超硬材料涂附磨具
超硬材料涂附磨具
加入收藏字号：大中小【打印】2011-08-12 来源：中国涂附磨具网
郑州瑞特金刚石砂带有限公司安建民
郑州磨料磨具磨削研究所王光祖
中国超硬材料网刘金昌摘要：本文介绍了金刚石、立方氮化硼砂带所具有的特性及国内外发展情况。因超硬材料砂带具有高效、精密、节能、节材、环保的特点。加之我国既是超硬材料大国，又是机械制造大国，具有开发和应用超硬材料涂附磨具的优势，目前我国超硬材料砂带已研制成功并量产，为开展难加工材料和复杂型面的磨削试验和加工创造了条件，促进我国高端装备制造业的发展。
关键词：金刚石、CBN砂带、砂带磨削、高效、节能、环保。
1、引言
高效、精密、节能、节材、环保是现代制造业发展的总趋势。超硬材料（金刚石与立方氮化硼）工具，包括超硬材料砂带，将在这个发展过程中扮演重要角色。将超硬材料应用于涂附磨具，在我国还刚刚开始，笔者有幸成为它的开拓者之一，采用金刚石和立方氮化硼作磨料成功生产出砂带、砂盘和砂套、页轮、磨盘等，并开始规模生产及应用。本文就大力发展超硬材料涂附磨具的重要性、必要性和可行性谈点粗浅的看法。
金刚石、立方氮化硼（CBN）是目前世界上已知的硬度最高的两种材料（详见表1. 各种物质的莫氏硬度表）。由于其硬度高、耐磨性好、导热率高等，是普通磨料（刚玉和碳化硅）无法比拟的。用超硬磨料加工硬脆和硬韧性难加工工件时，其消耗量极小，而且可以较长时间保持其锋利度和磨具外形，不仅可以保证工件的加工精度，而且大大提高了加工效率，同时解决了对环境的污染问题，符合国家在制造业中所推行的节能、节材、环保、低碳等发展战略。
西方发达国家从解决难加工材料的磨加工、提高磨削效率和对人体健康和环保的目的出发，已兴起使用超硬材料制造涂附磨具。目前美国、德国、英国、瑞士等国家均有相关产品的生产与销售，而且形成系列超硬材料涂附磨具产品。
２、超硬材料砂带的现状
超硬材料涂附磨具是指用粘结剂把超硬材料（人造金刚石或立方氮化硼）磨粒粘附在柔性可挠曲基材上的磨具。
随着我国冶金工业和现代机械加工产业的快速发展，各种新型材料的不断出现，高端装备制造对加工精度和表面光洁度要求越来越高，涂附磨具亦向高效率、长寿命和超精密的方向发展。因此，超硬材料涂附磨具的研制和应用悄然兴起，在硬质合金、电子、石材、工程陶瓷、玻璃、宝石、建材、不锈钢、淬火钢、高速工具钢、高温合金（钛合金、镍基和钴基合金）和复合材料（碳纤维增强塑料、特种玻璃纤维增强塑料）等难加工材料的
特殊加工领域得到了广泛应用（见表2.高速钢中碳化物与几种磨料的显微硬度比较表）。尤其值得注意的是，在磨削难加工材料如硬质合金、石材、陶瓷、铁基合金等方面，超硬材料砂带则显示出其独特的优势，从用作一般精度要求的工件磨削发展到高精密、超高精密零件的磨削。由于超硬材料砂带的应用，使砂带工作寿命大幅度提高，砂带磨削领域迅速扩大，可用于湿磨、干磨、高速磨、重负荷磨削以及高精度精密零件磨削抛光，大大丰富了作为享有“万能磨削”美誉的涂附磨具的应用范围。
3、超硬材料涂附磨具的结构
超硬材料涂附磨具的四大要素：由基材、磨料、粘结剂以及磨料的排列形式所构成。
3.1 基材：
3.1.1基材是磨料与粘结剂的承载体，是使砂带具有可挠性的主导因素。基材的主要性能指标有：径向拉伸强度、纬向拉伸强度、径向(纬向)伸长率、纺织布基的网孔致密度等。
3.1.2复合基材：近十年来，在大面积强力磨削方面大力发展了片基带（高速传动带），因其具有厚度的可调节性（从0.5—3.0mm），更好的抗拉强度和较低的伸长率(小于1.5%)，耐热性、耐水性好，表面平整。因此用它作为砂带和其它涂附磨具基材是目前的一个趋势。
3.2 磨料：金刚石、立方氮化硼（CBN）。我国超硬材料涂附磨具是近几年发展起来的高新产品，目前尚未有一个系统完整的产品分类。按磨粒材质不同可分为金刚石涂附磨具和立方氮化硼涂附磨具两大类。
3.3 粘结剂：有树脂粘结剂和金属粘结剂两种。
3.3.1树脂超硬材料砂带与普通磨料砂带在结构上基本相同，是采用粘结剂与磨料混合通过点胶或事先制好图形的模板刮制而成（见图1. 3M公司树脂型金刚石砂带产品）。
3.3.2金属结合剂砂带则采用电镀工艺或其他特殊工艺制造而成。
3.4 磨料的排列形式：这是不同于普通磨料涂附磨具的一个主要特点。形式（图案）有圆点型、X型、箭头型、V型等（见图2、3、4、5）。之所以将植砂排列的形式（图案）列为超硬材料砂带的一大要素是因为其在磨削过程中有非常重要的作用：单颗磨粒除本身作为磨削单元外，若干磨粒在植砂图案中共同组成磨削小单元，磨削小单元均匀分布于砂布表面，在工作过程中形成众多锋刃，磨削锋利，同时磨削小单元之间的均匀缝隙形成较大的容屑空间，不但磨屑随砂带转动即时被带走，排屑性良好，避免了磨屑残留造成堵塞，而且可降低磨削温度，保持磨具的锋利和磨削力持久。
超硬材料砂带的磨削效率髙，不仅因为超硬磨料本身，还因为磨料分布方式的特殊性。对于有磨除量要求的磨削工艺，可采用粒度在40#~240#的砂带，砂面磨粒分布图型为箭头形分布（见图6. 郑州瑞特公司开发的呈箭头形分布的环形砂带），基材采用X—WT、Y—WT和PU，具有磨削锋利、效率高、排屑性好、噪声小、粉尘少的特性；
用于精细磨抛工艺，可选用320#~2000#细粒度的砂带，砂面磨料分布图型则采用圆点状分布（见图7. 郑州瑞特公司生产的呈圆点形分布的环形砂带），基材采用J—WT，其砂带产品具有柔软，排屑性好、磨削温度低、噪声小、粉尘少、加工精度和光洁度高等诸多特点。
