陶瓷金刚石砂轮的概况

1. 陶瓷金刚石砂轮的概况

用配比好的陶瓷结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及修整而成的，具有很多气孔、用磨粒进行切削的磨具。磨粒以其露在表面部分的尖角作为切削刃。主要分为：陶瓷砂轮（碳化硅、棕刚玉、白刚玉等）和陶瓷超硬砂轮（陶瓷结合剂金刚石砂轮和陶瓷结合剂CBN砂轮）两大类。

2. 陶瓷金刚石砂轮的研究方向

陶瓷结合剂金刚石的研究主要从几个方面[1]低温、高强、低膨胀系数陶瓷结合剂的研究;[2]陶瓷结合剂的性能改善研究;[3]陶瓷结合剂与金刚石磨粒之间润湿研究;[4]金刚石磨粒表面改性研究;[5]砂轮结构的改善研究;[6]砂轮最佳制备工艺参数研究;[7]最佳磨削工艺参数及磨削方式的研究等。

3. 金刚石陶瓷砂轮的特点

陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削时，具有以下特点；◆  磨削效率高、磨削过程中不易发热和堵塞；◆  具有很高的耐磨性：砂轮的耐磨性高，磨粒消耗少，特别是在磨很硬又很脆的工件时最明显；◆  磨削力小，磨削温度低；◆  磨削的工件精度高、表面质量好，工件的形状保持性好。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在陶瓷等一些特殊材料的磨削加工中，具有越来越明显的优势，在金刚石磨具的发展中有着良好的前景。被认为是高速、高效、高精、低磨削成本、低环境污染的高性能磨具，具有越来越广泛的应用，世界各国磨削工具竞相研究开发的热点。

4. 陶瓷金刚石砂轮的应用

陶瓷金刚石砂轮广泛应用在晶圆（半导体硅片和太阳能硅片），金刚石复合片，金刚石聚晶，金刚石刀具，立方氮化硼，钨钢（硬质合金），新型工程结构陶瓷，宝石，水晶，稀土材料（磁性材料）等高硬脆材料的机械加工中，并取得了良好的经济效益。陶瓷结合剂金刚石砂轮主要用于：PCD、CVD、PCBN、硬质合金、陶瓷刀具以及其它刃具铣刀、钻头、铰刀等切削工具的研磨和快速高效低损伤磨削。

5. 陶瓷金刚石砂轮的优点

1、磨削效率高；2、具有很高的耐磨性(砂轮的耐磨性高，磨粒消耗少，特别是在磨很硬又很脆的工件时最明显)；3、磨削力小，磨削温度低；4、磨削的工件精度高、表面质量好，工件的形状保持性好。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在钻石、工业陶瓷、金刚石复合片，金刚石聚晶，金刚石刀具，立方氮化硼，硬质合金等高硬脆材料等一些特殊材料的磨削加工中，具有越来越明显的优势，在金刚石磨具的发展中有着良好的前景。被认为是高速、高效、高精、低磨削成本、低环境污染的高性能磨具，具有越来越广泛的应用，是世界各国磨削工具竞相研究开发的热点。

6. 金刚石砂轮的新发展

金刚石砂轮是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料特效工具。近几年来，随着高速磨削超精密磨削技术迅速发展，对砂轮提出了更高要求，陶瓷树脂结合剂砂轮已不能满足生产需要，金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而生产得到了广泛应用。 金属结合剂金刚石砂轮按制造方式不同主要有有烧结、电镀两种类型。为了充分发挥超硬磨料作用，国外从20世纪90年代初开始用高温钎焊工艺开发一种新型砂轮，即单层高温钎焊超硬磨料砂轮，目前国内这种砂轮还处于研制开发阶段。陶瓷金刚石砂轮 　陶瓷结合剂金刚石砂轮具有金刚石和陶瓷结合剂的共同特点，与普通刚玉、碳化硅砂轮相比，它的磨削力强，磨削时温度比较低，砂轮磨损比较小;可以适应各种冷却液的作用;磨削时砂轮的形状保持性好，磨出工件的精度高;砂轮内有较多的气孔，磨削时有利于排屑和散热，不易堵塞、不易烧伤工件;砂轮的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在国外一些发达国家的使用日益增多。烧结型金刚石砂轮烧结型金属结合剂砂轮多以青铜等金属作为结合剂，用高温烧结法制造，其结合强度高，成型性好，耐高温，导热性耐磨性好，使用寿命长，可承受较大负荷。因砂轮烧结过程不可避免地存着收缩及变形，所以使用前必须对砂轮进行整形，但砂轮修整比较困难。现生产常用砂轮对滚整形方法不仅修整时费时费力，而且修整过程金刚石颗粒脱落较多，修整砂轮本身消耗很大，整形精度较低。近几年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金属结合剂金刚石砂轮研究工作，主要有电解修整法、电火花修整法复合修整法等。电解修整法速度快，但整形精度不高；电火花修整法整形精度高，既可整形又可修锐，但整形速度较慢；复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等，修整效果较好，但系统较复杂，因此烧结型金刚石砂轮修整问题仍然没有得到很好解决。此外，由于砂轮制造工艺决定了其表面形貌随机，各磨粒几何形状、分布及切削刃所处高度不一致，因此磨削时只有少数较高切削刃切到工件，限制了磨削质量磨削效率进一步提高。电镀金刚石砂轮电镀金刚石砂轮优点：①电镀工艺简单，投资少，制造方便；②无需修整，使用方便；③单层结构决定了它可以达到很高工作速度，现国外已高达250～300m/s；④虽然只有单层金刚石，但仍有足够寿命；⑤对于精度要求较高滚轮砂轮，电镀唯一制造方法。正由于这些优势，电镀砂轮高速、超高速磨削占据着无可争议主导地位。电镀金刚石砂轮存缺陷：镀层金属与基体及磨料结合面上并不存牢固化学冶金结合，磨料实际上只被机械包埋镶嵌镀层金属，因而把持力小，金刚石颗粒负荷较重高效磨削易脱落(或镀层成片剥落)而导致整体失效；为增加把持力就必须增加镀层厚度，其结果磨粒裸露高度容屑空间减小，砂轮容易发生堵塞，散热效果差，工件表面容易发生烧伤。目前国内电镀砂轮制造尚未实现按加工条件要求而优化设计出砂轮最佳地貌，单层电镀金刚石砂轮这些固有弊端必然会大大限制它高效磨削应用。

7. 金刚石陶瓷砂轮的工业需求

◆如今，世界磨削工业中对于陶瓷结合剂砂轮的需求量在日益扩大。◆陶瓷结合剂的硬度远远大于树脂结合剂和金属烧结，它综合了二者的优点。相比较而言，陶瓷结合剂砂轮具有更长的使用寿命，可进行自由切割，能够进行自我修整和打磨，显著提高了磨削的效率，是自动化设备磨削中的最佳选择。

8. 金刚石陶瓷砂轮的介绍

陶瓷结合剂金刚石砂轮有高强度，耐热性好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度。同树脂结合剂金刚石砂轮相比，它解决了树脂金刚石砂轮的低寿命，磨削效率低，磨具本身在磨削过程中 。