某型树脂结合剂金刚石磨轮制造技术研究
摘 要：文章主要阐述了以Φ75碗型树脂为试验对象，采用两种不同配方及技术参数进行的金刚石磨轮的研制工作，通过收集大量的磨削数据，研制出一种高效优质的树脂结合剂金刚石磨轮。
关键词：树脂结合剂；金刚石磨轮；制造技术
引言
树脂结合剂砂轮与陶瓷和金属结合剂砂轮相比，有磨削力和磨削热小、自锐性好、磨削效率高等特点，主要应用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆材料的磨削加工。我厂使用的树脂结合剂金刚石磨轮一直为外购件，存在磨削效率及磨削寿命均较差的质量问题。
1 试验准备
1.1 磨轮主要用料的确定
1.1.1 结合剂
金刚石砂轮结合剂的主要作用是将金刚石颗粒把持牢固。树脂结合剂砂轮结合剂一般采用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂。酚醛树脂耐热、耐磨、粘接性能好，机械强度高，但脆性大，强酸强碱对其有一定影响；聚酰亚胺树脂不溶于有机溶剂，耐强酸，对于强碱比较敏感，有很高的机械强度，磨擦磨损性能较好，在高温下稳定，挥发物少。选择酚醛树脂、聚酰亚胺树脂两种材料做试验。
1.1.2 金刚石
金刚石磨具的工作方式是磨削而不是切削或切割。磨削作用主要是将被加工工件磨削到所要求的形状、尺寸和光洁度，树脂对金刚石的浸润性能差，结合剂对金刚石的把持力主要为机械嵌合力。选择JR1、CSD两种金刚石做试验。
1.1.3 试验过程及试验结果
对以上两种金刚石及两种树脂材料压制试验轮，共制作出四件试验轮进行磨削试验。
试验材料：YG8
每件轮采用同种配方和制作工艺。
每件轮采用相同的修磨方法和修磨材料。
表1 试块编号表
对1#-4#四件轮进行YG8材料磨削试验，1#、3#砂轮表面磨粒数量多于2#、4#。表明结合剂对CSD金刚石的把持力高于对JR1金刚石的把持力。
选择CSD型金刚石作为磨削材料。
对1#、3#轮进行修整试验，1#轮修整次数低于3#轮修整次数。
选择聚酰亚胺树脂做结合剂材料。
1.1.4 填充材料
磨轮常用填充料有铜粉和铝粉、ZnO、Fe2O3、Cr2O3等。目的是提高磨具的硬度和强度，改善导热性能。
选择纯铜粉及ZnO、Cr2O3作为填充材料。
2 磨轮体的设计
树脂金刚石磨轮在使用过程中出现的磨料层脱落部位在磨轮基体与非金刚石层之间，以及非金刚石层与金刚石层之间，表明非金刚石层的存在使磨轮基体及金刚石层之间存在一个过渡连接层，过渡连接层使层与层之间的结合力变差。确定如下设计方案：
2.1 去除磨轮体与磨料之间的非金刚石过渡层，全部采用含有金刚石的金刚石层，避免非金刚石层的影响。
2.2 磨轮体设计时着重对铝基体紧固环槽进行加宽、加深处理，在磨轮基体与填料层之间制作2*1环槽，并在环槽两侧开角度为20°的燕尾槽，增强磨轮基体与金刚石层之间的结合力。（见图1）
3 试验过程
3.1 压制用主要设备及仪器
T200压机、T300压机、万能工具磨床。
3.2 实验原材料
CSD金刚石、聚酰亚胺树脂、纯铜粉、ZnO、Cr2O3.
3.3 操作流程
准备工作→配料→混料→成型→修饰
3.4 首批磨轮试件压制及参数调整
在试验件压制及参数调整阶段，通过压制试件，收集磨削数据，分析并调整数据的方式开展工作。（见表2）
表2 首批磨轮压制及参数调整统计表
阶段分析与讨论：
（1）冷压法及热压法压制磨轮，磨料体积超出预计目标，磨轮用各种配料数值偏大，需调整。
（2）冷压法磨料高度正常，有部份磨料流出并堆积在磨轮体内表面，没有参与磨削。
（3）磨削时磨料下屑快，耐磨性差。
3.5 第二批磨轮试件压制及参数调整
按调整后配方继续压制磨轮试件。（见表3）
表3 第二批磨轮压制及参数调整统计表
在成型工序后增加硬化工序。
阶段分析与讨论：（1）2#配方压制的磨轮磨料高度正常。（2）少量磨料流出并堆积在磨轮体内表面。（3）硬化后磨轮磨削质量提高。
4 结论
配方：2#
工艺：温度：190℃
保温、保压：1小时 190T
（1）聚酰亚胺树脂作为结合剂比酚醛树脂具有更优异的使用性能。（2）自锐型金刚石（CSD）作为磨料用于树脂结合剂磨轮的制造，可有效利用CSD金刚石形状不规则，有凹凸的粗糙表面等结构特点，使树脂结合剂对CSD金刚石的把持力较普通金刚石强，在磨削参数相同的情况下，磨削性能良好。（3）冷压法制作的金刚石磨轮磨削效果优于热压法制作的金刚石磨轮。（4）在190℃时树脂结合力大，压制的磨轮质量较好；加长压制时间后磨削质量提高。（5）硬化工序，可显著提高磨轮磨削质量。
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