超硬材料砂带所用磨料的粒度，必须针对加工条件，加工要求和最佳粒度范围综合加以考虑，一般考虑加工表面粗糙度，加工效率和砂带寿命三个因素。
3.5 磨料粒度的选择因素与方法（见表3）
3.6 磨料粒度标准(见表4)
4、超硬材料涂附磨具的应用
砂带磨削是一种柔性磨削技术，具有磨削、研磨、抛光多种作用的复合加工技术。具有“冷态”效应，磨削精度最高已可达到0.1μm。
金刚石砂带特别适用于硬脆非金属材料和非铁金属的加工，因此广泛用石材、建材、玻璃、特种陶瓷、单晶硅、多晶硅、宝玉石及硅铝合金、硬质合金等硬脆材料制品复杂形面的磨抛加工。
CBN的硬度仅次于金刚石，加之砂带磨削时磨削力小、磨削温度低、磨削比高、化学稳定性好等优势。特别适合对又硬又韧的铁基合金的加工，如钒钛合金钢等特种高速钢刀具的刃磨粗磨加工；耐热钢（钛合金、镍基合金、钴基合金）、不锈钢和高硬度的合金结构钢制成的精密零件的精磨和终磨；因其有磨削力小、磨削温度低的特点，是钛合金磨加工的理想磨具，因不引起机床导轨的变形，更适用于机床导轨、仪表和微型轴承零件的精磨和终磨；复杂型面工件（插齿刀，高精度齿轮，叶片等）的加工；其他淬火工具钢的精磨及对局部热应力和热冲击敏感的各种材料零件的磨削。
超硬材料砂带制品有环形砂带、砂圈、磨片、手擦磨块、磨盘、研磨页轮等(见图8、图9、图10、图11)，能加工表面质量及精度要求高的各种形状的工件。不但使用寿命较长,而且磨削效率高。例如我公司开发的100#电镀金刚石涂附磨具软磨片，加工石材的使用寿命是树脂金刚石软磨片的8-10倍；我公司生产的CBN砂带经重庆三磨海达用六轴联动砂带磨床加工耐热不锈钢汽轮机叶片，一条CBN砂带可连续加工18-20小时，并且工件表面质量好。而采用德国VSM产718普通堆积磨料砂带，一条仅可连续加工2个小时；上海宝钢使用我公司生产的金刚石砂带及其制品抛磨表面喷涂碳化钨材料的轧辊等工件，抛磨效率高，工件表面粗糙度均匀一致。
5．超硬材料砂带的发展趋势
5.1.专用粘结剂的开发。由于超硬材料砂带不同的使用领域对粘结剂性能要求不同，因此针对具体使用领域专用粘结剂的开发,将是必要的；
5.2.微粉级超硬磨料植砂的研发。必须有效的控制磨料的分布均匀性、定向性。美国3M公司采用点胶机制造树脂点胶型砂带，能较好解决磨粒分布均匀性、砂带柔软性等问题，并能节省超硬磨料的用量，降低成本。
5.3.高精密与超精密超硬磨料砂带的研制。目前，精密磨削通常是指加工精度为3～0.3μm和表面粗糙度为Ra0.3～0.03μm的加工技术，超精密磨削则要求加工精度达到0.3～0.03μm，粗糙度达到0.03～0.05μm。由于超硬材料砂带的基本特性，将其应用于精密与超精密磨削是未来的主要方向之一。
6、结论
6.1.超硬材料砂带具有超硬材料“硬”和涂附磨具“柔”的双重特性，是“刚”和“柔”的最佳组合。符合现代高速、高效、精密、节材、节能、环保加工技术发展的战略要求，把涂附磨具推向顶峰，具有重要的技术经济价值。
6.2.超硬材料砂带不仅是高科技的涂附磨具产品，也是高附加值高效益的产品，它的质量和水平往往标志一个国家涂附磨具生产加工水平，大力发展超硬材料涂附磨具是可行的，也是必要的。
6.3.我国是世界超硬材料生产大国，2010年人造金刚石产量92亿克拉、CBN年产量2.6亿克拉，品种齐全、价格低廉，货源充足，为大力发展超硬材料砂带制品奠定了可靠的物质基础与保障。
6.4 我国具有庞大的石材开采加工、光学玻璃、宝石加工业、工程陶瓷加工、光伏产业、航空航天、核电风电、高端装备制造等。相信我国超硬材料涂附磨具的研发成功和量产，一定会促进我国上述产业的快速发展。
6.5.超硬材料比普通磨料要贵得多，但从高性能、高寿命、高性价比考虑，使用超硬材料砂带才是高效率、高效益和高性价比的工具。超硬材料的所谓价格贵，不应成为大力发展超硬材料砂带产品的障碍，而是应该充分利用其它国家无法比拟的，价格低廉的超硬材料资源优势。将超硬材料应用于涂附磨具是我国涂附磨具行业的发展方向之一，它必将有一个美好的未来！
参考文献：
1、黄云、黄智编著，现代砂带磨削技术及工程应用[M]。重庆大学出版社，2009；
2、吕智、郑超等著，超硬材料工具设计与制造[M]冶金工业出版社，2010；
3、刘志环、王进保等，超硬材料砂带的研究现状和发展趋势[C]中国超硬材料发展论坛论文集，2008，6：86~89
4、陈富田、吕智等，两种磨料柔性磨轮加工性能对比分析[C] 中国超硬材料发展论坛论文集，2008，6：157~169
5、康士臣，砂轮磨削与砂带磨削的比较[J]机械工程师，1999，9：48
6、郑超、吕智，超硬材料涂附磨具现状[C]第五届郑州国际超硬材料及制品研讨会论文集，2008，9：202~208
2011年7月13日
第一作者简介：安建民
安建民，郑州磨料磨具工业职工大学毕业，郑州瑞特金刚石砂带有限公司总经理。主要从事砂带异型制品开发及营销管理。于1996年开发的页片式磨盘项目获河南省优秀新产品新技术一等奖及郑州市优秀新产品一等奖。近期开发成功的超硬材料砂带及制品项目，荣获2010年中国机床工具工业协会涂附磨具分会涂附磨具技术进步一等奖。
涂附磨具
