超硬材料磨具的选择与使用

一、 超硬磨料磨具特性的选择 1.、磨料的选择：

RVD金刚石的树脂结合剂砂轮制品具有产品锋利、磨削速度快，金刚石不易脱落等特点，广泛应用于玻璃、硬质合金、宝石、陶瓷、木材加工以及大理石花岗岩的抛光磨削等行业。 RVD 特点：晶型不规则、自锐性好、表面粗糙与树脂结合剂粘结牢固。

MBD金刚石晶型较不规则，透明度较好，热稳定性较好，抗冲击性较好，适用于金属结合剂制品，具有耐磨性好、杂质含量低、强度高、使用寿命长等特点，适用于金刚石锯切片、金刚石地质钻头、金刚石电镀工具等。

MBD8：产品晶型规则，含有较多立方八面体结构晶体，产品的热稳定性和冲击韧性较高，适用于磨削硬度较高的材料。

MBD6：晶型比较完整，含有一定比例的立方八面体结构晶体适中，适用于磨削陶瓷、石材、玻璃等材料。

MBD4：一种中等强度产品，晶型较完整，适用于磨削中等强度的材料。

MBD2：产品的冲击韧性和热稳定性相对较低，适用于制造使用要求不高的金属结合剂工具，也用于制造陶瓷结合剂工具。

SMD 特点：晶型完整，表面光滑，抗压强度高。用于制造切割工具、地质钻头、修整工具等。

CBN砂轮的优点：1、对于黑色金属，特别是硬度高、韧性大、高温强度高、热传导率低的材料，具有良好磨削性能。2、磨削力小，耐用度高。3、同一砂轮通常可磨削不同材料，不同规格的工件，尤其是适用于在多品种中，小批量生产和数控，柔性制造系统，微机集成制造时使用。4、加工表面质量高、无裂纹、不易烧伤。5、容易保持尺寸精度。6、综合经济效益比不同砂轮明显提高，磨损小、寿命长、效率高。

CBN 特点：CBN是硬度仅次于金刚石的超硬磨料，与人造金刚石相比，它具有热稳定性好，与铁族金属化学惰性大等特点，适宜加工高矾钢、高速钢与合金钢等金属材料。

金刚石微粉是将人造金刚石单晶经过精加工后制成的一种极细的新型超硬材料。它广泛应用于机械﹑电子﹑航天﹑航空﹑光学仪器﹑玻璃﹑陶瓷﹑石油﹑地质﹑军工等领域和部门﹐是研磨拋光硬质合金﹑陶瓷﹑宝石﹑光学玻璃等高硬度材料的理想材料。一般情况下﹐ W0-0.5 至 W6-12 金刚石微粉用于拋光 , W5-10 至 W22-36 用于精磨 , W12-22 以上者用

于研磨。

SDC:镀金属衣的金刚石改变了脆性， 可以承受较大外力的冲击。改善了结合剂对金刚石表面的浸润性，从而提高了对磨粒的耐用度，适用于硬质合金、碳化钨、高速钢的磨削。 DMD:颗粒为淡黄色或淡黄绿色，多为透明无杂质的完整八面体，强度高。适于制作修整工具和其它单粒工具。

SCD:晶形完整，表面光滑，抗压强度高。用于金属结合剂制品，地质钻头和切割工具等。2、

2、粒度的选择：

超硬磨料粒度的选择，一般根据工件的粗糙度、磨削效率以及结合剂的最佳粒度范围来选择。超硬磨料磨具粒度的选择可参照下表：

超硬磨料磨具粒度与加工表面粗糙度的关系：

磨具粒度号 加工表面粗糙度Ra/um

树脂结合剂

80/100～100/120 100/120～170/200 170/200～270/325 325/400～M10/20 M8/12～M4/8 M4/8～M1.5/3

-

0.16～0.63 0.08～0.32 0.04～0.16 0.02～0.08 0.01～0.04

金属结合剂 0.32～2.5 0.16～1.25 0.16～0.63 - - -

不同磨削工序的一般粒度选择：

磨削工序 选用的粒度范围

粗磨 半精磨 精磨 细磨

80/100～120/140 120/041～200/230 200/230～M36/54 M22/36～M0.5/1.5

3、结合剂的选择：

超硬磨料磨具结合剂主要有：树脂结合剂、陶瓷结合剂以及金属结合剂。

树脂结合剂金刚石磨具是以金刚石为磨料，树脂粉为粘结剂，加入一些填充材料，通过配料，混料，热压成型，补充硬化，加工等工艺过程而制成具有一定几何形状的，能适用不同磨削要求的一种磨加工工具。这种磨具具有弹性好、强度高、耐冲击，生产周期短，在磨削中自锐性好，不易堵塞，磨削效率高、磨削温度低、加工表面光洁度好，一次修整后很少再修整。主要用于硬质合金刀具及钢结硬质合金工件及部分非金属材料的半精磨、精磨。

