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金刚石磨片磨料材料刀具的现状与发展方向

由于金刚石磨片磨料刀具材料的耐磨性和强韧性不易兼顾，因此使用者只能根据具体加工对象和加工条件在众多金刚石磨片磨料牌号中选择适用的刀具材料，这给金刚石磨片磨料刀具的选用和管理带来诸多不便。为进一步改善金刚石磨片磨料刀具材料的综合切削性能，目前的研究热点主要包括以下几个方面：

(1) 细化晶粒

通过细化硬质相晶粒度、增大硬质相晶间表面积、增强晶粒间结合力，可使金刚石磨片磨料刀具材料的强度和耐磨性均得到提高。当WC晶粒尺寸减小到亚微米以下时，材料的硬度、韧性、强度、耐磨性等均可提高，达到完全致密化所需温度也可降低。普通金刚石磨片磨料晶粒度为3——5μm，细晶粒金刚石磨片磨料晶粒度为1——1.5μm(微米级)，超细晶粒金刚石磨片磨料晶粒度可达0.5μm以下(亚微米、纳米级)。超细晶粒金刚石磨片磨料与成分相同的普通金刚石磨片磨料相比，硬度可提高2HRA以上，抗弯强度可提高600——800MPa。

常用的晶粒细化工艺方法主要有物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子体沉积法、机械磨片化法等。等径侧向挤压法(ECAE)是一种很有发展前途的晶粒细化工艺方法。该方法是将粉体置于模具中，并沿某一与挤压方向不同(也不相反)的方向挤出，且挤压时的横截面积不变。经过ECAE工艺加工的粉体晶粒可明显细化。

由于上述晶粒细化工艺方法仍不够成熟，因此在金刚石磨片磨料烧结过程中纳米晶粒容易疯长成粗大晶粒，而晶粒普遍长大将导致材料强度下降，单个的粗大WC晶粒则常常是引起材料断裂的重要因素。另一方面，细晶粒金刚石磨片磨料的价格较为昂贵，对其推广应用也起到一定制约作用。

金刚石磨片刀片以车代磨加工工件的优势

随着现代制造业的迅猛发展，众多零部件常采用热处理工艺来提高工件的硬度，耐用度等性能，如汽车上的多数零部件都是在热处理之后再进行加工，以确保工件的精度和尺寸要求。刚开始由于工件硬度高难加工，没有合适的刀具材料，主要采用磨削工艺来完成后的工序，但随着超硬刀具(金刚石磨片刀片)的而出现，人们逐渐的认识到车削的优势，开始选择车削代替磨削作为后的精加工工序，也就是所谓的以车代磨工艺。

1、以车代磨使效率得到提高

以车代磨工艺主要使用金刚石磨片刀片，金刚石磨片刀片的成本是传统刀具的10-20倍，但和磨削相比，车削的效率更高。以车代磨的金刚石磨片刀片可以采用大吃刀深度，高的转速，通常切除率是磨削工艺的3-4倍，电镀金刚石研磨轮现货供应，但所消耗的能量只有磨削的1/5，没给零件的刀具成本低于磨削。另外磨削期间还需要不时的修正磨片，而且磨片经过长期的使用需要更换，更换时间一般需要30min甚至更长，而金刚石磨片刀片更换在两分钟之内，采用车削代替磨削节省了不必要的生产时间浪费，机床的利用率提高。

2、以车代磨工艺使设备投资降低，维护费用降低

在生产率相同时，车床的投资只有磨床的1/3-1/10，并且辅助系统费用也较低。车床本身就是一种加工范围广的方法，对于多品种小批量生产而言，电镀金刚石研磨轮制作，采用现代数控车床，利用配备的多种刀具转盘或刀库，车村无需企业特殊的装备，很容易实现多种不同工件之间的加工转换，并且工件装夹方便快速。并且采用车床加工时，可一次装夹完成多种表面加工，如外圆，内孔，断面，槽等。并且加工表面之间的相对位置精度高，相比之下，磨床则需要多次安装和多工序生产。

造成金刚石树脂磨片质量不稳定的问题有哪些？

金刚石树脂磨片生产过程中会产生许多质量问题，由于金刚石树脂磨片制造属于复合材料多学科综合，所以产生原因复杂繁多。

一、原材料问题

金刚石树脂磨片是由多种主、辅原材料构成的复杂物系，只要材料是磨料和结合剂，电镀金刚石研磨轮定制，辅助材料则包括填料、增强材料、着色剂等。

1.磨料方面应该关注的问题

目前市场上磨料质量参差不齐，主要表现为：

（1）磨料的化学成份往往是合格的，但物理性能差；主要表现在磨料的堆积密度与国外还有差距。

（2）磨料的粒度组成混乱，与标准的规定相差较大；主要表现在同一粒度磨料的基本粒含量与国外有差距。

2.结合剂方面，主要是酚醛树脂：

（1）树脂质量稳定性问题，尤其是树脂中游离酚含量的高低。过高的游离酚含量，会加速金刚石树脂磨片加热硬化后的树脂裂解，影响磨片的强度；

（2）树脂粉与混合均匀性，作为树脂的硬化剂，加入量不足，树脂硬化不完全，影响磨片的强度和硬度；含量过高，则过量的不与树脂结合，电镀金刚石研磨轮，在硬化过程中分解挥发，使磨片的气孔增多，降低其强度和硬度。

（3）结合剂粒度过粗或过细：

一般认为，结合剂的粒度以细为宜，这有利于使结合剂分布均匀。粒度过粗，则成型料不易混合均匀，影响磨片的硬度和强度。即使是对于粒度较粗的树脂薄片切割磨片和钹形磨片来讲，其选用的结合剂（树脂粉）粒度也应细于320#.

但是如果酚醛树脂粉的粒度过细，给混料带来了困难，很难做到混合料的均匀性，进而影响了金刚石树脂磨片的切磨削性能。