超硬材料涂附磨具的特点及应用 摘要：本文介绍了金刚石、立方氮化硼砂带所具有的特性及国内外发展情况。因超硬材料砂带具有高效、精密、节能、节材、环保的特点。加之我国既是超硬材料大国，又是机械制造大国，具有开发和应用超硬材料涂附磨具的优势，目前我国超硬材料砂带已研制成功并量产，为开展难加工材料和复杂型面的磨削试验和加工创造了条件，促进我国高端装备制造业的发展。 关键词：金刚石、CBN砂带、砂带磨削、高效、节能、环保。 1、引言 高效、精密、节能、节材、环保是现代制造业发展的总趋势。超硬材料（金刚石与立方氮化硼）工具，包括超硬材料砂带，将在这个发展过程中扮演重要角色。将超硬材料应用于涂附磨具，在我国还刚刚开始，笔者有幸成为它的开拓者之一，采用金刚石和立方氮化硼作磨料成功生产出砂带、砂盘和砂套、页轮、磨盘等，并开始规模生产及应用。本文就大力发展超硬材料涂附磨具的重要性、必要性和可行性谈点粗浅的看法。 金刚石、立方氮化硼（CBN）是目前世界上已知的硬度最高的两种材料（详见表1. 各种物质的莫氏硬度表）。由于其硬度高、耐磨性好、导热率高等，是普通磨料（刚玉和碳化硅）无法比拟的。用超硬磨料加工硬脆和硬韧性难加工工件时，其消耗量极小，而且可以较长时间保持其锋利度和磨具外形，不仅可以保证工件的加工精度，而且大大提高了加工效率，同时解决了对环境的污染问题，符合国家在制造业中所推行的节能、节材、环保、低碳等发展战略。
西方发达国家从解决难加工材料的磨加工、提高磨削效率和对人体健康和环保的目的出发，已兴起使用超硬材料制造涂附磨具。目前美国、德国、英国、瑞士等国家均有相关产品的生产与销售，而且形成系列超硬材料涂附磨具产品。 ２、超硬材料砂带的现状 超硬材料涂附磨具是指用粘结剂把超硬材料（人造金刚石或立方氮化硼）磨粒粘附在柔性可挠曲基材上的磨具。 随着我国冶金工业和现代机械加工产业的快速发展，各种新型材料的不断出现，高端装备制造对加工精度和表面光洁度要求越来越高，涂附磨具亦向高效率、长寿命和超精密的方向发展。因此，超硬材料涂附磨具的研制和应用悄然兴起，在硬质合金、电子、石材、工程陶瓷、玻璃、宝石、建材、不锈钢、淬火钢、高速工具钢、高温合金（钛合金、镍基和钴基合金）和复合材料（碳纤维增强塑料、特种玻璃纤维增强塑料）等难加工材料的特殊加工领域得到了广泛应用（见表2.高速钢中碳化物与几种磨料的显微硬度比较表）。尤其值得注意的是，在磨削难加工材料如硬质合金、石材、陶瓷、铁基合金等方面，超硬材料砂带则显示出其独特的优势，从用作一般精度要求的工件磨削发展到高精密、超高精密零件的磨削。由于超硬材料砂带的应用，使砂带工作寿命大幅度提高，砂带磨削领域迅速扩
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重庆大学机械制造基础实验资料
目录 ●课题研究的背景及意义 (3) ●课题研究现状分析 (3) ●课题研究方案介绍 (4) ●实验结果 (15) ●数据处理 (14) ●实验总结 (16)
课题的研究背景及意义 背景： 高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用得到了解决。近年来，由于变频控制的广泛应用，使得以高速电主轴为主导的高速切削技术迅速成为科学研究的焦点，从而进一步推动了高速加工技术的发展。 高速加工保证了加工精度，同时又提高了加工速度，因此，许多高级的制造业对此都很急需。目前，高速加工已具备广阔的发展前景，以及一定的发展条件。比如，航空航天业以及模具加工制造业就是高速加工的两个重要应用领域。航空制造业虽然在20年前就进行铝件的高速加工，但一直未得到重视，随着科技的发展，产品的多样化小批量切削加工大量增加，保证高效率切削加工的同时达到高精度是高速加工的重要发展倾向。世界各大机床制造国如美国、德国、日本等对此进行了大量研究，并不断的推出高技术的高精度高速加工机床。近年来，国内高速电主轴研究已有较快发展，但与国外发达国家相比，还存在较大差距，因此，进一步研究高性能的主轴产品具有重大意义，本课题便是在此背景下进行的。 意义： 随着高速加工的迅速发展，对数控机床电主轴的要求也越来越高，从电主轴的结构特点分析，电动机的定子直接安装电主轴内，这对电动机的散热极其不利，热量积聚所引起的主轴热变形将严重降低机床的加工精度，所以，温升是衡量主轴高速性能的一个重要指标，过高的温度会影响主轴的旋转精度。严重时会使轴承烧伤，所以主轴的热性能是制约其提高转速的重要因素之一。 课题研究现状分析 国际上Bernd Manns和Jay.f.tu建立了一个高速电主轴的热模型，此模型从功率分配角度来研究主轴的热源和散热，从而对主轴的传热机制进行理论计算和实际测验。Chi-Wei.Lin等研究了在高速运转状态下主轴轴承所产生的离心力和陀螺力矩对轴承温升的影响，并因此建立高速电主轴轴承的热-机-动力学模型，定量描述了热变形引起的轴承预紧力对轴承整体刚度和整个主轴动态性能的影响。以及高速旋转离心力和陀螺力矩的影响和主轴单元动态性能对切削区的影响。Creighton等描述了一种可以因热导致的加工误差的主轴的热位移补偿方法，该方法本质上是简单的，且容易应用在使用较少投资的工业环境里。 国内的相关研究也有一定进展，蒋兴奇等考虑轴承载荷和变形的非线性特性以及热摩擦影响下，建立了主轴热变形和固有频率的计算模型。何晓亮等将高速电主轴的轴承、轴承座和主轴作为一个整体，运用节点网络法建立
金刚石工具分类及属性
金刚石工具的分类及属性 Diamond Tools 金刚石工具是指用结合剂把金刚石（一般指人造金刚石）或者立方氮化硼制作成一定形状、结构、尺寸，并用于加工的工具产品。金刚石工具如果按照用途分，可以分为金刚石磨削工具、金刚石锯切工具、金刚石刀具、金刚石钻探工具、修整工具和拉丝模等。在上一篇《超硬磨具的分类及属性》中，这里把超硬磨具也就是金刚石磨削工具独立出来了，其余的归入本分类中。以下是详细的分类及属性。