金属结合剂磨具、工具的使用特点，与树脂、陶瓷结合剂相比，具有较高的耐用度，而磨削效率较低；能承受较大的加工负荷而不破碎。金属结合剂磨具主要用于玻璃、陶瓷、石材、混凝土、半导体材料等非金属材料的粗，精磨和切割，少量用于硬质合金的粗磨和成形磨削及各种材料的研磨。金属结合剂磨具产品在使用时，必须有较强的冷却条件，籍以冷却和冲洗磨屑，否则很容易因堵塞而失去工作能力。

金属结合剂分青铜解和集和电镀结合剂两种。青铜结合剂刚性好、强度高，耐磨性好、使用寿命长、形状保持性好，能承受较大的负荷。但其自锐性差，容易堵塞发热，修整困难。青铜结合剂金刚石磨具主要用于玻璃、陶瓷、石材、混凝土、半导体材料和超硬材料等非金属材料的粗、精磨和切割，少量用于硬质合金的粗磨和成形磨削及各种材料的行磨。 电镀结合剂强度更高。其磨具磨料层薄，磨粒密度高，砂轮表面切削锋利，磨削效率高，经济效益好，不需要修整，但磨具寿命短。电镀结合剂主要是用于制作形状复杂的成型磨具、小磨头、套料刀、切割钜片，电镀绞刀以及用于高速磨削方式之中。

陶瓷结合剂金刚石磨具不但能用来磨削硬质材料工具，如硬质合金，碳化钛等，还能加工天然单晶体以及硬质陶瓷等材料。加工这些材料时，它的使用寿命，磨削效率和锋利程度，都比树脂和金属结合剂优越。

4、浓度的选择：

浓度是超硬材料磨具所特有的指标，它是指超硬磨料磨具工作层内每立方厘米体积内所含的超硬磨料的质量。

不同结合剂磨具的浓度范围

结合剂种类 浓度范围/% 金刚石磨具

CBN磨具 75～100 75～125 100～150

树脂 金属 陶瓷

50～75 75～100 100～150

5、形状和尺寸的选择：

超硬磨具的形状和尺寸的选择，应根据机床条件和工件对磨具的要求。不同形状磨具的用途如下表所示：

不同形状砂轮的用途

名称 平行砂轮 平行砂轮 平行砂轮 平行加强砂轮 平行倒角砂轮 平行小砂轮 双斜边砂轮 双斜边砂轮 双斜边砂轮 双斜边砂轮 双斜边砂轮 单斜边砂轮 弧形砂轮 弧行砂轮

单面凹砂轮 碗形砂轮 碟形砂轮 碟形砂轮 碟形砂轮 双面凹形砂轮 杯形砂轮 碗形砂轮 碟形砂轮 碟形砂轮 双内斜边砂轮 平行砂轮燕尾 切割砂轮 薄片砂轮 光学磨边砂轮

代号 1A1/T1 1A1/T2 1A1/T3 14A1 1L1 1A8 1E6Q 14E6Q 14EE1 14E1 1DD1 4B1 1FF1 1F1 6A2 11A2 12A2/20° 12A2/45° 12D1 9A3 6A9 11V9 12V9 12V2 1V9 1EE1V 1A6Q 1A1R

