0　前言
　　從20 世紀(jì)70 年代中期, 美、英、德、前蘇聯(lián)等工業(yè)發(fā)達(dá)國家先后開發(fā)研制PCD 刀具用于非金屬材料和有色金屬材料的高速切削, 使機(jī)械制造加工中生產(chǎn)效率獲得大幅度提高, 切削成本卻成倍下降, 因而發(fā)展很快, 廣泛用于汽車、航天、航空等工業(yè)領(lǐng)域。近十多年來, 在市場經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下, 機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展目標(biāo)是往高效率、高質(zhì)量、低成本的加工方向發(fā)展。要滿足這些要求除了依靠高速度、高精度的CNC 機(jī)床, 必須依靠具有高硬度、高熱穩(wěn)定性和良好化學(xué)惰性的PCD 刀具。特別是近年來中國的摩托車和汽車工業(yè)得到較快的發(fā)展, 其中摩托車產(chǎn)量已居世界之首, 諸多摩托車制造廠已在生產(chǎn)線上采用PCD 刀具替代原來的硬質(zhì)合金刀具, 大大提高了生產(chǎn)效率和工件表面質(zhì)量, 收到了比較明顯的效果。
　　在磨削加工PCD 刀具時(shí)通常采用樹脂結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑金剛石砂輪。由于樹脂結(jié)合劑砂輪磨削效率低, 使用壽命短, 砂輪修整和更換頻繁, 所以工件尺寸分散度較大, 工件加工質(zhì)量不穩(wěn)定, 現(xiàn)在已很少采用這種砂輪來加工PCD 刀具。金屬結(jié)合劑金剛石砂輪磨削效率高、質(zhì)量好, 但金屬結(jié)合劑金剛石砂輪自銳性差, 容易堵塞、發(fā)熱, 修整也比較困難。
　　本試驗(yàn)采用自行研制的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪加工PCD 刀具, 由于陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪具有磨削效率高、硬度高、加工精度高、使用壽命長、修整簡單等特點(diǎn)。因此, 其在磨削加工效率上大大提高, 加工質(zhì)量也顯著改善, 加工成本成倍地降低。
　　1　三種試驗(yàn)砂輪的制備
　　(1) 樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的制備
　　型號(hào)規(guī)格: 12A 2/45°125×32×32×10×3
　　粒度濃度:M P- SD W 20 100B
　　結(jié)合劑成分: 聚酰亞胺樹脂粉、ZnO、Cr2O 3、Cu、SiC 等
　　硬化溫度: 230℃
　　(2) 金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的制備
　　型號(hào)規(guī)格: 12A 2/45°125×32×32×10×3
　　粒度濃度:M P- SD W 20 100M
　　結(jié)合劑成分: Cu、Sn、Zn、A g 等
　　硬化溫度: 660℃
　　(3) 陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的制備
　　型號(hào)規(guī)格: 12A 2/45°125×32×32×10×3
　　粒度濃度:M P- SD W 20 100V
　　結(jié)合劑成分: SiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、K2O、ZnO等
　　硬化溫度: 700℃
　　2　試驗(yàn)條件
　　本試驗(yàn)采用自行研制生產(chǎn)的樹脂結(jié)合劑、金屬結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪。磨削加工的幾何角度均為: 前角C= 5°, 后角A= 8°, R = 0. 5～ 1. 2 的PCD刀具。試驗(yàn)用工具磨床為: 臺(tái)灣產(chǎn)FC2500D 型PCD與PCBN 專用刀具磨床。冷卻液為乳化液。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性, 相同的試驗(yàn)重復(fù)做三次, 取其平均值為最終數(shù)據(jù)。同時(shí)為了保證砂輪的平整性, 每研磨一次, 都要對(duì)砂輪進(jìn)行修。
　　3　砂輪磨削試驗(yàn)結(jié)果
　　試驗(yàn)1:
　　砂輪規(guī)格: 12A 2/45°125×32×32×10×3M P- SD W 20 100B
　　磨削對(duì)象: 刃磨PCD 刀具
　　磨削部分: PCD 刀兩刃, 刃寬度為4.6mm , PCD層厚度為0.8mm , YG16 層厚度為1.2cm
　　磨削余量: 0.10～ 0.05mm
　　砂輪轉(zhuǎn)速: 1800r/min, 磨削結(jié)果: PCD 刀具32 把/h
　　試驗(yàn)2:
　　砂輪規(guī)格: 12A 2/4 5°125×32×32×10×3M P- SD W 20 100M
　　磨削對(duì)象: 刃磨PCD 刀具
　　磨削部分: PCD 刀兩刃, 刃寬度為4.6mm , PCD層厚度為0.8mm , YG16 層厚度為1.2cm
　　磨削余量: 0.10～ 0.05mm
　　砂輪轉(zhuǎn)速: 1800r/m in, 橫向往復(fù)30 次/m in, 進(jìn)刀量為0. 05mm/min
　　磨削結(jié)果: PCD 刀具46 把/h
　　試驗(yàn)3:
　　砂輪規(guī)格: 12A 2/45°125×32×32×10×3M P- SD W 20 100V
　　磨削對(duì)象: 刃磨PCD 刀具
　　磨削部分: PCD 刀兩刃, 刃寬度為4.6mm , PCD層厚度為0.8mm , YG16 層厚度為1.2cm
　　磨削余量: 0.10～ 0.05mm
　　砂輪轉(zhuǎn)速: 1800r/min, 橫向往復(fù)30 次/m in, 進(jìn)刀量為0. 05mm/min
　　磨削結(jié)果: PCD 刀具108 把/h
　　4　試驗(yàn)結(jié)果分析
　　(1) 從以上數(shù)據(jù)可知, 在相同的試驗(yàn)條件下, 相同的磨削時(shí)間內(nèi), 陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削效率遠(yuǎn)高于樹脂結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑金剛石砂輪(圖1)。
　　從圖1 可知, 陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削效率要明顯高于金屬結(jié)合劑和樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削效率, 主要是因?yàn)樘沾山Y(jié)合劑金剛石砂輪的自銳較強(qiáng), 金剛石微粉能不斷地保持鋒利的刃口, 從而保持較高的磨削效率。
　　(2) 從三種試驗(yàn)砂輪的耐用度來看, 陶瓷結(jié)合劑耐用度最高, 其次是樹脂結(jié)合劑, 金屬結(jié)合劑砂輪的耐用度最差(圖2)。
　　從圖2 可知, 陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪由于耐熱性好, 在高溫下能保持其穩(wěn)定性, 可以促進(jìn)金剛石表面熱化學(xué)化反應(yīng), 使其表面迅速產(chǎn)生軟化層, 從而降低金剛石的磨損, 提高了陶瓷結(jié)合劑砂輪的耐用度。金屬結(jié)合劑砂輪的成型性好, 韌性高, 但自勵(lì)性差, 從而耐用度差。
　　5　結(jié)論
　　(1) 本試驗(yàn)表明, 使用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪磨削加工PCD 刀具, 可最大限度地提高磨削效率。
　　(2) 使用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪磨削加工PCD刀具, 磨耗比小, 耐用度高, 使用壽命長, 加工成本低,具有廣泛的實(shí)際意義和推廣價(jià)值。
　　
　　
　　作者:曾俊 西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,
　　 瓦崇龍 第六砂輪廠