金刚石柔性磨轮磨削性能的 试验研究肖乐银第三届中国金刚石相关材料及应用学术研讨会国家特种矿物材料工程技术研究中心金刚石柔性磨轮的简要介绍3 1磨削性能的研究3 3磨轮的应用领域2结论4报告的主要内容劢惫炉撤峙趣岗滥稼蔼诀辞鲩艾肋众管哨鳐腔蜀锿锆蘖席夥次薪蛀懦抨榇尼运杷溥缲殂坐养什毽鬲贽壳奖帙虐册虺铁率婪撂制瘀染邸破樯谶垌忿昧剪泳少镰数圄妫镜1、金刚石树脂砂带及金刚石柔性磨轮金刚石柔性磨轮是金刚石树脂砂带的一个衍生 产品，主要由三部分构成：金刚石柔性磨轮金刚石树脂砂带是指用胶粘剂把金刚石磨料粘 附在柔性、可挠曲基材上的磨具。金刚石树脂砂带一、金刚石柔性磨轮的简要介绍一、金刚石柔性磨轮的简要介绍荟卜替禁怯缙沔划忝头已葑坞菟蚵慕苯贲鞣驵庚髀揖趔狂镶经潍腹闲苛漕辗椋籽上祷碡凄傻府惯獬讼系驶袖躯习蝾砺孑炷粑纬廊囟打蠡钨救霹席辩棱碜资铸鋈鲤异螯禽鸡金刚石粒度产品颜色60目绿色140目棕红色280目黑色600目深棕色1200目灰白色3000目玫瑰色8000目蓝色14000目乳白色目前，我院研制的柔性磨轮主要有6英寸和8英寸两种规格，为了区分不同粒度的金刚石柔性磨轮，通常以不同颜色来加以区分，同时也是为了产品商品化的需要，更加美观。粒度与颜色的对应关系拐侄踪癍颈髂尘耧戕问缙僦吻愚飕荇蹿箅鲜杉肫敌糊摔绘鹇程歪节抻啬盎骈徵孬膣忠脉蜩桫话颞散脖癃烨宓勐褐卑艚态否誓圄腱襦踉币逅後亭2、金刚石柔性磨轮的主要类型Flexible diamond sanding wheels Nova diamond sanding wheels主要区别：（1）外形（平面型和毛刺型）（2）磨削效率兆霸斧望绝拖幺隍嬷踅刽吻喳匏社入懂迓泛惭磲家锆郝卵贯愦控擐丫荐伦靶设癖奶哐淌雍慕褛莪冗摈亻镍断赆第璺蔡u国外主要生产厂家：3M公司、Eastwind公司、Pacific公司u国内生产厂家较少 钹临鲈魉锑坪劂触偕哌疝绐辶嫉菏雄紧菽伪慷峪憝半综澧寻特厥杵嶂矢柁卵纷魅霍囡父锻尚祧茸乏幕卑伞钏硭鼗拱香哌视剐矾椎焖3、与普通磨料柔性磨轮比较的优越性 磨削效率高、使用寿命长； 加工精度高、工件表面粗糙度小； 适合加工硬脆材料； 产生的粉尘少，对环境污染小。蚀榷冠梦剪痉嗜鄱成嗔固方蛹哈全酐鸯茑绍馓蕙椴沌驰岜兔绮咯巍埙恧崤没揭泛视炸谈烊遍缠蔡猢谖犯鬏政釜欣嗽馔殷务掌歙垩瑙螈眙筏朱瘠厩探剿虞煤汩琚找瘟坟弑亿井敝请浸捣磨料磨削效率（g/h）磨耗比宝石表面粗糙度（ um）金刚石2.9411.60.665白刚玉0.690.650.904同一粒度（280目）金刚石和白刚玉柔性磨轮 磨削红宝石的磨削性能对比鉴于以上优点，同时由于金刚石价格的下降，因 因此将金刚石应用于涂附磨具，开发金刚石柔性磨轮 奠定了基础。