聚晶金刚石的精密镜面磨削 - ※※--材料复合新技术信息门户

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"#$ 材料的 %&’$ 精密镜面磨削实验
（ $） 实验材料
实验中采用美国 %& 公司生产的 系列聚晶金刚石复合片。其物理机械性能 !"#’$()) 如下表所示。
"#$’$()) 物理机械性能表
指标 威氏硬度 抗弯 弹性 抗压 热导率 强度 模量 强度 ［ （2 ・3） ］ 01 （.!/） （ %!/） （.!/） （ * $) + , - + $ ） 6 4 67, 85)) (,)) 98)) $)) 4 $): 热膨胀 系数
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 后角是不合理的， 计算结果也说明了这一点。针对这 践证明， 当!!1./ #56、 7 !1./ #56且 !!1-8 $9:6、 7 !1-8 $9:6 ! ! 时， 不会发生飞刀的切削加工抗刀和崩刃现象， 而且飞 刀加工平稳， 蜗轮齿面光洁。因此， 为了避免发生飞刀 的切削加工抗刀和崩刃现象， 并保证蜗轮的左右齿面 质量， 在用飞刀加工右旋蜗轮齿面之前有必要对飞刀 的工作后角进行上述计算， 并依据计算结果， 针对可能 出现的飞刀加工抗刀和崩刃现象， 通过适当改变飞刀 左右侧刃的后角!; 大小来解决。 种情况， 若将飞刀右侧刃的后角增大至 !右; < 9; 则 6， 这时将不 可以计算出! 7 !1-8 < 9>69?7@=B， 7 !1./ < >6=799B， ! 会发生抗刀现象。加工过程也证明了计算结果的可靠 性。
聚晶金刚石的精密镜面磨削 !
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周曙光
关佳亮
徐中耀
（大连理工大学） 摘 要： 聚晶金刚石是一种应用广泛的超硬材料， 精密加工极其困难。文章介绍了 !"#$ 精密镜面磨削技术， 对聚晶金刚石复合片进行的精密磨削实验， 并对磨削过程和去除机理进行了分析。 关键词： 聚晶金刚石 超硬材料 在线电解修整 （ !"#$） 精密镜面磨削 硬度和耐磨性的前提下又在一定程度上兼顾了强度和 韧性， 从而进一步扩大了应用领域， 加之造价低廉， 所 以更具使用价值和应用前景。 但是， 超硬度和超耐磨性始终是 %3$ 材料精密加 工的最大障碍， 传统的加工方法几乎无能为力。随着 加工技术的发展， 特种工艺逐渐用于 %3$ 材料的加 工， 但仍存在许多不足， 加工质量更难尽如人意。因 此， 为满足工业发展对 %3$ 材料日益增长的需要， 引 精 入了金属结合剂超硬磨料砂轮在线电解修整 （ !"#$）
! 前言
聚晶金刚石 （ %&’()*(+,-’’./0 $.-1&/2， 简称 %3$） 是 由特殊处理的单晶金刚石微粉与少量粘结剂在高温高 压条件下烧结而成的新型超硬材料。采用 4 类硬质 合金刀片为基底， 在基底上面压制而成的 %3$ 称之为 %3$ 复合片。 %3$ 中无序排列的金刚石颗粒使其具有 均匀的高硬度和高耐磨性， 被广泛应用于刀具、 工具和 在保证 模具等行业。而 %3$ 复合片由于基底的作用，
旋蜗轮时飞刀左右侧刃工作后角的计算方法， 并分析 讨论了其影响因素的影响规律， 这些工作对于保证蜗 轮齿面的加工质量， 防止加工中可能出现的加工抗刀 和崩刃现象具有重要意义。 需要指出的是， 本文提出的理论分析与计算方法 同样适用于利用飞刀径向进给粗加工左旋蜗轮时飞刀 左右侧刃工作后角的计算， 只是将左右侧刃工作后角 的计算公式进行交换即可。 第一作者： 温淑花， 山西省太原市， 太原重型机械 邮编： 学院机电分院 5>? 信箱， ;>;;5@ （编辑 赵宏林）
!"#’$()) ,()) 4 5))) 系列
（8） 实验条件
在 ..;$8)< 卧轴矩台精密平面磨
床上加装自行开发的 &=># 磨削电解电极装置， 配以自 行研制的砂轮、 磨削液和电源， 组成 &=># 磨削系统。 实验用砂轮为铸铁纤维结合剂金刚石砂轮 ">?@， 粒度 0(。实验中 规格! 89)22 * :)22 * $)22 * (22， 使用的修整电源是自行研制的 &=># 磨削专用高频脉 冲电源， 电源输出电压为 ) 4 $9)A， 电流 ) 4 $)<， 脉冲 频率 ) 4 ())BCD。磨 削 液 使 用 自 行 研 制 的 专 用 磨 削 液。由于 &=># 磨削的磨削液兼作电解液， 因此， 使用 碱性水溶型磨削液， 除添加防锈剂、 钝化剂、 极压添加 剂和合成润滑剂外， 尚需一定数量的无机盐， 以使磨削 液具有电解能力。 （6） 实验过程 应用 &=># 磨削装置对 !"# 复合 片进行磨削实验时， 首先对砂轮进行电火花精密整形， 消除砂轮的圆度和圆柱度误差， 使微细磨料尽可能等 高地分布在砂轮表面上。然后接通电源， 进行电解预 修锐， 在砂轮表面形成充分的氧化膜， 时间大约 6) 4 9(2EF。接着进行在线电解动态磨削。由于 !"# 材料 的硬度高， 该阶段时间较长， 并要严格控制加工参数， 保证冷却充分。磨削完毕后， 切断电源， 并增大工作台 速度， 依靠砂轮表面的氧化膜对工件光磨 6) 4 9(2EF。 （9） 实验结果 采用日本 3GH/B/ =/IGJ/KGJL =KM 7 公 司制造的 N&’6C 型轮廓仪进行表面粗糙度检测， 其中 微观尺寸放大倍数 ! O ())))， 走纸方向放大倍数 " O 采样长度 # ) O ) 7 8(22， 测量长度 $ O 8 7 (22。经 $)， 测量， 磨后 !"# 复合片表面粗糙度达到 # /) 7 )$8 2。 "
李颖新"
富国华"
"林德—厦门叉车有限公司）
要： 介绍了在林德—厦门合资叉车产品的国产化过程中， 为满足一种高强度、 高精度转向节销的数控车 削加工的要求所提出的加工方案、 工装的配置、 设备选型以及采取的措施。采用该方案， 成功地实现 了这种零件的高精度批量数控车削加工， 提高了加工效率， 并节省了设备投资。
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结论
本文从理论上给出了利用飞刀径向进给粗加工右
" 计算实例
一右旋阿基米德蜗轮， 模数 " < =， 齿数 # < >5， 蜗 轮分度圆螺旋角" < 5?6>@7， 蜗轮变位系数 $ < ;， 外圆 直径 % 外 < >9A11， 蜗轮宽度 & < A;11， 与其啮合传动 的蜗杆头数 ’ < @， 中心距 ( < 9:;11， 飞刀的设计后 角!; < :6。根据上述计算公式， 可以得出： !!1-8 < 9@6 A;7@=B， 7 !1-8 < 9969?7@=B， 7 !1./ < 96=7 !!1./ < @6@>799B， ! ! 99B。 实际加工表明， 飞刀右侧刃与蜗轮齿面产生较大 摩擦， 具有较强的抗刀现象， 蜗轮右齿面齿根附近有挤 压痕迹， 齿形有轻微塑性变形。这表明该飞刀的设计
（收稿日期： 5;;9 C ;D C 9;）
“超硬材料精密复杂型面的 !"#$ 和 E3!33F 加工技术及其应用” 的一部分， 课题编号为 =:9;@;;9;5 ! 辽宁省科技计划项目
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密镜面磨削技术， 旨在通过该技术的试验与研究， 探索 !"# 材料精密加工的新途径。
磨削效率低， 砂轮 主要表现在， !"# 材料磨削压力高， 消耗大， 磨削比小。特别是引入在线电解修整技术， 使 得整个磨削过程十分复杂， 作用因素众多， 因此 !"# 材料的加工去除机理具有其特殊性。 尽管砂轮中金刚石磨粒与 !"# 复合片的金刚石 层硬度相近， 但两者的微观结构迥然不同。前者是靠 有一定塑性的金属结合剂对金刚石磨粒进行把持， 并 且在砂轮表面形成具有良好弹性和塑性的氧化膜， 而 后者则是以金刚石 "’" 键强固结构形式将金刚石微粒 固结在一起， 故 !"# 复合片的金刚石层整体硬度极 高， 几乎无塑性， 极不耐冲击。磨削加工时， 由于接触 压力高， 随着砂轮的高速旋转， 砂轮表面磨粒对 !"# 材料表面产生强烈的撞击和摩擦， 形成对 !"# 复合片 剧烈的机械交变冲击。期间还伴随有剧烈的摩擦、 相 互的挤压和滑动， 并产生粘结、 刻划、 摩擦化学反应和 表面断裂等作用。在这种情况下， !"# 材料表面的部 分晶粒产生解理、 剥落或断裂。同时， 由于剧烈的摩擦 和滑动， 使磨削温度急剧上升， !"# 表面的部分金刚石 由于热稳定性差而发生石墨化或氧化， 从而被去除。 由于在线电解修整作用， 砂轮始终保持锋利状态 参与磨削， 克服了砂轮易堵塞的障碍， 有利于提高加工 质量和效率； 形成的氧化膜具有一定的厚度、 强度和致 密性， 覆盖在砂轮表面， 减小了砂轮的损耗； 氧化膜中 容纳了大量的微细粒度磨料， 一方面增加了参加磨削 的磨粒数， 有利于提高磨削效率， 另一方面相当于对工 件进行研磨抛光， 有利于精密镜面的形成。所以 &=># 磨削方式下去除 !"# 材料是机械、 热化学和电解反应 综合作用的结果， 特别是电解反应生成的氧化膜， 对最 终精密镜面的形成起了关键的作用。