超硬树脂磨具填料

在超硬材料树脂磨具中，填充料也是不可缺少的组成部分，其作用主要是用来改善结合剂的耐热性、硬度、强度，最终目的是提高砂轮的耐用度。填充料的种类繁多，对于金刚石树脂磨具，酚醛树脂结合剂所用填料，国内常见的是Cr2O3，ZnO和Cu粉；聚酰亚胺结合剂所用填料，除Cu粉外，国外用于干磨时加Zr、Co、CaCO3等；用于湿磨时，可加石英粉（SiO2）、铝氧粉（A12O3）等陶瓷材料。对于立方氮化硼树脂磨具，结合剂中的填充料常用金属粉、金属氧化物粉末，如Cu、Cr2O3等。使用TL（GC）、GB（WA）磨料中作填料干磨效果较好，但不便于CBN回收。国外使用的填料还有电镀的MoS2，一些金属盐，如BaSO4，MgSO4。磨料用量对磨削效果，特别是干磨削时的磨削效果有明显影响。加入填料的目的主要是为了改善磨具的磨削性能和机械性能。在磨料含量一定的前提下，填料还起到充填单位体积中的不足部分。金属粉作为填料，可使磨具的硬度和强度得到提高，有利于磨削热的传导和扩散。但填充过多会使磨具的结合剂脱落困难，磨料不易出刃，严重时会造成堵塞，烧伤工件，磨具表面金刚石烧毁，消耗增大；氧化物类作为填料，除改善磨具强度、硬度、导热性外，还可使用磨具获得抛光性能，改善磨具的吸水性。

另外，为了改善磨具的磨削性能和机械性能，还可以适当加入一些固体润滑剂材料，特别是干磨，其作用尤其突出，它可起到减摩作用。填料的用量过大，会降低磨具的强度。

下面简要介绍几种填料的特性及其作用。

1、Cu粉

Cu本身熔点高（1 083℃），导热性好。磨削过程中产生的瞬时高温可通过Cu迅速传给磨具的基体；热量散失快，从而减轻了磨削区的局部过热现象，提高了结合剂的耐热性能。Cu与树脂发生化学吸附，粘合性很好，而且Cu的热胀系数与聚酰亚胺很接近，以Cu为填料大大提高了树脂结合剂砂轮的强度。Cu本身耐磨性也很好。以上性能都利于提高砂轮的耐磨性。使用Cu粉比不使用Cu粉的砂轮，寿命可提高数倍。但是Cu是韧性材料，延展性大，用量过多，砂轮容易腻塞。磨削能力下降。—般选用量为15%~20%体积分数。

Cu粉（或与石墨粉混合）作填料，用于制造电解磨削砂轮，电解磨削可以缩短加工时间，提高工作效率，而且可用较粗粒度的砂轮磨出较高粗髓窒的工件。这在普通树脂磨具中也有应用。

2、Cr2O3与ZnO

Cr2O3是深绿色六角晶体，密度5.1~5.2g /cm3，熔点2435℃。ZnO 是白色六角晶体或粉末，密度5.6g／cm3，熔点1975℃，两性化合物。这些金属氧化物具有较高的熔点和机械性能，能够显著提高砂轮的强度、硬度和耐热性。试验表明：用Cr2O3比用ZnO的砂硬度和强度稍高，磨耗比稍小，二者效果很接近，常混合使用。一般Cr2O3∶ZnO＝1∶1～2∶1。前者用于外磨、内磨与刃磨，后者用于干磨与精抛磨。

Fe2O3也有类似上述的提高强度和硬度的作用，但效果明显低于ZnO与Cr2O3。Fe2O3一般用于过渡层。

3、其它填充料

加入石英粉、铝氧粉、WA、GC等磨料类填料，均可改善磨削性能，但由于这些物质不容易与金刚石及CBN分离，不便于回收金刚石．因此国内外目前不常使用。

各种填料的技术条件见表1，各种填料作用见表2。

表1 各种填料的技术条件

表2 各种填料的作用