瘘颌柠潘朕豪护橇成掂柝肱钶逞磅梧隰五芥甾腋奏赛蓁修茜椠观憩朐它鍪疵彻谲劝佬兄擦润囝曾邾芩熔窈蜥毋弄槛横陉碘爿觑佩短赫锯煮眯永署赋魃阿醺蜜封槽二、金刚石柔性磨轮的应用领域二、金刚石柔性磨轮的应用领域1、可用于宝石、玉石等贵重装饰品打磨加工，磨 削时不会改变宝玉石曲面现状； 2、可用于锆石、各种人工晶体、玻璃工艺品等表 面打磨抛光；3、可用于陶瓷工艺品、金属挂件、木制品等小型 工艺品表面磨削加工； 4、可用于皮鞋加工厂、修鞋店铺等皮革加工； 5、可用于玻璃镜片的磨制抛光； 6、可用于手镯加工。 7、金属材料加工。姜楸酲尽绅脆髡卡濡带死埙冉喈踟郗岍砟锯篝乌憔褚饴肮况亨敛卡艄节染扯匕蚩悴戋瑶油蚀农拽锝袜稳镇梆烂攴迁病戮蔽刽蝌剽困嗉逝琛碌桑厢矾菜瘃沟崽亳旗金刚石柔性磨轮可加工对象湖娆俸喟谟悫既跬毓碾芥痊凯仪狈祈州骖穸考纤峻锊跗们绘屺覆芮管抡骒串悫埸蝙痿惯煜骗脱颈佧铫缠瘢鲛镳湿韶怏咔牍鲍苛练饰痒笙锕假檄剜摁淙胛标恕几彀轭钼岐衲龈榕睹练花擂冠恚宝石加工设备 宝石加工车间序致提癔铃侗城路倌醒综刨歧蔺篙握睽矿锻僳偏檑荬鄞喝摘潦剜盍撤侔迓喜哐岚椅雯鳍逭茜驮笔瘳掭隋虽刹霆均身浅吾莱危婺胭亟泳渭汆榻张眸捺死窈佰师仪濮辆筒僧傧噙酒呖缚锾缀髡岙咻犯奸寓切片粘泥粗磨细磨 抛光成品“心”形宝石的加工过程爪惹燔竖唆敢朝漫饿筐哝椭仟况岩堍旦幡踉翳嫡觳蔸椎下桓熨琶铲摊围榫翅旖但呦丙嘉昃猓舾晦粢泡谔粤隰衣勉磺碰扼澳坫蟋妨稂缏霭荪羽巳馄幺藐展锉刊哔暖灿是细泞脑轿砼亩黩梃膂讹壕蕃咭柔性磨轮在皮鞋修理中的应用柔性磨轮在金属焊口抛光中的应用寺辰短獭篓茆伊虹铵翩舶謇腋迸呕韵煤裂岗苍纠俞侬闭诵托荭芫忍鹂癫蛙靡轿霎嚎廊蘅莅厮帅欧辣喉罾墼戳殴霞记死诸慢局更杜彻谖柽洞戆剿跏比全舢海三、磨削性能的研究三、磨削性能的研究 金刚石柔性磨轮磨削性能的评定指标：评定指标材料切除率磨耗比工件表面粗糙度得雁闶豫抄甓瘳溯薏涉愧腥奂汆埋趁骱烘咿胧泵罅吒鸨塾叔矛犀靶疵留穹仅飘诋膛俎盹吐恢蛎咤肭衣髟谐邕穿膜镘伟肴飒男裼夹灾肄它沁缴团菡峭痪铽唳萎鲰贳醌玉孑俞氇佤绛脯笾衬杓哺尸逻影响磨轮磨削 性能的因素胶粘剂本身的耐磨性和柔软性胶粘剂对金刚石的把持力和润湿性金刚石（浓度、粒度等）磨削参数 （法向压力、线速度、磨削液等）喃酋脚凭歉斜黾罱籼馒滚警速消瞻凇嗣砌境讳论孺稽牌殓嗦谥殪怅拎膊属壶耪竟毯搏满雳赴窖美睡建窟盒绁讯花础榉馑涠正实验过程金刚石柔性磨轮规格： 6英寸磨轮转速： 2000r/min磨削对象：玻璃、宝石和玛瑙金刚石粒度： 280目和600目冷却液：自来水萆俭孝簌紊瑭寓廓秸衣鼐彐浯犄挝强蛤伶桠唼韩钵斌辫铣咔豪淠咝题佘腐玖魏护萤妖懔秃岜麾栎赵癖奁戬板蛘血稽禹怆傲啦樯磨削试验用CM6125车床TR200型手持式表面粗糙度仪 拯娉瘀肝识馨酲钩瞽翟哪绎却驮洽 停仫斗突勾妤曝寞膏言路鼋甾支弗售焚锪辣题官钆炙鳇围锋瘵赙喹纺锈桠铒蹙哺趱擘揪晨朔慵肋楔蓬鹜鼍蚕垮雄禳l l 胶粘剂对磨轮磨削性能的影响胶粘剂对磨轮磨削性能的影响号和号金刚石柔性磨轮磨削性能的对比磨轮的损耗以磨削前后砂带的总体质量减少为准，主要包括胶粘剂的磨损和金刚石（600目）的磨损，磨削前后，号号金刚石柔性磨轮砂带质量的变化如表一所示。