精密磨削用樹脂CBN砂輪的研究及磨削試驗.pdf

1、現代磨削技術正朝著高速、高效、高精密、自動化與低成本方向發(fā)展，一些新型難加工材料不斷出現，這些都迫切需要先進的加工工具；我國航空航天、汽車、機械、軸承、齒輪、壓縮機、模具等行業(yè)的鋼質材料零部件需要大量高效率精密磨削加工。立方氮化硼(CBN)具有硬度極高、高溫穩(wěn)定性好、與鐵族元素呈惰性的優(yōu)點；樹脂CBN砂輪強度大、磨削力與磨削熱小、具有一定的彈性、自銳性好、不易堵塞、加工效率高、工件表面光滑度高，因此樹脂CBN砂輪很適于鋼質材料的精密磨削

2、。但樹脂砂輪普遍存在耐熱性差、樹脂對磨料結合強度低、砂輪磨耗快、難于整形修銳等缺點。本文從復合材料制備與磨削工藝理論出發(fā)，通過優(yōu)化樹脂固化工藝、配方設計、改善磨料與樹脂的結合強度等來提高樹脂CBN砂輪的性能，旨在制備出應用于生產實踐的先進加工工具。
　　 聚酰亞胺與酚醛樹脂是超硬磨料樹脂砂輪兩種常用的粘結劑。本文首先分析二者的合成與固化反應原理及結構特征，并確定合理的固化工藝，然后對其工藝性能、熱學性能與機械性能進行對比分析。通

3、過紅外光譜分析、X衍射分析可以判斷樹脂固化前與固化后的結構特征。借助差示掃描量熱分析(DSC)、凝膠特性及力學性能分析等觀察樹脂固化過程中的變化，確定酚醛樹脂合理的固化工藝：升溫速率宜慢不宜快，保溫制度為140℃×2h、165℃×2h、180℃×2h，自然降溫；聚酰亞胺樹脂合理的固化工藝：升溫速率宜快不宜慢，保溫制度為12℃×1h、180℃×2h、220℃×2h、235℃×2h，自然降溫。對樹脂進行熔融流變性、熱學性能、機械性能及形態(tài)結

4、構進行對比分析，結果表明：酚醛樹脂熔融流動性好、粘結性好、固化溫度低，但機械性能、耐熱性能較差，且固化過程中有氣體小分子放出；聚酰亞胺樹脂耐熱性能、機械性能都較好，固化過程中無氣體放出，但熔融流動性差、粘結性不強、固化溫度高等缺點，通過加快升溫速率、加大成型壓力可以改善其熔融流動性。
　　 樹脂CBN砂輪實質上屬于樹脂基復合材料，磨粒與樹脂之間屬于無機材料與有機材料的界面結合，但磨粒在材料中起主要作用不是增強，而是在磨削過程中起

5、切削刃的作用。本課題以復合材料理論為指導，分析磨料與樹脂的界面結合特點，提出改良界面結合強度的措施。然后研究無機填料銅粉、白剛玉粉、石墨、二硫化鉬、氧化鋅、氧化鉻、冰晶石等對砂輪機械性能及磨削性能的影響，并確定各組分在砂輪中適宜的添加量。分析表明環(huán)氧樹脂粘結性強、流動性好，能與酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂發(fā)生交聯固化反應，因此少量的環(huán)氧樹脂涂覆于CBN磨料表面可作為潤濕劑，在不降低其耐熱性的基礎上，能改善樹脂與CBN磨粒之間的結合強度。