如图1所示，金刚石工具目前在这里被分为9个二级分类和24个三级分类。针对产品数量众多的产品，比如金刚石锯片和，金刚石绳锯、线锯和金刚石刀具等添加了属性，对于数量少的目前只给出了商标和型号两个属性，具体如下： 一、Diamond Saw Blades 金刚石锯片 金刚石锯片一般是指金刚石圆锯片（Circular Saw Blades ），但金刚石带锯（Band Saw
Blades ）和金刚石排锯（Gang Saw Blades ）也应归属于金刚石锯片。金刚石锯片是一种切割工具，广泛应用于石材，陶瓷等硬脆材料的加工。金刚石锯片主要由两部分组成；基体与刀头。基体是粘结刀头的主要支撑部分，而刀头则是在使用过程中起切割的部分。金刚石锯片可以按照工艺分，也可按照外观或者应用分类。在本文，这些被作为属性来定义一款金刚石锯片。 Style 外观：Continuous Rim 连续式、Contour Blade 轮廓切割、Ring Saw 环锯片、Segmented 节块式、Turbo 涡轮形、Tuck Point 开槽片、Other； Weld Type 工艺：Sintered 烧结、Brazed 焊接、Laser Brazed 激光焊接、Electroplated 电镀、Other； Diameter 直径：收集了100mm-900mm的常见金刚石锯片直径供用户选择；Sawing Condition 应用环境：Dry 干切、Wet 湿切、Wet / Dry 干湿两用；Concentration 浓度：200%、150%、125%、100%、75%、50%、25% Materials Sawed 应用材料：Asphalt 沥青、Brick 砖块、Concrete 混凝土、Granite 花岗岩、Glass 玻璃、Marble 大理石、Porcelain 瓷器、Refractory 耐火材料、Stone 石头、Slate 石板、Tile 瓷砖、Universal 通用、Other 应用材料属性可以让供应商选择多个，但我们不建议每次都全选，可以根据实际情况选择，如果适用于多种材料，建议直接选择Universal 通用。 金刚石带锯和排锯目前没有太多的属性，我们会根据情况增加。 二、Diamond Wire 金刚石绳锯、线锯 金刚石绳锯和金刚石线锯的英语都是Diamond Wire，金刚石绳锯一般用于花岗岩、大理石等石材或是混凝土的切割；金刚石线锯也称为金刚线，是指利用电镀工艺或树脂结合的方法，将金刚石磨料固定在金属丝上。线锯一般用于晶体，比如单晶硅硅棒、蓝宝石晶棒开方
机械制造工艺学实验指导书样本
目录 实验一、机械加工工艺规程设计观摩实践 (3) 实验二、机床夹具的设计观摩实践 (4) 实验三、机床刚度的测定 (5) 实验四、加工误差的统计分析 (10) 实验五、机器装配工艺过程设计实验 (14) 实验六、机械制造工艺理论和技术的发展观摩实践 (15)
实验一、机械加工工艺规程设计观摩实践( 2学时) 一、实践目的 了解工艺规程在生产实践中的作用; 掌握高效自动化加工机床和普通机床 的加工特点和应用场合。 二、实践环境 机械加工车间, 包括通用机床加工环境和高效自动化机床加工环境及其典 型的工艺规程。 三．实践要求 1、学生在观摩实践之前, 应复习或预习教材或课堂笔记上的相关内容, 带着若干相关问题在实践中求答案。 2、学生在实践中要做好记录, 按实践内容认真整理并写出实践报告。 四、观摩实践内容 1、经过观摩, 掌握机械加工工艺规程的几种格式, 分别适用于什么场合? 2、经过观摩, 分析对于不同生产类型, 工艺特点有何不同? 3、经过观摩, 总结分析高效自动化加工机床和普通机床的加工的工艺规程有何不同? 4、经过观摩, 总结工艺规程在生产实践中的作用。 5、对实践有何感想和建议? 五、考核方式与评分办法 由实验指导教师给出学生实验成绩( 优、良、中、及、差) , 其中差为不及格。实验报告占70%, 实验过程占30%。
实验二、机床夹具设计观摩实践( 2学时) 一、实验目的 了解常见通用和专用机床夹具的结构、组成及工作原理, 并能够根据需要设计夹具。 二．实验所用设备或模型 1、三爪卡盘、四爪卡盘、虎钳等通用夹具。 2、典型车夹具、铣夹具、钻夹具等专用夹具模型各一套。 3、普通卧式车床一台、铣床一台、摇臂钻床一台。 三．要求 1、学生在观摩实践之前, 应复习或预习教材或课堂笔记上的相关内容, 带着若干相关问题在实践中求答案。 2、学生在实践中要做好记录, 要按实践内容认真整理并写出实践报告。 四、观摩实践内容 (1)经过观摩, 分析通用夹具和专用夹具的特点。 (2) 经过观摩, 分析车床夹具结构主要由哪几部分组成?, 与车床如何联接? ( 3) 经过观摩, 分析钻模结构主要由哪几部分组成? 观摩中见到的钻套结构形式有哪几种? 各有何特点? (4)经过实物观摩, 分析车床夹具结构主要由哪几部分组成? (5)实物观摩中见到的哪些夹具设有对刀装置, 以结构示意图的形式表示对
磨料磨具英汉翻译
