影响金刚石刀具磨损因素的详细介绍

影响金刚石刀具磨损因素的详细介绍

影响金刚石刀具磨损的因素有三个：加工工具、加工条件、被加工条件。与工具本身有关的因素是影响刀具磨损的重要因素，由于金刚石刀具的磨损与其负载状态密切相关，因此加工条件会对磨损产生明显影响，同的工件材料，其断裂韧性、硬度等均相差较大，所以工件材料的性质也影响金刚石刀具的磨损。

（1）工具

金刚石品级、含量、粒度、结合剂与金刚石的匹配及工具形状等与工具本身有关的因素是影响刀具磨损的重要因素。

通常金刚石含量低，功耗也低；但金刚石含量太低，宏观破碎会剧增，从而造成出刃高度不足，使功耗反而增加；金刚石含量高，则功耗增加，进而导致金刚石脱落，工具耐磨性反而下降。若金刚石品级较高，在较低含量情况下，其完整晶型率仍较高，节块耐磨性高，功耗低，但金刚石品级应与结合剂选择相匹配。吴健等分析了金刚石品质分散性对锯切过程的影响，指出高质量金刚石的耐磨性好，必须要求结合剂也具有很好的耐磨性，只有这样才能充分发挥高质量金刚石的作用。而对低质量金刚石，由于其抗压和抗冲击能力都较差，即使切割较容易的矿物成分时也会发生较明显的磨损和破碎，在遇到特别难切割部分时，一般会发生宏观破碎而失去切削能力，此时对结合剂耐磨性的要求应相对低一些，以保证金刚石有足够的出刃高度。同时，应尽量降低金刚石的品质分散性。通过分析陶瓷结合剂金刚石砂轮加工蓝宝石过程中的主轴变形（用变形表示磨削所需法向载荷的变化），发现其变形成周期性变化，说明砂轮具有自锋利性，原因是陶瓷结合剂砂轮的磨损是结合剂材料的脆性断裂，从而会快速出现新的磨粒。而金属和树脂结合剂砂轮的磨损主要为摩擦磨损和磨蚀。YCFu等给出了砂轮磨削的优化模型，通过此模型，可根据加工要求和磨削参数来优化砂轮（包括磨粒大小、浓度、伸出率和有效磨粒的空间），也可根据砂轮和加工要求优化磨削参数（包括磨削深度、砂轮转速和工件进给速度）。此外还有不少学者进行了这方面的研究。

（2）加工条件

由于金刚石刀具的磨损与其负载状态密切相关，因此加工条件会对磨损产生明显影响。戴向国等分析了金刚石砂轮切割工程陶瓷时工艺参数对砂轮寿命的影响，认为当其它参数一定时，对应每一切割深度均存在一最佳砂轮速度；当切割深度和砂轮速度一定时，存在一最佳进给速度；各工艺参数对砂轮径向磨损量影响的主次顺序为：砂轮速度-切割深度-进给速度。

工具磨损与加工工艺参数及加工工艺参数间的协调有很大关系，因此必须对工艺参数进行优化。ZJPei分析了精磨硅片时的情况，得出如下结论：当砂轮转速为4350rpm、夹盘转速为590rpm时，磨削力逐渐增大，当达到一定峰值时，又回到较低值，并继续按此循环，说明砂轮逐渐变钝，当磨削力达到一定值时磨粒破碎；当砂轮转速为2175rpm、夹盘转速为40rpm 时，砂轮在磨削力较小时破碎。所以，其磨削力基本为常数且磨损率高。

（3）被加工材料

不同的工件材料，其断裂韧性、硬度等均相差较大，所以工件材料的性质也影响金刚石刀具的磨损。据有专业人员用金刚石圆锯切割不同石材时刀具的磨损并指出：当切割硬的花岗石时，金刚石圆锯的磨损主要是磨粒的宏观破碎和脱落，原因是把持力不够，切削条件恶劣；当切割较软的花岗石时，完整晶形和磨粒的微观破碎占较大比例，同时磨粒脱落所占比例仍然较高，这种磨损使锯片保持切割能力。徐西鹏认为：花岗石中不同矿物的性质及变形机理是决定金刚石失效方式的关键。石英含量越高，金刚石磨损越剧烈；正长石的含量若明显高，则锯切过程相对较难进行；在相同的锯切条件下，粒度粗的花岗石较之粒度细的花岗石更难以发生解理断裂。

本文章由：上海中锋编辑发表