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论青铜基人造金刚石砂轮的强制“自锐”方法

关键词 人造金刚石 , 砂轮 , 青铜基|2018-02-27 11:03:04|技术信息|来源 武汉职业技术学院
摘要 摘要:  对使用青铜基金刚石砂轮片切削光学玻璃时,出现的截面质量逐渐下降甚至最终出现大量边缘破损的现象进行了分析,揭示了青铜基砂轮随着使用时间的增加,因无法“自锐”而“堵塞”、进而...

       摘要:

     对使用青铜基金刚石砂轮片切削光学玻璃时,出现的截面质量逐渐下降甚至最终出现大量边缘破损的现象进行了分析,揭示了青铜基砂轮随着使用时间的增加,因无法“自锐”而“堵塞”、进而变得钝化是此种现象的根本原因。在此基础上,结合实践经验和相关试验,提出了相应的解决方法,并对这一方法的机理展开研究。

       关键词:

     青铜基金刚石砂轮;光学玻璃切割;“堵塞”钝化;油石;强制自锐

       1引言

     人造金刚石磨具是以人造金刚石作为磨料所制成的各种磨具。由于人造金刚石有着十分优越的物理机械性能,因此,在磨削或切割光学玻璃方面得到广泛的应用。常见金刚石磨具有多种结合剂,包括电镀、树脂和青铜;切割光学玻璃时,一般选择青铜结合剂的金刚石砂轮。

     但是,使用青铜结合剂金刚石砂轮切割光学玻璃最常见的问题是切割砂轮的“堵塞”钝化。即砂轮在使用之初,切割能力强,非常锋利。在使用一段时间后,随着使用时间的推移,砂轮切割能力逐渐下降,以致不能使用。引起这种现象的主要原因是由于青铜结合剂的结合强度高,导致金刚石砂轮“自锐性”差,钝化的磨料颗粒无法破裂和从结合剂组织上脱落,伴之以切削对象堵塞了砂轮的容屑槽,从而降低了砂轮的切削能力。将这种现象称之为“堵塞”钝化。具体表现为:砂轮在使用一段时间后,砂轮割片就显得较钝,伴随着切削噪音增大;砂轮 “堵塞”钝化后,切削负荷增大,引起被切削工件的截面变得粗糙,切割质量下降;严重时,切割对象甚至在被切断之前,就被增大的切削力挤断、挤破。

       2堵塞原因分析

     与普通刀具一样,砂轮磨具在使用一段时间后,也会变钝。但普通砂轮无需重新刃磨,因为其具有自锐性:即在切削过程中,磨料颗粒在切削力的作用下,不断地破裂和脱落,暴露出新的切削刃口,从而长期保持砂轮的锋利。这种特性,称之为“自锐性”。青铜结合剂的主要特点是结合强度高,也就意味着这种磨具的自锐性差,即人造金刚石磨料在变钝后,无法自行脱落;此外,金刚石颗粒本身颗粒度较小,硬度极高,被切割的材料很难使金刚石颗粒破损,以暴露出新的切割刃口。从而使得这种砂轮自锐性极差,以致在使用一段时间后,砂轮磨具的切割能力就会急剧下降,导致砂轮堵塞现象发生。

       3解决方法和机理

     (1)解决方法:发现金刚石砂轮变钝后,用钳工用的油石对砂轮进行修磨。在喷射冷却液的情况下,金刚石砂轮以1.3~2.6m/s的线速度空转(无需将其从工作位置拆下)。操作人员借助一块长方形钳工油石,手动进给,让油石缓缓地、平稳地接触金刚石砂轮的工作表面(进给速度30mm/min),至全部工作表面与油石接触后,保持接触2s; 然后将油石迅速退离,修磨即告完成。

     经油石修磨过的金刚石砂轮,一般均可锋利如初,恢复其切削能力;生产率、切割断面质量显着提高,效果极好。

     (2)机理分析:这种方法的原理是利用油石的磨料颗粒,在高速运动中,借助切削力,强制部分变钝 的金刚石磨料颗粒破损或者从青铜结合剂组织上脱落,从而暴露出新的切削刃,以达到是金刚石刀具重新锋利的目的。这种方法有别于砂轮的自锐现象:自锐是指在切削过程中,切削对象在被切削的同时,也同时强迫磨料颗粒脱落。而这种方法是借助于切削磨具和切削对象以外的工具、人为地实现磨料脱落的目的,因此,称之为强制自锐。

     须注意的事,这种方法和普通刀具的重磨一样,都是以砂轮或刀具的消耗作为代价的,修磨后,金刚石刀具的尺寸和形状都会相应发生变化,因此,运用这种方法时,正确选择油石的种类和掌握修磨频度尤为重要。

       4修磨涉及的几个问题

     (1)修磨频度的掌握:由于每次修磨都会造成金刚石砂轮的消耗,因此,修磨的频度在满足使用要求的前提下,不可太过频繁,应当结合切割要求确定。影响因素有如下几个:

     ①生产率:生产率要求高,则修磨频度高些,以使砂轮及时保持锋利。

     ②工件切割表面质量要求:若对工件的切割表面质量要求高,则修磨频度也应高些。因为变钝后的砂轮,切割出的断面表面粗糙。可以用砂轮尺寸的快速消耗来换取切割的高质量。

      ③金刚石浓度:金刚石浓度高的砂轮,其切割能力强,结合能力就相应较弱,这种较弱的结合能力,使得砂轮具有一定的自锐能力,故修磨频度可以相应选择低一些。以现有的实验数据反映,若75%浓度的砂轮单位时间内须修磨10次,则100%浓度的砂轮同样时间内则只须修磨3次即可。

     (2)冷却液的选择:冷却液可以选用家用洗涤剂。浓度在0.5%~2%即可。修磨时的冷却液流量须与切割工件时的冷却液流量相同。

     (3)油石种类及粒度的选择:修磨所用油石,以绿碳化硅油石为最佳,其修磨效率高,效果明显,因此,据目前的实验的基础上,推荐使用该种油石。粒度选择范围在80#~200#之间。粒度大的油石,修磨效果明显,但修磨后的金刚石砂轮表面稍显粗糙。具体选择可根据切割要求确定。

      5结语

     使用油石对金刚石砂轮进行强制“自锐”,是个很好的方法。为更好地达到提高切割截面质量并同时兼顾砂轮使用寿命的目的,在修磨过程中,一方面要掌握好“强制自锐”的修磨周期,一方面还要掌握好油石的相关技术参数、冷却液的流量、砂轮线速度等技术参数,以期达到最佳效果。实践证明,油石强制自锐法是一种很好地解决金刚石砂轮钝化的手段,数年来使用效果良好。值得在业界大力推广。

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