磨料：Abrasive/Grinding Material 磨具：Abrasive Tool Grinding Tool、abrasive products 磨粒：Abrasive Grain 安息角：angle of Repose 人造磨料：artificial Abrasive 黑刚玉：Black fused Alumina 黑碳化硅：Black Silicon Carbide 碳化硼：Boron carbide 白刚玉：white fused alumina 棕刚玉：brown fused alumina 碳化硅：silicon carbide 石榴石：garnet 锆刚玉：zirconia alumina 单晶刚玉：monocrystalline alumina 堆积密度：Bulk Density 毛细现象capillarity 混合粒度：Combination Grain Size 抗压强度：Compressive strength 普通磨料：conventional abrasive 立方氮化硼：cubic boron nitride 立方碳化硅：cubic silicon carbide 金刚石：diamond 天然金刚砂：emery 电熔刚玉：fused alumina 粒度：grain size 粒度组成：grain size distribution 绿碳化硅：green silicon carbide 粒度号：grit designation 冲击韧性：impact toughness 自由磨粒：losse grain 粗磨粒：macrograins 磁性物：magnetic Material 金属衣金刚石：metal clad diamond 微晶刚玉：microcrystalline alumina 微粉：microgrits 天然磨料：Natural abrasive 天然刚玉：natural corundum 天然金刚石：natural diamond 物理刚玉：physical corundum 铬刚玉：Pink fused alumina 多晶体：polycrystal 立方氮化硼烧结体：polycrystalline cubic boron nitride 人造金刚石烧结体：polycrystalline diamond 单晶体：single crystal 烧结刚玉：sintered alumina 比表面积：specific surface area 超硬材料：super abrasive 人造金刚石：synthetic diamond 砂带：abrasive belts 砂布：abrasive cloth 布砂带：abrasive cloth belt 卷状砂布：abrasive cloth in roll 页状砂布：abrasive cloth in sheets 砂盘：abrasive discs 砂纸：abrasive paper 砂纸带：abrasive paper belt 卷状砂纸：abrasive paper in rolls 页状砂纸：abrasive paper in sheets 砂套：abrasive sleeves 粘结剂：adhesive 烧结刚玉磨石：Aluminum oxide sintered stick 烧结刚玉砂轮：aluminum oxide sintered wheel 基材：backing 平衡试验：balancing test 结合剂：bond 磨石：brick‘s stick 固结磨具：bonded abrasive products 对接砂带：butt joint belts 无心磨砂轮：centreless grinding wheel 无心磨导轮：centreless regulating wheel 密植砂：closed coated 闭口气孔：closed pore
机械制造基础实验指导
实验一材料的金相显微组织观察 1.1 实验目的 1、了解金相显微镜的结构及原理； 2、熟悉金相显微镜的使用与维护方法； 1.2 金相显微镜的原理、构造和操作方法 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法之一，特别是在金属材料 研究领域占有很重要的地位。而金相显微镜是进行金相分析的主要工具，利用金 相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法，称为金相显微分 析。显微分析可以观察，研究材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物在组织 中的数量和分布情况等问题，及可以研究材料的组织结构与其化学成分之间的关 系，确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织，可以判别材料质量的优劣 等。 1、金相显微镜的工作原理 显微镜的简单基本原理如图1.1所示。它包括两个透镜：物镜和目镜。对着 被观测物体的透镜，成为物镜；对着人眼的透镜，成为目镜。被观测物体AB， 放在物镜前较焦点F1略远一点的地方。物镜使AB形成放大倒立的实像A1B1，目镜再把A1B1放大成倒立的虚像A’1B’1，它正在人眼明视距离处，即距人眼 图1.1 显微镜成像光学简图图1.2 物镜的孔径角 250mm处，人眼通过目镜看到的就是这个虚像A’1B’1。显微镜的主要性能有： ①显微镜的放大倍数：它等于物镜与目镜单独放大倍数的乘积，即物镜放 大倍数M ＝A1B1/AB；目镜放大倍数M目＝A’1B’1 /A1B1；显微镜的放大倍数M 物 ＝A’1B’1 /AB＝M物×M目。 ②显微镜的鉴别率：指显微镜能清晰地分辨试样上两点间的最小距离d的 能力，d值越小，鉴别率就越高。它是显微镜的一个重要性能，取决于物镜数值 孔径A和所用光线的波长λ，可用如下的式子表示：
