超細粒度砂輪對PCBN刀具的精密加工
06-24-2025
  超細粒度砂輪對PCBN刀具的精密加工
  PCBN由(yóu)於其高硬度、高耐磨性、高化(huà)學惰性和熱穩定(dìng)性(xìng)的特點(diǎn)而廣泛的應(yīng)用於高硬度材料(liào)(硬度大於50HRC)的精密加工。
  PCBN刀具的精密加工常使用粒度為3~5μm金剛石拋光膏。但因為拋光的惡劣條件,大量有害拋光漿料的處理以及(jí)拋光膏的價格等不利於PCBN刀具(jù)大量的加工。研究發現,固結超細粒度(dù)金剛石砂輪(lún)有利於降低表麵粗(cū)糙度,進而可以(yǐ)降(jiàng)低PCBN刀具的製造成本。
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  與樹脂結合劑相比(bǐ),陶瓷結合劑金剛石砂輪有高強度、不易發熱和堵塞、磨削效率高的(de)特點,常用來進行PCBN刀具的磨削加工。超細粒度金剛石由於靜電引力、表麵張力的作(zuò)用(yòng)而易於團聚,並影響磨具的壽(shòu)命和工件的表麵質量。研究發(fā)現,將溶(róng)膠-凝膠技術與表麵活性劑(jì)結合,能夠(gòu)改善(shàn)M2.5/5金剛石在陶瓷結合(hé)劑中的分散性。因此,以M2.5/5金剛石為基礎,對比研(yán)究溶膠(jiāo)-凝膠法與(yǔ)熔融-淬水法製(zhì)備陶瓷結合劑金剛(gāng)石砂輪對PCBN刀具的磨削性能差異。
  PCBN刀具精密磨削對比
  刀具較低的表麵粗糙度能夠降低切(qiē)屑與刀具間的摩擦,增(zēng)強刀具的壽命和工件(jiàn)的表麵光潔度。對於最近興起的PCBN塗層刀具,塗層與刀具的(de)粘結強度對於(yú)塗層(céng)的效果尤為重要。降低刀具表麵粗糙度能夠提高刀具與塗層的粘結強度。
  圖1為不同方(fāng)法製備的陶瓷結合劑砂輪對PCBN刀具(jù)的(de)拋光效果。
  圖1(a)為刀具(jù)拋(pāo)光前的表麵形貌和表麵粗糙度,表明拋光前刀具表麵存在大量成形磨削過程中CBN脫落形成的凹坑。刀具(jù)表麵粗糙度為0.514μm,最高點與最低點的(de)差值為(wéi)8.647μm。
  圖1(b)為溶膠-凝膠法製備的金剛石砂輪磨削PCBN刀具後刀具的(de)SEM圖像和表麵粗糙度,由圖(tú)可知,刀具內(nèi)部的(de)CBN以單顆粒脫落為主,不存在(zài)大量脫落的現象。其表麵粗糙度(dù)為0.074μm,最高點與(yǔ)最低點的(de)差值為2.450μm。

  圖(tú)1(c)表(biǎo)明刀具內部的CBN存在大量脫落的現象。其表麵(miàn)粗糙度為0.118μm,最高點與最低點的差值為11.087μm。

  圖1不同方法製備陶瓷結(jié)合劑砂輪對PCBN刀具的拋(pāo)光效果

  (a磨削前;b溶膠-凝膠法;c熔融-淬(cuì)水法)

  圖2為磨削後(hòu)不同工藝陶瓷結合劑製備的金剛石砂(shā)輪的SEM圖。
  由圖2(a)可(kě)知,M2.5/5金剛石(shí)均勻分布於陶瓷結合劑中,如圖中圈出(chū)部位所示。致密的(de)結構表明結合劑對金(jīn)剛石(shí)有優異的(de)把持力,砂輪的磨損方式為摩擦磨損和粘接磨損。
  圖2(b)表明(míng),M2.5/5金剛(gāng)石非均勻分布於陶瓷結合劑中,存在團聚現象,如圖中圈出部位所示,疏鬆的結構表明結合劑對金剛石的把持力較(jiào)差,且未看到明(míng)顯的金剛石磨損,表明金(jīn)剛石存在過早(zǎo)脫落的問題。
  圖2磨削後不同方法製備陶瓷結合劑(jì)M2.5/5金(jīn)剛石砂(shā)輪的(de)SEM形貌
  磨削實驗表明,與溶膠-凝膠法製備陶瓷結(jié)合劑相比,熔融-淬水法(fǎ)製備的陶瓷(cí)結合劑中金剛石存在(zài)團(tuán)聚現(xiàn)象,降低了結(jié)合劑的粘結強度,增加了(le)PCBN刀具表麵粗糙度。溶膠-凝膠法製備(bèi)的陶瓷結合劑金剛石砂輪能夠提高PCBN刀具的表(biǎo)麵加工質量率,為采(cǎi)用(yòng)固結磨料精密研磨PcBN刀具指明了方向。
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