金刚石珩磨条的研制.doc

TAGS: 研制研制 金金刚刚 加工加工 实验实验 强强度度 性能性能 结结合合 配方配方 硬度硬度 工工艺艺摘要 珩磨是一种高效、精密的加工工艺，它具有加工精度高，表面质量好，加工范围广， 切削余量小，纠孔能力强等特点，而且随着珩磨工艺的技术成熟，可以预感到珩磨工 艺将会与计算机系统结合起来，通过科学的推理和准确的判断，引导人们采用先进 科学的珩磨工艺，排除人工操作的不利影响因素，获得理想的珩磨网纹结构，实现珩 磨技术的飞跃由于珩磨工作压力和加工质量的要求，必须保证珩磨条的粒度准确 和硬度均匀，不但磨粒均匀分布，不允许含有杂质和混有个别粗磨粒，并要让珩磨条 切削部分具有一定硬度、弹性和耐磨性，使其保证具备较好的加工效益、获得较高的 加工精度介绍了珩磨工艺的特点、现状及发展前景，着重阐述了金刚石珩磨条磨粒、结合剂配 方的选择，以及在压制过程中通过正交实验法对所出问题进行分析，力图在有限的 条件下作出优质的符合生产要求的金刚石珩磨条关键词 珩磨 金刚石 正交试验法 结合剂1 绪论 1.1 珩磨的定义珩磨是一种面接触的低速磨削，以被加工面作为导向定位面，在一定进给压力下，通 过珩磨条和零件的相对运动去除余量，其切削轨迹为交叉网纹的高效、精密加工工 艺。

1.2 珩磨加工特点 1.2.1加工精度高 特别是一些中小型的通孔，其圆柱度可达0.001mm以内一些壁厚不均匀的零件，如 连杆，其圆度能达到0.002mm对于大孔（孔径在200mm以上），圆度也可达0.005mm ，如果没有环槽或径向孔等，直线度达到0.01mm/1m以内也是有可能的珩磨以磨削 加工精度高，磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外，会产生偏差，特别是小孔加工 ，磨削比珩磨精度更差 1.2.2 表面质量好 表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持有较高的表面支承率（孔与轴 的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因此能承受较到载荷，耐磨损，从而提 高了产品的使用寿命珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接 触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，这样珩磨时，工件的发热量很小，工件表面 几乎无热损伤和变质层，变形小，珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层 1.2.3 加工范围广主要加工各种圆柱形孔、通孔，轴向和径向有间断的孔，如有径向孔或槽孔、键槽 孔、花键孔、盲孔、多台阶孔等，用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体，但其去除的余量 远远小于内圆珩磨的余量珩磨几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化 硼磨粒的应用，进一步拓展了珩磨的运用领域。

同时也大大提高了珩磨加工的效率 1.2.4 切削余量小珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一种加工方法在珩磨加工中，珩磨 工具是以工件作为导向来切除工件多余的余量而达到工件所需要的精度珩磨时， 珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐渐珩去其余需去除余量最大的地 方，直至珩至需去除余量最少的地方 1.2.5 纠孔能力强由于其余各种加工工艺方面存在不足，致使在加工过程中会出现一些加工缺陷 而采用珩磨工艺加工可以通过去除最少加工余量而极大地改善孔和外圆的尺寸精度 、圆度、直线度、圆柱度和表面粗糙度 1.3 珩磨工艺的现状及发展前景当前，在发达国家，对珩磨技术方面的研究主要侧重于新型珩磨技术研发，如德 国拉格尔公司研制的双向双进给平顶珩磨，德国格林公司最新研制的激光珩磨，美 国善能公司新开发的涮珩技术我国珩磨技术的研发，主要还停留在国际引进，只局限于珩磨条制作、珩磨切削 参数选择，以及砂轮选择研究等的较低层次，综观国内采用珩磨工艺的各制造厂家， 能生产出合格的平顶珩磨网纹也还只有少数几家，目前还无法达到国际先进水平对于珩磨工艺的发展，未来将会侧重于新型珩磨技术研发，并且把珩磨工艺和计 算机系统结合起来，通过科学的推理和准确的判断，引导人们采用先进科学的珩磨 工艺，排除人工操作的不利影响因素，获得理想的珩磨网络结构，实现珩磨技术的飞 跃。

2 珩磨条性能要求及原材料选择 2.1 性能要求由于珩磨工作压力和加工质量的要求，必须保证珩磨条的粒度准确和硬度均匀不 但磨粒均匀分布，不允许含有金刚石珩磨条的研制_第2页TAGS: 研制研制 金金刚刚 加工加工 实验实验 强强度度 性能性能 结结合合 配方配方 硬度硬度 工工艺艺杂质和混有个别粗磨粒，并要让珩磨条切削部分具有一定硬度、弹性和耐磨性，使 其保证具备较好的加工效益故确定珩磨条性能要求如表1 表1珩磨条性能要求 性能要求备注 硬度82 HRB 强度 400-500MPa 结合剂220MPa 加金刚石 浓度 120-150% 2.2 磨粒的准备2.2.1 磨粒的选择由于金刚石珩磨条使用寿命长，耐磨性强，不用经常更换和休整，便于自动测量 控制，从成本上考虑，它比较适合于粗珩、半精珩加工，所以此设计选用金刚石作为 磨粒 2.2.2 粒度的选择磨粒粒度一般影响加工效率和工件表面光洁度，在满足光洁度要求的前提下，应 尽可能选择较粗的粒度，这样有利于提高效率通过对比，此设计选择了180#的金刚 石 2.2.3 品级的选择一般说来，在金刚石珩磨条的制作时，高品级的磨粒不一定理想，低、中品级的磨 粒制作的不一定不好用，这不但与磨削工艺、珩磨条结合剂有很大关系，另外，加工 工件的材质，加工工艺参数，机床性能都有一定的影响，所以，此设计选择了MBD6 型金刚石。

