超硬磨具磨削技術(shù)與理論

要想完成有效、節(jié)約生產(chǎn)，離不開實(shí)驗室科學(xué)家們不斷攻克行業(yè)難題。比如研究“新型超硬磨具設(shè)計與先進(jìn)制造技術(shù)與理論”、“超硬磨具磨削技術(shù)與理論”等。

科學(xué)家們還需要通過對陶瓷結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑、金屬結(jié)合劑、電鍍金屬結(jié)合劑配方進(jìn)行研究電鍍金剛石研磨輪，把金剛石等制成超硬材料磨具研磨輪。

那些結(jié)合劑，其實(shí)就是黏結(jié)劑。因為金剛石和立方氮化硼都是顆粒狀，都沒有支撐，需要將其黏結(jié)形成塊狀的產(chǎn)品，然后再做成磨具。

隨著現(xiàn)代集成技術(shù)的問世，機(jī)加工向方向發(fā)展，對刀具性能提出了相當(dāng)高的要求。由于金剛石摩擦系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱率高，能切下極薄的切屑金剛石研磨輪，切屑容易流出，與其它物質(zhì)的親和力小，不易產(chǎn)生積屑瘤，發(fā)熱量小，導(dǎo)熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件的影響，因此刀刃不易鈍化，切削變形小，可以獲得較高質(zhì)量的表面。

用黏合劑把金剛石黏合做成磨具需要試驗

用黏合劑把金剛石黏合做成磨具電鍍金剛石研磨輪，聽起來那么簡單，難道還需要專門的國字頭實(shí)驗室來做研究嗎？回答是肯定的。之所以開發(fā)超硬材料磨具，是因為新的科技應(yīng)用需要新的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行匹配生產(chǎn)，這就對超硬材料磨具本身的技術(shù)提出了要求。

比如開發(fā)碳纖維機(jī)體砂輪，就用在汽車曲軸等加工上，而通過對金剛石、立方氮化硼的應(yīng)用研究，也能做出打磨航天飛機(jī)發(fā)動機(jī)零部件、玻璃切槽磨具等。

航天航空材料需“耐磨”

航空航天零部件，很多是用鈦合金、鎳合金、碳纖維等硬度很高的材料制作而成，而且做出來的零部件比較復(fù)雜。

比如，航天航空上用的發(fā)動機(jī)零部件，有很多是先用模具壓出后，再磨削以達(dá)到設(shè)計要求。而普通磨削工具對這些材料的磨削效率非常低，損耗也大，要解決這些難題，就需要超硬材料磨具。

“其實(shí)，對超硬材料磨具的需求，還出現(xiàn)在手機(jī)生產(chǎn)中。”實(shí)驗室工程師說，從藍(lán)寶石手機(jī)屏幕的切割磨削，到手機(jī)芯片、CPU等精密儀器的制造，都離不開這類高精密磨削工具，“像蘋果、樂視、華為等手機(jī)，在一些生產(chǎn)過程中，都曾使用過我們實(shí)驗室攻克的高精密分割技術(shù)”.

人造金剛石要用六面頂壓機(jī)

生產(chǎn)人造鉆石，需要使用六面頂壓機(jī)，上下左右前后，從六個面向機(jī)器中間放的石墨按審定好的升溫曲線和升壓曲線加熱加壓，“但如果僅僅是壓的話，效率會比較低，這就需要觸媒提升效率，提升鉆石顆粒”.

隨著工藝的進(jìn)步，很多金剛石生產(chǎn)廠家有了生產(chǎn)大直徑鉆石的能力，而純度比較高、晶型比較好的寶石級鉆石的價位，更是吸引了眾多廠家加入生產(chǎn)人造鉆石的大軍之中。本來稀少的東西竟然開始批量生產(chǎn)，這些人造鉆石投入市場后，對鉆石的價格會產(chǎn)生多大影響呢？

鋒利又耐切的混凝土圓鋸片

針對目前圓鋸片存在的諸多問題，有人研究了刀頭胎體成分、鈷含量、金剛石、不同碳化鎢粉料以及燒結(jié)工藝對鋸片鋒利性和壽命等方面的影響，研制出了一種既鋒利又耐切的混凝土圓鋸片。

有一些人通過分析金剛石圓鋸片的節(jié)塊工作面上的金剛石的分布狀態(tài)和鋸片工作時的運(yùn)動特點(diǎn)，求出了鋸片節(jié)塊工作面上出刃金剛石之間的距離和金剛石的運(yùn)動軌跡，據(jù)此推導(dǎo)出單顆金剛石切削厚度的計算公式，并討論了切削厚度與鋸切參數(shù)和節(jié)塊結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

還有一些人綜合介紹了國內(nèi)外優(yōu)化金剛石圓鋸片基體及鋸齒結(jié)構(gòu)的有關(guān)成果，分析了各種防側(cè)面磨損防應(yīng)力變形、改善冷卻性能的鋸片基體及鋸齒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、生產(chǎn)價值及存在問題。

提高切割質(zhì)量和鋸片使用壽命

為了節(jié)約石材，減小對環(huán)境的污染，金剛石圓鋸片正向薄型方向發(fā)展。在工作過程中，由于圓鋸片承受離心力、鋸切力、鋸切熱等外載荷作用，鋸片徑厚比一般都在200以上，屬于典型的超薄零件，易產(chǎn)生軸向變形屈曲，同時水槽底部應(yīng)力較大，易產(chǎn)生鋸片裂紋和斷裂，導(dǎo)致鋸片結(jié)塊早期破損、鋸片壽命降低。

因此，提高鋸片切割質(zhì)量、延長鋸片使用壽命已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)之一。有人研究發(fā)現(xiàn)，添加合適粒度和濃度的輔磨料，不僅可以提高鋸片壽命，還能提高其鋒利性，金剛石鋸片的使用壽命可提高150%以上，切割效率提高約40%。