用金剛石砂輪高效率磨削硬質合金

黎文娟

1 背景介紹

對于硬質合金的磨削加工，目前應用廣泛、先進、有效的工具是樹脂結合劑金剛石砂輪，該類砂輪通常用于干磨工藝，干磨工藝磨削硬質合金時，因為摩擦產生的高溫不能及時散發，導致摩擦點最高溫度達400℃以上，使得樹脂結合劑發生軟化，磨料從砂輪上脫落。

解決以上問題，要在實踐生產中摸索出一套較為成熟、先進的濕式磨削工藝。即金剛石砂輪改用銅基結合劑，在磨削過程中采用冷卻液進行冷卻。經過實踐，用濕式磨削工藝磨削硬質合金，磨削深度可由干式磨削的0.02mm增加至3mm，金剛石砂輪的壽命也由干式磨削的6個月增加至3年，充分發揮了金剛石本身的優越性。

2 金剛石砂輪結構

金剛石砂輪由里到表是基體、過渡層、金剛石層。

基體：基體通常為鋁、鋼、膠木材質，起到框架作用，支撐金剛石層及過渡層。

過渡層：過渡層主要材料為粘合劑，作用就是把金剛石牢牢粘結到基體上。

金剛石層：金剛石層是由金剛石和少量結合劑混合而成，是砂輪的重要部分，砂輪磨削過程中就是由金剛石層對零件進行磨削。

3 濕磨工藝的優缺點及砂輪間隙的調整

3.1 濕磨工藝的優缺點

濕磨工藝中的金剛石層采用了硬度更大、粘結力更強、壽命更長的銅基結合劑，但是由于金剛石磨料和銅基在高速磨削中，銅基受熱膨脹，使得金剛石磨料和銅基之間的間隙減小或間隙消失，從而發生堵塞，磨削變得困難。

但是銅基導熱效果好，在磨削過程中如果不間斷地加入冷卻液，可使磨削溫度大大降低，又加上在磨削過程中銅基受到擠壓，銅基與金剛石磨料之間的間隙能穩定在0.02～0.03㎜，該間隙空間足以讓磨削硬質合金過程中磨削下來的粉塵有足夠的空間存落，也有足夠的空間讓冷卻液通過，進而對金剛石層進行沖洗降溫，如此即可大大增加金剛石砂輪的磨削效率、精度與壽命。

3.2 砂輪間隙的修整

新安裝的金剛石砂輪，其磨削面的偏擺偏差不得超過0.02mm，若是超過了該范圍，必須用跑合法對其磨削面進行修整。跑合法就是用另外一個高速轉動的、質地較軟的碳化硅砂輪對金剛石砂輪進行消磨修整，碳化硅砂輪消耗快，金剛石砂輪消耗慢，從而實現對金剛石砂輪磨削面的修整。

金剛石砂輪磨削面修平后，為了消除表面的砂面，使金剛石磨料突出，可采用硝酸溶液（濃度30%～50%）擦拭金剛石砂輪表面，最后用清水清洗干凈即可。金剛石磨料突出的大小、磨料與銅基之間間隙的大小，可通過反復擦拭硝酸溶液來進行控制，通常情況下擦拭四五次即可，每次擦拭一分鐘。

3.3 濕式磨削工藝機床的防濺裝置

通常情況下，濕式磨削工藝下的平面和外圓磨床均含有冷卻液回流裝置，但是工具磨床因其萬能、萬向性強，沒有冷卻液回流裝置，對于其冷卻系統的改裝，必須注意防止冷卻液飛濺到電器部分，可直接采用塑料薄膜對需要保護的部分進行遮擋覆蓋，也可把冷卻液直接倒到工件上。磨削時對工件一次性進料采用錐面磨削，不僅可以一次性磨出后角，而且還能提高后角亮度。

3.4 冷卻液的選擇

冷卻液的選擇要遵循冷卻效果好、無毒、防銹、潤滑、阻燃的原則，通?？蛇x用肥皂水、弱堿性乳化液，流量控制在2～8L/min。

4 濕式磨削工藝方法

4.1 徑向切入法

徑向切入法磨削工藝，即利用外圓磨床對工件進行磨削，機床固定不動，一次進刀深度為2～3mm，磨削寬度與砂輪寬度相近。比如對多面、多刃刀具工件外圓的磨削，磨削走刀時可把進刀量一次給到位：磨削時手動輕柔緩慢進刀，待一圈磨削完畢后，繼續轉2～3圈，一次進刀磨削余量就可以完全被吃掉。繼續重復上面工序，把其他刀面的工作余量也用以上方法進行消除。此方法的特點就是，因為合金工件和金剛石砂輪兩者均在不停轉動磨削，平均到金剛石砂輪每個金剛石磨料上的磨削量是微乎其微的，磨削量大概為0.01～0.03mm，這樣磨削是最平滑、最順利、效率最高的，同時合金工件也具有很高的光潔度。

4.2 慢走刀、大切深法

慢走刀、大切深磨削法，即選用碗型的金剛石砂輪，碗型金剛石砂輪直徑大些為宜，直徑越大，砂輪邊緣的線速度越大，磨削效率越高。碗型金剛石砂輪使用久了在邊緣會產生一個圓弧或是斜坡，如此增大了工件與砂輪的接觸面積，金剛石磨料也增多，加之冷卻液的潤滑冷卻效果，磨削深度可達0.5～2.5mm。磨削深度決定了磨削的進刀速度，進刀壓力通過手感及經驗控制。如圖1所示。

圖1 慢走刀、大切深法示意圖

磨削深度與進刀速度關系如表1所示。

表1 磨削深度與進刀速度關系對照表

5 注意事項

（1）在磨削硬質合金工件時，切勿磨削到工件的鋼材部位，磨削到工件的鋼材部位不僅會大大降低磨削效率，同時還極易造成金剛石砂輪的堵塞。所以，在磨削工件時，要使工件的鋼材部位比工件的合金部位低0.5mm。

（2）機床上的每個金剛石砂輪均應有各自的芯軸，芯軸位置確定后不可隨意拆卸，若必須拆卸，要把砂輪和芯軸整體拆卸。

（3）錐面越長的磨床其定位精度越高。

[1]朱冠軍.金剛石砂輪磨削硬質合金工藝研究[J].企業科技與發展，2017，（4）：42-45.

[2]劉海濤，王思杰.淺談如何改進并延長金剛石砂輪對硬質合金的磨削工藝及壽命[J].建筑新工藝，2017，（1）：30-32.

[3]劉昭陽.金剛石砂輪磨削硬質合金的干濕工藝對比[J].建筑技藝，2015，（2）：44-48.