法以鎳或鎳鈷合金等為電鍍金屬,按電鍍工藝將磨料固結基體上,制成磨具。
    特殊品種磨具有燒結剛玉磨具纖維磨具等。燒結剛玉磨具用氧化鋁微粉適量氧化鉻混合、成型,1800℃左右燒結制成。這種磨具結構緊密,有較高強度,主要用于加工鐘表、儀表等零件。纖維磨具用含有或粘附有磨料纖維絲(如尼龍絲)作原料制成,它彈性好,主要用于金屬材料及其制品拋光。


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