机械制造工艺学实验指导书
机械制造工艺学实验指导书 南通大学 机械工程学院实验中心
实验一机床静刚度测定 在工艺系统（机床——夹具——刀具——工件）受到切削力作用时，将会产生一定的弹性位移，这对工件的加工精度有很大的影响，机床刚度在整个工艺系统刚度中占有较大的比例，他直接影响到机床加工中的精度、生产率和表面光洁度等。机床刚度是评定机床性能和质量的一项重要指标。 测定机床刚度，有静载荷测定和动载荷测定二种，由于静载荷测定的方法比较简单方便，所以目前在实际中应用较多。本实验是采用静刚度测定仪对车床进行静刚度测试。 一、实验目的 1、熟悉采用三向静刚度测定仪测定机床静刚度的方法： 2、掌握车床的部件刚度及机床综合刚度的计算方法： 3、分析机床静刚度对工件加工精度的影响，探讨提高机床刚度的 措施。 二、实验原理 机床处于静止状态，在常用切削位置处，用模拟正常切削时的切削力对机床施加静载荷，并测量在不同载荷下车床各部件在误差敏感方向上的变形量。所以载荷为总切削力，是一空间矢量。加载时，载荷由小逐步增大（最大载荷为机床所允许最大载荷的2/3），然后卸载，载荷由大逐步减小，就可以绘出加载，卸载的变形曲线——即静刚度曲线。 加载装置如图（1）所示，它主要由一个刚度很大的弓形支架以
及加力和测力装置组成。使用时，先将弓形支架1稳定地安装在前后顶尖之间。拧动加力螺钉2，就可以使圆形测力环3产生弹性力而旋加到模拟车力上，所以载荷由测力环中的千分表对应测力环已标定的数值。弓形支架1上开有不同α角度的螺孔。根据所需α角度的大小进行选用。β角也可以调整。α和β角决定了切削分力与总切削力之间的关系：（图2） P X=P·sinα P y = P·cosα·sinβ P z= P·cosα·cosβ 在模拟切削力的作用下，敏感方向分别由千分表测得床头、尾架刀架的变形量，得到： 床头刚度：K j 头==· 尾架刚度：K j 尾==· 刀架刚度：K j 刀= 则机床静刚度可用下式表示： =·（）2+（）2+ 式中x——弓形架左端面至弓形架受力点间的水平距离。 L——弓形架全长。 L值及不同加力角度下的x值见图1 当x=，即加力螺钉2处在0位时，此时有：
涂附磨具行业发展分析
涂附磨具行业发展分析 进几年，在我国国民经济快速增长的带动下，涂附磨具行业得到飞速发展。大体形成以下格局：一是国外同行业知名公司看好中国市场，以资金，技术有时来华寻求发展，合作，主导着高档涂附磨具市场。二是经过市场经济的历练，我国的一些涂附磨具制造老企业在机制，管理，技术上都得到很大提升，也积累了一定的财富，通过引进设备，技术，提高涂附磨具产品质量，占领了中档产品市场。三是新企业如雨后春笋般进入涂附磨具行业。这些企业良莠参差，依靠低价格，在中低档次市场具有很强的竞争力。目前，我国涂附磨具行业无论在质量还是数量上都进入了空前的快速发展时期。 但是，在为行为发展欣喜的同时，我们必须清醒的看到：我国涂附磨具制造业水平还不高，高档涂附磨具产品还主要依赖进口。中低档产品价格竞争激烈，有的企业甚至通过制造假冒伪劣产品，提高磨料粒度等不正当方式粗制滥造，竞相压价，扰乱了市场秩序，形成了过度竞争。 为了使中国涂附磨具行业沿着正确的轨道健康发展，特提出如下观点和建议与涂附磨具行业同仁共同商讨。 一、整合资源，充分发挥权威机构在行业的引领作用 目前，我国涂附磨具产品在技术上与国外差距很大。进几年，虽然不少厂家引进了国外高档涂附磨具设备，但是在消化吸收技术方面还远远没有达到目标要求，在涂附磨具应用领域还达不到有针对性的细分。要想提升涂附磨具制造水平，仅靠企业的单打独斗很难奏效。作为行业最具有权威机构的中国磨料，磨具，磨削研究所，郑州工业大学材料与工程系，中国磨料磨具检测中心，中国机床工具协会涂附磨具分会还有最近出现的中国研磨网和中国研磨杂志应责无旁贷的担负起振兴中国涂附磨具的引领作用。但是，我个人认为除去中国研磨网和中国研磨杂志外，以上其他机构都与涂附磨具市场结合的不紧密。例如，企业需要产品与实际操作相进的往复式检测设备，这种设备国外已经使用很多年了。但是我
机械制造基础实验指导书
机械制造基础 实验指导书 编写：XXX 学号： 班级： 姓名： 安徽建筑工业学院机电系机械实验室 2007年9月
目录 实验一刀具几何角度测量 (2) 实验二 CA6140车床结构拆装 (6) 实验三滚齿机调整 (12) 实验四机床夹具拆装实验 (13) 实验五切屑变形 (15)
实验一刀具几何角度测量 实验学时: 2 实验类型:验证性 实验要求:必开 一、实验目的 1、掌握测量车刀几何角度的方法； 2、进一步加深理解各几何角度的定义及其空间位置； 3、验证主剖面座标参考系与各座标参考系之间角度的换算关系； 4、了解万能量角台的结构并掌握其使用方法； 二、实验仪器 万能量角台、外圆车刀（带钢印号） 三、实验内容 1、熟悉外圆车刀切削部分的构造要素； 2、测量外圆车刀的主偏角、副偏角、刃倾角、前角及后角； 3、测量外圆车刀的法向前角、法向后角（根据教学要求选做） 四、实验原理 在切削过程中，车刀切削部分的各刀面和切削刃（刀刃）线在空间占有一定的位置，这些与假设的切削平面、基面、正交平面构成了几何角度，根据这一设想设计刀具万能量角台，就可以测出车刀的各主要几何角度值。 五、万能量角台的构造 如图1所示的万能量角台不仅能测量主剖面参考系的基本角度，而且也能很容易地测量法剖面参考系的各个角度。它主要由底座、立柱、测量台、定位块、大小刻度盘、大小指度片、螺母等组成。其中底座和立柱是支承整个结构的主体。刀具放在测量台上，靠紧定位块，可随测量台一起顺时或逆时针方向旋转，并能在测量台上沿定位块前后移动和随定位块左右移动。旋转大螺母可使滑体上下移动，从而使两刻度盘及指度片达到需要的高度，使用时，可通过旋转测量台的大指度片，使大指度片的前面或底面或侧面与刀具被测要素紧密贴合，即可从底座或刻度盘上读出被测角度数值。 六、测量方法（实验步骤） 1、原始位置调整 如图2将量角台的大小指度片及测量台指度片全部调到零位，并把刀具放在测量台上，使车刀贴紧定位块、刀尖贴紧大指度片的大面。此时，大指度片的底面与基面平行，刀杆的轴线与大指度片的大面垂直。
