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論青銅基人造金剛石砂輪的強制“自銳”方法 更新時間:2018-02-28

 對使用青銅基金剛石砂輪片切削光學玻璃時,出現的截面質量逐漸下降甚至最終出現大量邊緣破損的現象進行了分析,揭示了青銅基砂輪隨著使用時間的增加,因無法“自銳”而“堵塞”、進而變得鈍化是此種現象的根本原因。在此基礎上,結合實踐經驗和相關試驗,提出了相應的解決方法,并對這一方法的機理展開研究。

       關鍵詞:

  青銅基金剛石砂輪;光學玻璃切割;“堵塞”鈍化;油石;強制自銳

       1引言

  人造金剛石磨具是以人造金剛石作為磨料所制成的各種磨具。由于人造金剛石有著十分優越的物理機械性能,因此,在磨削或切割光學玻璃方面得到廣泛的應用。常見金剛石磨具有多種結合劑,包括電鍍、樹脂和青銅;切割光學玻璃時,一般選擇青銅結合劑的金剛石砂輪。

  但是,使用青銅結合劑金剛石砂輪切割光學玻璃最常見的問題是切割砂輪的“堵塞”鈍化。即砂輪在使用之初,切割能力強,非常鋒利。在使用一段時間后,隨著使用時間的推移,砂輪切割能力逐漸下降,以致不能使用。引起這種現象的主要原因是由于青銅結合劑的結合強度高,導致金剛石砂輪“自銳性”差,鈍化的磨料顆粒無法破裂和從結合劑組織上脫落,伴之以切削對象堵塞了砂輪的容屑槽,從而降低了砂輪的切削能力。將這種現象稱之為“堵塞”鈍化。具體表現為:砂輪在使用一段時間后,砂輪割片就顯得較鈍,伴隨著切削噪音增大;砂輪 “堵塞”鈍化后,切削負荷增大,引起被切削工件的截面變得粗糙,切割質量下降;嚴重時,切割對象甚至在被切斷之前,就被增大的切削力擠斷、擠破。

       2堵塞原因分析

  與普通刀具一樣,砂輪磨具在使用一段時間后,也會變鈍。但普通砂輪無需重新刃磨,因為其具有自銳性:即在切削過程中,磨料顆粒在切削力的作用下,不斷地破裂和脫落,暴露出新的切削刃口,從而長期保持砂輪的鋒利。這種特性,稱之為“自銳性”。青銅結合劑的主要特點是結合強度高,也就意味著這種磨具的自銳性差,即人造金剛石磨料在變鈍后,無法自行脫落;此外,金剛石顆粒本身顆粒度較小,硬度極高,被切割的材料很難使金剛石顆粒破損,以暴露出新的切割刃口。從而使得這種砂輪自銳性極差,以致在使用一段時間后,砂輪磨具的切割能力就會急劇下降,導致砂輪堵塞現象發生。

       3解決方法和機理

  (1)解決方法:發現金剛石砂輪變鈍后,用鉗工用的油石對砂輪進行修磨。在噴射冷卻液的情況下,金剛石砂輪以1.3~2.6m/s的線速度空轉(無需將其從工作位置拆下)。操作人員借助一塊長方形鉗工油石,手動進給,讓油石緩緩地、平穩地接觸金剛石砂輪的工作表面(進給速度30mm/min),至全部工作表面與油石接觸后,保持接觸2s; 然后將油石迅速退離,修磨即告完成。

  經油石修磨過的金剛石砂輪,一般均可鋒利如初,恢復其切削能力;生產率、切割斷面質量顯著提高,效果極好。

  (2)機理分析:這種方法的原理是利用油石的磨料顆粒,在高速運動中,借助切削力,強制部分變鈍 的金剛石磨料顆粒破損或者從青銅結合劑組織上脫落,從而暴露出新的切削刃,以達到是金剛石刀具重新鋒利的目的。這種方法有別于砂輪的自銳現象:自銳是指在切削過程中,切削對象在被切削的同時,也同時強迫磨料顆粒脫落。而這種方法是借助于切削磨具和切削對象以外的工具、人為地實現磨料脫落的目的,因此,稱之為強制自銳。

  須注意的事,這種方法和普通刀具的重磨一樣,都是以砂輪或刀具的消耗作為代價的,修磨后,金剛石刀具的尺寸和形狀都會相應發生變化,因此,運用這種方法時,正確選擇油石的種類和掌握修磨頻度尤為重要。

       4修磨涉及的幾個問題

  (1)修磨頻度的掌握:由于每次修磨都會造成金剛石砂輪的消耗,因此,修磨的頻度在滿足使用要求的前提下,不可太過頻繁,應當結合切割要求確定。影響因素有如下幾個:

  ①生產率:生產率要求高,則修磨頻度高些,以使砂輪及時保持鋒利。

  ②工件切割表面質量要求:若對工件的切割表面質量要求高,則修磨頻度也應高些。因為變鈍后的砂輪,切割出的斷面表面粗糙??梢杂蒙拜喅叽绲目焖傧膩頁Q取切割的高質量。

      ③金剛石濃度:金剛石濃度高的砂輪,其切割能力強,結合能力就相應較弱,這種較弱的結合能力,使得砂輪具有一定的自銳能力,故修磨頻度可以相應選擇低一些。以現有的實驗數據反映,若75%濃度的砂輪單位時間內須修磨10次,則100%濃度的砂輪同樣時間內則只須修磨3次即可。

  (2)冷卻液的選擇:冷卻液可以選用家用洗滌劑。濃度在0.5%~2%即可。修磨時的冷卻液流量須與切割工件時的冷卻液流量相同。

  (3)油石種類及粒度的選擇:修磨所用油石,以綠碳化硅油石為最佳,其修磨效率高,效果明顯,因此,據目前的實驗的基礎上,推薦使用該種油石。粒度選擇范圍在80#~200#之間。粒度大的油石,修磨效果明顯,但修磨后的金剛石砂輪表面稍顯粗糙。具體選擇可根據切割要求確定。

      5結語

  使用油石對金剛石砂輪進行強制“自銳”,是個很好的方法。為更好地達到提高切割截面質量并同時兼顧砂輪使用壽命的目的,在修磨過程中,一方面要掌握好“強制自銳”的修磨周期,一方面還要掌握好油石的相關技術參數、冷卻液的流量、砂輪線速度等技術參數,以期達到最佳效果。實踐證明,油石強制自銳法是一種很好地解決金剛石砂輪鈍化的手段,數年來使用效果良好。值得在業界大力推廣。

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