1DD6Y 14A1T 2D9B

筒形砂轮

2F2/1

专门用于光学玻璃铣磨

专门用于光学玻璃磨边

用于石材、混凝土等非金属材料的切割等

主要用于刃磨和齿轮磨削等 主要用于磨边或成型磨削等 主要用于磨量规和砂轮机磨削等 主要用于平面和端面磨削等

主要用于刃磨等

主要用于平面、端面磨削和砂轮机上磨削等

主要用于刃磨和平面磨削等

主要用于刃磨等 主要用于刃磨及仿形磨削等 主要用于磨削圆弧、成型面等 用 途

主要用于切割、磨槽、外圆磨削、平面磨削和刃磨等 主要用于外圆磨削、平面磨削、刃磨和砂轮机磨削等

主要用于无心磨削

主要用于砂轮刚性较好的场合，可用于外圆磨削、平面磨削等

主要用于底径和侧面间有R圆弧要求的磨槽和刃磨等

主要用于内圆磨削

用于螺纹，有角度要求的槽形磨削等

主要用于槽形、螺杆等磨削

二、 超硬磨料磨具的使用

1、 砂轮速度的选择

金刚石砂轮磨削速度

结合剂种类 青铜 树脂

冷却条件 干磨 湿磨 干磨 湿磨 砂轮速度 12～18 15～22 15～20 18～25

不同磨削方式的金刚石砂轮速度

磨削方式 砂轮速度（m/s）

20～30 平面磨削

20～25 外圆磨削

12～15 内圆磨削

12～20 工具磨削

CBN砂轮速度

磨削方式 平面磨削 外圆磨削 内圆磨削 工具磨削 砂轮速度（m/s） 干磨 湿磨 28～45 20～30 23～48 20～30 17～28 15～25 22～30 15～28

结合剂 树脂、陶瓷

树脂、陶瓷 树脂、陶瓷 树脂、陶瓷

备注 通常用湿式 通常用湿式 通常用湿式 通常用干式

2、 磨削深度的选择

一般地，磨料粒度越粗，选用的磨削深度越大，平面磨削方式的磨削深度大于外圆磨削；结合剂强度越高时，选择的磨削深度可大些。

超硬磨料磨具磨削深度的选择

磨具粒度号 70/80～130/140 140/170～230/270 230/270以细

磨削深度t/mm

陶瓷、树脂结合剂 0.01～0.02 0.005～0.015 0.002～0.005

青铜结合剂 0.01～0.03 0.01～0.02 ---

磨削方式 平面磨 外圆磨 内圆磨 刃磨

不同磨削方式磨削深度的选择

磨削深度t/mm

0.005～0.02

0.005～0.015 0.002～0.01 0.01～0.03

3、 工件速度的选择

一般来说，工件速度增高，磨具渐耗增大，加工表面粗糙度略有上升。在一般磨削加工中，建议工件速度在10～20m/min范围选择，内圆磨削或细砂轮粒度精磨时，可适当提

高工件速度。对于深切缓进给磨削，工件速度十分缓慢，一般为每分钟几十至几百毫米。

4、 轴向进给速度和轴向进给量

经验证明，超硬磨料磨具磨削时，随着轴向进给速度的增大，磨削效率提高，粗糙度值上升。一般情况磨削下，内、外圆磨削的轴向进给速度建议取0.5～1m/min，平面磨取0.5～

2mm/行程。刃磨时工作台多为操作者手动控制，常在1～2m/min范围内选择。

5、使用超硬磨料磨具对磨削液的选择

超硬磨料磨具工作表面组织疏松，气孔很少，有的甚至没有气孔，在磨削过程中极易堵塞。所以，要求对磨削液具有很好的浸润性和清洗性，能及时冲洗粘结在磨具表面的磨屑，保证磨粒的切削能力。

金刚石磨具在磨削硬质合金，钢结硬质合金时，采用的磨削液有轻质矿物油（如煤油、低号机油和汽油等）、苏打水（不适用树脂结合剂）及各种水溶性磨削液；磨削非金属材料时，常采用水作磨削液。但立方氮化硼磨具在高温度下易于水发生化学反应。所以，使用立方氮化棚磨削时，采用轻质矿物油（如煤油，清柴油）磨削液能获得良好的磨削效果。当必须采用水溶液时，则应加入极压添加剂以减弱水解作用。

6、使用超硬磨料磨具时对机床的要求

1. 砂轮主轴精度须高于使用普通磨料磨具的机床。一般要求轴向窜动量控制在0.005mm以内，径向振摆控制在0.01mm以内。

2.机床必须有足够的刚性，一般要比普通机床的高50%。

3.机床的密封性能必须良好，尤其是头架主轴和轴承部分，必须有十分可靠的密封。 4.机床的进给机构的精度要高，应保证准确均匀的送进，操作方便，每行程应有0.005mm以下的进给系统。

5.磨削液供给系统需保证供给的磨削液有足够的流量和压力。 6.机床应有防振措施

7、使用超硬磨料磨具时的其它注意事项

1.为减少磨具的非工作损耗，节省拆装时间，每片磨具应配备专用法兰盘。 2.树脂结合剂磨具保存时间不宜过长，以避免其老化。

3.磨具在搬运和存放时要多加小心，不许碰撞，以免损坏；也不应接触腐蚀性气体，液体，不宜接触高温，一面降低强度。