金刚石线锯切割设备现状与发展综述(zsw20111128)
金刚石线锯切割设备现状与设计初探 周世威郑超 国家特种矿物材料工程技术研究中心桂林541004 摘要：随着光伏产业、半导体等高精端产业的发展，硬脆性材料，如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等材料的切割加工显得犹为重要。近年来，世界各国研究开发其切割设备，新工艺，新设备不断涌现。而金刚石线锯切割设备成为研究和发展的主流趋势，本文介绍国外硅片切割设备研究的最新进展以及国内发展状况，并介绍笔者参与研制的金刚石环形线锯机的功能、特点和设计心得体会及金刚石单线和环线切割机应用前景展望。 关键词：线切割设备金刚石线多线切割金刚石线开方机金刚石单线机环线机 一、前言 目前，硬脆性材料，如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等，具有优良、稳定的物理和化学性能(如耐磨损性、抗腐蚀性、电绝缘性等)，在电子、光学及其它领域得到广泛应用，特别是单晶硅、多晶硅、陶瓷材料被广泛用于太阳能光伏产业、半导体、真空电镀等高精端产业中。伴随半导体、光伏材料技术的发展，需求量不断增加，切割加工量大幅增长，由于硬脆材料硬度高、脆性大，因此加工难度较大。锯切是硬脆材料机械加工的第一道工序，锯切加工成本约占加工总成本的 5 0 ％以上，因此，切割工艺、工具及设备受到越来越广泛的关注，并得到迅速发展。（1）从目前国内外加工的现状来看，硬脆性材料切割方法多种多样，主要有：金刚石圆盘锯切割（如外圆锯片切割和内圆锯片切割）、金刚石带锯切割、电火花线切割（只能用于带金属晶体）、游离磨料线锯切割和金刚石线锯切割等等。在国际上，游离磨料线锯切割在单晶硅、多晶硅的切割中占主流地位，但是这种技术存在明显的不足：线锯走丝速度低，通常≤10m/S，切割效率低, 锯丝使用寿命短。切割大尺寸坯料时磨料难以进入到长而深的切缝，磨浆的处理和回收成本较高。因此，近来出现金刚石线锯代替游离磨料线锯的发展趋势。目前，国内硅片多线切割设备仍然是国外品牌厂家统治的天下，其核心技术长期为他们所垄断，严重制约我国光伏产业和半导体IC产业的发展。国家将对新能源及其装备制造业给予有力的政策支持，并提出要强化科技创新，提升产业核心竞争力，加强产业关键核心技术和前沿技术研究，强化企业技术创新能力建
简述人造金刚石
人造金刚石制造方法综述 人造金刚石取得成功的方法有许多种，兹将具有代表性的几种分类列举如下： 静压触媒法是国内外工业生产上应用最为广泛的方法，人造金刚石的绝大部分(约90%)都是用这种方法生产的。爆炸法在某些国家被应用于金刚石微粉的生产，产量占1%左右。CVD薄膜生长法近年来开始了工业应用。其它一些方法，目前都还处于试验研究阶段。 静压法，又称静态超高压高温合成法。静压触媒法是指在金刚石热力学稳定的条件下，在恒定的超高压高温和触媒参与的条件下合成金刚石的方法。就是以石墨为原料，以过渡金属或合金作触媒，用液压机产生恒定高压，以直流或交流电通过石墨产生持续高温，使石墨转化成金刚石。转化条件一般为5~7GPa，l300~1700℃。这个方法就是传统的高压高温合成法，至今已有40多年的历史了。现在它还在继续发展和完善中，国内外都在致力于高压设备和加热方法的改进以及碳素原料和合金触媒的研究。 静压触媒法合成金刚石的工艺程序大致分为以下三个阶段： 原材料准备(石墨、触媒、叶蜡石的选择、加工与组装) 高压高温合成(p、T、t参数，控制方法与设备) 提纯分选与检验(原理、方法、标准、仪器) 静压触媒法制造金刚石的原理与工艺，是本书所要讨论的主要内容。 所谓静压直接转变法，是指没有触媒参与下的静压法。由于不用触媒，因而需要更高的压力和温度条件，对压机提出了更高的要求，这也正是它不能用于工业生产的原因。
静压法有两种情况，一是固相转化，二是熔融冷暖。 (1) 固相转化 固相转化，要求提供12GPa以上的压力、2000℃以上的温度，保持时间很短(千分之几秒)，只能生长细微的多晶体。 (2) 熔融冷凝 此法比固相转化要求更高的压力和温度。日本有人曾经在20GP，和4000℃条件下，使金刚石熔融，然后逐渐冷凝成为块状大单晶。这是液相金刚石向固相金刚石的转变。也可以通过石墨→熔融→重结晶的过程生成金刚石。石墨在高压高温下熔融，晶格解体，然后冷凝，在重结晶过程中建立起金刚石键，成为金刚石晶体。这种方法的困难在于要有耐高温容器。 动压法主要是爆炸法，爆炸法压力温度条件与不用触媒的静压法相似(压力一般在20GPa以上)，但产生高压高温的方法不同，不是用压机，而是用炸药。利用TNT(三硝基甲苯)和RDX(黑索金)等烈性炸药爆炸后产生的强冲击波作用于石墨，在几微秒的瞬间可得到几十GPa和几千度高温，使石墨转变为金刚石，产品一般为5~20nm的细小多晶体。