中國粉體網(wǎng)訊 現(xiàn)代加工技術(shù)向著高速、高效、高精密度、高自動化和低成本等方向發(fā)展，這就對加工設(shè)備和工具提出了更高的要求。金剛石砂輪是超硬磨具中的一種，其作為磨削系統(tǒng)的重要組成部分，在磨削過程中對磨削效率和磨削質(zhì)量起著非常關(guān)鍵的作用。金剛石砂輪是磨削硬脆材料及硬質(zhì)合金的理想工具，不但磨削效率高、精度高，而且磨具消耗少、使用壽命長，同時還可以改善勞動條件。
陶瓷金剛石減薄砂輪，圖源：三磨所
金剛石砂輪是以金剛石為主磨料，SiC等為輔助磨料，通過結(jié)合劑和臨時粘合劑的粘結(jié)作用將磨粒粘結(jié)起來，最后通過高溫燒結(jié)而成的一種超硬磨具。根據(jù)結(jié)合劑的不同，分為金屬結(jié)合劑砂輪、樹脂結(jié)合劑砂輪和陶瓷結(jié)合劑砂輪等。與金屬結(jié)合劑和樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪相比，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪具有自銳性好、易于修整、磨削溫度低、磨削力小、磨削精度高及壽命長等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種高脆硬材料的精密加工。
陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪制備工藝流程
陶瓷結(jié)合劑砂輪的主要磨削部分由人造金剛石磨粒、陶瓷結(jié)合劑與氣孔等組成。
陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的微觀構(gòu)成
（1）金剛石磨粒
金剛石磨粒硬度高，耐磨性好，在磨削加工的過程中起主要磨削作用，負責被加工工件的材料去除。陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的主磨料選用低品級、脆性金剛石磨粒為主，由于金剛石磨粒的粒度直接決定被加工工件的表面粗糙度、表面質(zhì)量和磨削效率，因此金剛石磨粒粒度的選取至關(guān)重要。金剛石磨粒粒度的選取原則是在滿足加工要求的前提下盡量選取粗粒度的磨粒，以達到提高磨削效率和減小砂輪損耗的目的。
金剛石粒度選用
（2）陶瓷結(jié)合劑
陶瓷結(jié)合劑的主要作用是負責金剛石磨粒的固結(jié)，保證砂輪在磨削加工的過程中依然可以保持對金剛石磨粒的有效把持，保證砂輪的強度和剛度，并且隨著磨削加工的進行結(jié)合劑破碎使舊的金剛石磨粒脫落新的金剛石磨粒露出，保證砂輪的自銳性。目前，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪用結(jié)合劑一般有三種類型：傳統(tǒng)陶瓷礦物結(jié)合劑，玻璃結(jié)合劑和微晶玻璃結(jié)合劑。
陶瓷礦物結(jié)合劑：采用長石、粘土、石英等天然礦物為主要原料，考慮到金剛石磨料的熱穩(wěn)定性較低，以硼玻璃、冰晶石為低溫助熔劑，實現(xiàn)低溫燒結(jié)。
玻璃結(jié)合劑：玻璃結(jié)合劑的制備過程先將各種原料按設(shè)計配方比例稱量和混合，經(jīng)熔煉、冷卻、粉碎而成。目前較為成熟的金剛石磨具用玻璃料結(jié)合劑有SiO2–ZnO–B2O3系玻璃，Na2O–Al2O3–B2O3–SiO2系玻璃，SiO2–Al2O3–TiO2–BaO–B2O3系玻璃等。
微晶玻璃結(jié)合劑：一種由陶瓷微晶和玻璃質(zhì)基體所組成的新型無機復合材料，它是將特定組成的玻璃在程序溫度控制下進行熱處理，使玻璃體內(nèi)均勻地生長出眾多的微晶。由于控制微晶玻璃的晶化工藝比較復雜，對于尺寸相對較大的砂輪來說，難以實現(xiàn)整體均勻晶化，因此微晶玻璃作為結(jié)合劑應(yīng)用于超硬材料磨具制備還處于研究階段。
（3）氣孔
氣孔可以起到容納磨削液、散熱、容納磨屑的作用，避免了磨削溫度過高和磨屑不易排出的問題。氣孔在陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪中的分布形式有兩種，一是氣孔分布于磨粒之間的結(jié)合劑橋中，這種氣孔在磨削過程中起到有利的作用；二是氣孔位于磨粒之間，致使磨粒在磨削過程中容易脫落，把持力減弱。
目前陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪以其優(yōu)異的鋒利度、良好的形狀保持性、高自銳性、高壽命和高加工效率等特點，被廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金、金剛石復合片、聚晶金剛石刀具、單晶硅、先進陶瓷以及寶石等硬脆材料的精密加工。隨著新時代下高科技行業(yè)飛速發(fā)展，以及難加工材料層出不窮，對屬于耗材一類的陶瓷結(jié)合劑金剛石工具性能要求越來越高，不僅要求保持高鋒利度和加工效率，還要持續(xù)提升砂輪壽命，提升砂輪性價比，以滿足產(chǎn)品加工需求。
參考文獻：
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3.秦增鋒：陶瓷結(jié)合劑金剛石/CBN砂輪磨削性能研究
4.劉小磐：陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的制備及磨削性能研究
5.李亞朋等：陶瓷結(jié)合劑粒度尺寸對金剛石砂輪性能的影響
6.王超超等：用于磨削6H-SiC晶片的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪制備及磨削試驗研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/石語）
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