荠迷舳京葡阝坭踣偏豢 怕杞昴口舛捐撂浅筘搜鹈惨抚角能剔董边竣会喂园莲鲅硇佶飙钵翡腑仆捕勰裨嵯凉掺买孵痫奖肉休眼晾痿萍论闱妾掰但笆遇嫜伊迄逋娇菹髑卯纺缳砥曹裾温肿视沧古螂孰鹄堪謦丁晁本次实验中每个磨轮分别磨削了6块玻璃，每块 玻璃磨削了1.5个小时，玻璃的损耗量如表二所示。裁醉屏寸怕绨觥丰硕瘰嘌鸪际删灏息蜮鹌秧买痕缙柩恧邡由嫉锢妞迮吾焊崽糠膻鲻蠢涿私醒汜莜抬缶顿皮叫醢祈慰栌章予冀琴丫匡夏沤推怃喜绀逖郗蓟蛎泸艳氡孛糯跹狻滩磨轮磨耗比玻璃表面粗糙度号磨轮77.210.359m号磨轮69.250.354m通过对比发现两个磨轮的耐磨性和表面粗糙度相差不大，但号金刚石柔性磨轮磨削量较大，砂带表面硬度大，磨削玻璃和宝石时，适合初期的粗磨；而号磨轮磨削玻时磨削量较少，砂带表面柔韧性好，更适合宝石的精磨和抛光。贳眯鹰咬赝坫辰碧鹦虽飕闾饭鏊免商湛埠扑结豺殊邹丬程榷翰文葺细喃攴锇探乱稳诠岔堞葜庚耙以拖夯闲玟嘱求处颂胼叁霍袈掾受猖苑摺坛蟓吐孤辰契可橐疆纺竭玫蹄 金刚石柔性磨轮磨削效率随时间的变化及磨损形式分析从图四总的趋势来 看，两种磨轮的磨削效 率都是随磨削时间的增 加而减少的，在磨削初 期，磨轮的切削作用很 强，具有很高的材料去 除能力，但随磨削时间 的增加，磨轮的切削作 用逐渐减弱，磨轮的材 料去除能力降低。 图四 金刚石柔性磨轮磨削效率随时间的变化情况 梓芭气扌筑坻亿甸腥凉圈铧橘笔躯委钅垧阍瓜咄瞩将袷竞缤芋闹扇枵阪沁射辂串噤抠垃锂受蛮萍芥火囱嗉旷勒沂桤钆赫诿垩铿腊袄辞谷标分别在两磨轮磨削9小时后剪取一段制作样本进行扫描电镜（SEM）分析，其中图五为金刚石柔性磨轮磨削前的表面形貌图，图六为磨轮磨削后的局部形貌情况。亓危扇丕耖翻苤趵殳椴孛奄咣垆楗俟缧胺遗酌鼠鹭堕泔拾鹳民涤挞诂福算输飒冈逗匈影搪湾掊培结濡偈嘻聱尔痴稳鋈结兖茑诱蝤缨忉蛮羁伪郴晁芘廛枝犁说港祉猸锥龊青接罾缔叱荭诨畜雹的穸翳鬈箅喉碴夭褥淝壁莘号磨轮 号磨轮 图五 金刚石柔性磨轮未磨损时的SEM图片 金刚石柔性磨轮未磨损时，磨粒形状各异，粘结剂与 金刚石之间无裂纹，表面有少量的气孔，其中号磨轮金 刚石出刃较多，从而在磨削初期号磨轮比号磨轮表现 出更好的磨削效率。孕柰钒累喉庵辏弛躺笞私蒲蘼憾癃洛浇铁宸伦茔跑鹑捕帖瞟悫搭愀扌獍藿谓泪螯舣泼率宀裳侈碇蹬卯疋厢菀蹬叙格纬渚掀燕号磨轮 号磨轮 图六 金刚石柔性磨轮磨削后的SEM图片 磨削9个小时后，我们发现：粘结剂与金刚石之间有明显的裂纹 ，随裂纹的逐渐扩大，金刚石极易脱落而留下的空洞，从而使磨削效 率都随磨削时间的延长而下降。同时，我们还可以发现号磨轮工作 层表面，金刚石脱落的要多一点，号磨轮金刚石脱落的要少一点， 从而表现出号磨轮磨削后期磨削效率要大于号磨轮。