2.2.4 浓度的选择浓度对磨削效率和磨削工序加工成本有很大影响浓度过低，磨削效率不高，浓 度过高，很多磨粒过早脱落，使用很不经济，造成浪费此设计中金刚石浓度选用12 0% 2.3 结合剂的准备结合剂是把许多细小的磨粒粘在一起而组成磨具的材料它使磨具具有一定的形 状和必要的强度磨削时，磨粒在结合剂的支持下，可以对工件进行切削当磨粒磨 钝时，同样又能使磨粒及时破裂或脱落，暴露出新磨粒，继续工作，保持珩磨条有良 好的切削性能选择结合剂远材料的原则是：保证磨削时结合剂烧结胎体的磨损要与钢套材质、 金刚石磨粒相适应此外，希望结合剂原材料具有良好的压制性，烧结性和对金刚石 磨粒的把持性此设计采用的结合剂原材料有：Cu、Sn、Co、W 、Ni、Fe其技术条件见表2表2 各金属粉末的技术条件 金属粉末 制取方法 纯度（%） 粒度（目） 色泽 Cu 电解 ≥99.5 300目以细 粉红 Sn 还原 ≥99.5 300目以细 银白兰 Co 还原 ≥99.4 300目以细 青灰 W 还原 ≥99.5 300目以细 青灰 Ni 还原 ≥99.5 300目以细 铁灰 Fe 还原 ≥99 300目以细 银灰3 设备、器具的准备 3.1 烧结设备此设计中用到的为郑州磨料磨具磨削研究所生产的RVJ- 2000K型烧结压机。

其主要参数见表3表3 烧结设备主要参数RVJ-2000K型烧结压机 额定压力 250KN 额定轴压 20MPa 活塞直径 125mm 电机功率 1.1+0.55KW 加热功率 60KVA 模具高度 180-240mm 压头尺寸 250×250mm 图1 RVJ-2000K型烧结压机3.2 性能检测设备 3.2.1 万能强度测定仪 图2 C金刚石珩磨条的研制_第3页TAGS: 研制研制 金金刚刚 加工加工 实验实验 强强度度 性能性能 结结合合 配方配方 硬度硬度 工工艺艺MT4504万能强度测定仪器 3.2.2洛式硬度机 图3HR-150洛式硬度机 3.3成型模具 为保证金刚石珩磨条的成型质量，同时便于精整，我们将模具设计成组合式其主要 部件材质见表4 表4 热压模具材质件号 名称 材质 备注1 框架模板 高强度致密石墨 抗压强度35-45MPa2 模腔 -- 装入冷压好的压头3 纵隔板 高强度致密石墨 抗压强度35-45MPa4 横隔板 高强度致密石墨 抗压强度35-45MPa5 固定螺栓 钢 --6 绝缘隔板 高强度耐火绝缘板 强度高，绝缘性能好7 模框 45号钢或铸铁 3.4 其它器具配制成型料需要用到精度达到0.01g的电子秤、研钵、毛刷、药匙、石棉手套等。

4 实验及数据处理 4.1 工艺流程 图4 金刚石珩磨条烧结工艺流程4.2 混料工艺 图5 珩磨条混料工艺4.3 模具设计及尺寸 图6 模具装配图br /> 表5 模具尺寸 部件 尺寸 纵隔板 71.4×60×10 横隔板 45×60×10 中间隔板 35×5×60 上压头 30×3.3×35 下压头 27.5×3.3×354.4 热压烧结曲线 图7 珩磨条热压烧结曲线4.5 结合剂配方设计因为受金刚石珩磨条性能所限，对结合剂也有特殊要求故我们选用铜基 结合剂根据金属学知识和经验知道，三个组元的合适含量一般应在下述的大致范 围内：Sn 4%-14%，Co 2%-6%，W 5%- 15%为了看出各组元对性能影响的趋势，每个组元至少取三个水平，所以根据正交 实验的规律，选用L9正交表安排9次实验，见表6 表6 四水平三因素的正交实验表 实验号 1 2 3 4 Sn/% Co/% W/% T℃1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2金刚石珩磨条的研制_第4页TAGS: 研制研制 金金刚刚 加工加工 实验实验 强强度度 性能性能 结结合合 配方配方 硬度硬度 工工艺艺123 52231 62312 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 按正交实验的规律，对9组配方进行了统计，具体配方见表7表7 运用正交实验所得配方 实验号 Sn/% Co/% W/% T℃ 1 4 2 5 660 2 4 4 10 720 3 4 6 15 780 4 10 2 10 780 5 10 4 15 660 6 10 6 5 720 7 14 2 15 7208 14 4 5 780 9 14 6 10 660从正交实验所得出的结果，在第九组配方的基础上调整了配 方，其中主要提高了Co的含量，而Cu和Sn的含量相应的以5：1的比例降低，W含量暂 时不变，具体配方见表8表8 第二轮实验配方实验号 Cu/% Sn/% Co/% W/% T℃1 68 14 8 10 7802 66 14 10 10 7803 65 13 12 10 7804 63 13 14 。