某型樹脂結合劑金剛石磨輪制造技術研究

摘 要：文章主要闡述了以Φ75碗型樹脂為試驗對象，采用兩種不同配方及技術參數進行的金剛石磨輪的研制工作，通過收集大量的磨削數據，研制出一種高效優質的樹脂結合劑金剛石磨輪。

關鍵詞：樹脂結合劑；金剛石磨輪；制造技術

引言

樹脂結合劑砂輪與陶瓷和金屬結合劑砂輪相比，有磨削力和磨削熱小、自銳性好、磨削效率高等特點，主要應用于硬質合金、陶瓷、玻璃等硬脆材料的磨削加工。我廠使用的樹脂結合劑金剛石磨輪一直為外購件，存在磨削效率及磨削壽命均較差的質量問題。

1 試驗準備

1.1 磨輪主要用料的確定

1.1.1 結合劑

金剛石砂輪結合劑的主要作用是將金剛石顆粒把持牢固。樹脂結合劑砂輪結合劑一般采用酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂。酚醛樹脂耐熱、耐磨、粘接性能好，機械強度高，但脆性大，強酸強堿對其有一定影響；聚酰亞胺樹脂不溶于有機溶劑，耐強酸，對于強堿比較敏感，有很高的機械強度，磨擦磨損性能較好，在高溫下穩定，揮發物少。選擇酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂兩種材料做試驗。

1.1.2 金剛石

金剛石磨具的工作方式是磨削而不是切削或切割。磨削作用主要是將被加工工件磨削到所要求的形狀、尺寸和光潔度，樹脂對金剛石的浸潤性能差，結合劑對金剛石的把持力主要為機械嵌合力。選擇JR1、CSD兩種金剛石做試驗。

1.1.3 試驗過程及試驗結果

對以上兩種金剛石及兩種樹脂材料壓制試驗輪，共制作出四件試驗輪進行磨削試驗。

試驗材料：YG8

每件輪采用同種配方和制作工藝。

每件輪采用相同的修磨方法和修磨材料。

表1 試塊編號表

對1#-4#四件輪進行YG8材料磨削試驗，1#、3#砂輪表面磨粒數量多于2#、4#。表明結合劑對CSD金剛石的把持力高于對JR1金剛石的把持力。

選擇CSD型金剛石作為磨削材料。

對1#、3#輪進行修整試驗，1#輪修整次數低于3#輪修整次數。

選擇聚酰亞胺樹脂做結合劑材料。

1.1.4 填充材料

磨輪常用填充料有銅粉和鋁粉、ZnO、Fe2O3、Cr2O3等。目的是提高磨具的硬度和強度，改善導熱性能。

選擇純銅粉及ZnO、Cr2O3作為填充材料。

2 磨輪體的設計

樹脂金剛石磨輪在使用過程中出現的磨料層脫落部位在磨輪基體與非金剛石層之間，以及非金剛石層與金剛石層之間，表明非金剛石層的存在使磨輪基體及金剛石層之間存在一個過渡連接層，過渡連接層使層與層之間的結合力變差。確定如下設計方案：

2.1 去除磨輪體與磨料之間的非金剛石過渡層，全部采用含有金剛石的金剛石層，避免非金剛石層的影響。

2.2 磨輪體設計時著重對鋁基體緊固環槽進行加寬、加深處理，在磨輪基體與填料層之間制作2*1環槽，并在環槽兩側開角度為20°的燕尾槽，增強磨輪基體與金剛石層之間的結合力。（見圖1）

3 試驗過程

3.1 壓制用主要設備及儀器

T200壓機、T300壓機、萬能工具磨床。

3.2 實驗原材料

CSD金剛石、聚酰亞胺樹脂、純銅粉、ZnO、Cr2O3.

3.3 操作流程

準備工作→配料→混料→成型→修飾

3.4 首批磨輪試件壓制及參數調整

在試驗件壓制及參數調整階段，通過壓制試件，收集磨削數據，分析并調整數據的方式開展工作。（見表2）

表2 首批磨輪壓制及參數調整統計表

階段分析與討論：

（1）冷壓法及熱壓法壓制磨輪，磨料體積超出預計目標，磨輪用各種配料數值偏大，需調整。

（2）冷壓法磨料高度正常，有部份磨料流出并堆積在磨輪體內表面，沒有參與磨削。

（3）磨削時磨料下屑快，耐磨性差。

3.5 第二批磨輪試件壓制及參數調整

按調整后配方繼續壓制磨輪試件。（見表3）

表3 第二批磨輪壓制及參數調整統計表

在成型工序后增加硬化工序。

階段分析與討論：（1）2#配方壓制的磨輪磨料高度正常。（2）少量磨料流出并堆積在磨輪體內表面。（3）硬化后磨輪磨削質量提高。

4 結論

配方：2#

工藝：溫度：190℃

保溫、保壓：1小時 190T

（1）聚酰亞胺樹脂作為結合劑比酚醛樹脂具有更優異的使用性能。（2）自銳型金剛石（CSD）作為磨料用于樹脂結合劑磨輪的制造，可有效利用CSD金剛石形狀不規則，有凹凸的粗糙表面等結構特點，使樹脂結合劑對CSD金剛石的把持力較普通金剛石強，在磨削參數相同的情況下，磨削性能良好。（3）冷壓法制作的金剛石磨輪磨削效果優于熱壓法制作的金剛石磨輪。（4）在190℃時樹脂結合力大，壓制的磨輪質量較好；加長壓制時間后磨削質量提高。（5）硬化工序，可顯著提高磨輪磨削質量。