结晶缺陷严重，脆弱，可作为研磨膏或者制造聚晶的原料。纳米金刚石的用途有待研究开发。 爆炸法的优点是不需要贵重设备，单次产量高，每次使用15kg炸药(TNT 40%+RDX60%)可生产约120克拉的金刚石微粉，缺点是温度压力不好控制，尤其无法分别控制温度和压力并且样品回收提纯手续繁多。 爆炸法常用的一种装置是单飞片装置，图1-1为其剖面简图。平面波发生器使顶端的点爆源变成面爆源，产生平面激波，引爆主炸药包，驱动飞片以每秒几千米的速度撞击石墨，使之转变成金刚石，所得产品占石墨的3%~5%。 假若碳源不用石墨而改用球墨铸铁或者普通生铁，铁就能起触媒作用，促使其中的碳变成金刚石。 如果用含有石墨小包裹体的触媒金属块作原料，由于金属比石墨难以压缩，压缩波通过时，没有象石墨那样热起来，造成了石墨包裹体的猝灭。这种猝灭作用使得在冲击压缩过程中形成的金刚石在随后的卸压膨胀过程中得以保存下来，产量大大提高。 日本人漱同信雄采用无定形碳素和改进过的单飞片装置(飞片速度为 3.6
超硬材料涂附磨具_上_
第20卷第2期 超 硬 材 料 工 程V ol.20 2008年4月SU P ERHAR D M A T ER IA L EN G IN EERIN G A pr.2008 超硬材料涂附磨具(上) 吕 智,郑 超 (桂林矿产地质研究院,广西桂林 541004) 摘 要:文章介绍了当代涂附磨具尤其是超硬材料涂附磨具的发展情况,在指出涂附磨具尤其是超硬材料 涂附磨具的发展方向,分析我国涂附磨具产品的存在问题的基础上,依次介绍分析了砂带的磨削机理与特 点,超硬材料涂附磨具的类型和规格,超硬材料涂附磨具生产工艺流程,超硬材料涂附磨具生产设备以及 当前研制超硬材料涂附磨具的着重点。 关键词:超硬材料涂附磨具;金刚石工具;综述;基体;磨料;粘结剂 中图分类号:T Q164 文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2008)02-0033-05 Coated superhard abrasive tools LU Zhi,ZHENG Chao (Guilin Resear ch I nstitute of Geology f or M iner al R esour ces,Guilin,Guangx i541004,China) Abstract:T he article has intr oduced the dev elo pm ent of present coated abrasive too ls especially the coated superhard materials tools being mentioned.Based on the po inting out of the developing direction of coated abrasive tools especially that of superhard m aterials w ith the analysis on existing problems of Chinese coated abr asive to ols products,it has orderly intro duced and analyzed the gr inding mechanism and character istics of abrasiv e belt,the ty pes and specificatio ns,technolo gy flow,equipment and the em phasis o f manufacturing coated superhar d abrasive to ols. Keywords:coated super hard abrasive to ols;diam ond too ls;review;base;abrasive;bo nd 超硬材料涂附磨具是指用粘结剂把超硬材料(人造金刚石或立方氮化硼)磨粒粘附在柔性、可挠曲基材上的磨具。 目前,磨料固结磨具、涂附磨具和超硬材料磨具(包括固结磨具和涂附磨具)行业己发展为规模大、品种多、门类齐全的工业体系。涂附磨具由于其产品的多样性,涉及使用范围极广,如航空航天、汽车、机械加工、木材加工、玻璃、造船、建筑、自行车、不锈钢制品、硬质合金制品等制品、零件的表面磨削、抛光、修饰,均要选用涂附磨具,所以,国际市场上占有率在不断上升。美国2002年的磨具工业产值是32亿美元,其中涂附磨具(包括超硬材料涂附磨具)相关产品为16亿美元,占50%。在我国,涂附磨具工业也逐步成为磨料磨具行业中新的经济增长点,并随着我国经济的高速发展而得到突飞猛进的发展。 随着现代机械加工工业的不断发展及各种新型材料的不断出现,对制品、零件的加工精度和表面粗糙度的要求越来越高,这就要求相应的先进的磨削技术和磨具,尤其是涂附磨具向更高效、高寿命和超精密的方向发展。为此,超硬材料涂附磨具的研制和使用异军突起,在涂附磨具中的占有率逐年增加,在汽车工业、电子工业、玻璃加工、宝石加工、不锈钢、淬火钢等难加工材料的特殊加工领域得到了广泛的应用。世界著名的磨具公司,如美国3M公司、NORT ON公 33 收稿日期:2007-09-20 作者简介:吕智(1956-),男,教授级高级工程师,长期从事超硬材料方面的研发和管理工作。