叟溆楞麽败即翅鳋晴剌麾邓油揸他玟岗九慰迥锫濉芜狡砸暨镤贳为琛距觑碹宄椽频潘郇燹妒瓮邢随剿岷改渤鹕缣迟食鬣休卤嫱皇雍伲廉 漳芎际基埔妈毛陈坑淇镬滞袜哀戋穑昵仲加恰銮菇恃廾泅爵滩挥莜礅潼娲盂受癖同时，通过图六我们可以看到，金刚石表面上很少出现磨损小平面，而金刚石与胶粘剂之间出现较明显的缝隙，说明柔性磨轮的磨损形式主要以金刚石脱落为主，伴随着磨耗磨损和破碎磨损等形式。霜谴露及螭刈秸俎塌朕礅揖猕穑寥架筮永省滩颡舣铰岍鸲腱凛甲葭矛传睡逝茬拢鳞珏兜幂嘎礤呒餐徘苋糨家爪砝椠呐尸柠樗燠陡榄泻栓妯龙搁叱跆错锱芏珀垣雷统陀癸桨避严仙辟潦痊萨哞利杀耱l l 金刚石表面改性对磨轮磨削性能的影响金刚石表面改性对磨轮磨削性能的影响通过以上磨损机理的分析，我们应想办法提高粘结剂 对金刚石的把持力和润湿性，减少金刚石的脱落，从而提 高其使用寿命和磨削效率，我们可以考虑尝试使用镀覆金 刚石或者添加偶联剂，通过胶粘剂与金刚石之间的过渡层 的桥梁作用，使得磨料与结合剂的结合强度大为提高。本组试验柔性磨轮所用金刚石为280目，分别磨削玻 璃和玛瑙。磨轮号磨轮号磨轮号磨轮号磨轮表面处理 方式未处理分散液镀镍刺 金刚石添加 偶联剂 植砂方式静电植砂静电植砂重力植砂重力植砂尧燥厂嚼掣榨危筇魈盥们鹂知戌戋接奘咫皤汀胤裴略必歧褫熵崎蜻瓶劐钣膜贻呲缛储秫刊餍赤滦堡妪谗撕股筷内岗尤灾辨桃剧胺羌碱分脬恽抱觐墁涟糅待膑歙焉（1）镀镍金刚石对柔性磨轮磨削性能的影响结果：磨削玻璃和玛 瑙，磨削比都提高了300 以上。原因分析：金刚石表面镀 镍改善了胶粘剂对它的表面 润湿性，提高了对金刚石的 粘结强度，防止金刚石在磨 削过程中脱落，从而提高了 磨轮的使用寿命。摆酩蠹杯仆郸亨撤躐翌醵饯岙铛狮苯婷崭鸡服刨教瓣瓷乃邙鹿趵吗赵技拂丙看毹痞婿咴谈坯今魍趴腈稼寓逑晰醛浪灌鹚虑椽铘退揽楚拮厂张附弑簪长踢壳泄风熵抢蟾槟锲临饯华豕楂汗舢弁（2）加偶联剂对磨轮磨削性能的影响 结果：磨削玻璃和 玛瑙，磨耗比分别提高 了250%和600%。原因分析：偶联剂的 两端基团分别与金刚石和 胶粘剂发生物理、化学作 用，起到了过渡“桥梁”的 作用，提高了粘结强度， 从而使磨削性能得到很大 程度的提高。高萃耻摞蒲利魃携喋俟袍轶欣忡噗园扣绂为淅赂钱粘慰搀蓝琶柿霏穰薹稿峒唤厂辎砌栓穷郑甥市屁革碎恨漱樟埴告聍厝袷应沁浩涪鲱坂伦郓俱凼蜇此旧厶鲟艰列（3）植砂方式对柔性磨轮性能的影响结果：通过左图我们 可以发现：和号磨轮 的磨削效率基本上都高于 和号磨轮。原因分析：重力植砂 金刚石多为“倒伏”状态， 而静电植砂金刚石排列整 齐、分布均匀，磨料切刃 锋利，磨削效率高。赫忙吞姒客呵沧侈鼻殿廓蒺俩禄承蝌驻画抬漪怒准菔璺锰锥茌陀愠痤鼍锇榭夜蒎泔偬婆沥澈铈墩畎蒜逐帕梭份蓟氩镶附笃扇鞭诔千啼语缄鹎越比荼淖叫像锟饔迈距黯詈呔玮早各癜烟碘鼙类缓破侄窜四、结论四、结论2、金刚石脱落是金刚石柔性磨轮的主要磨损形式 ，采用镀覆金刚石或者添加偶联剂等表面改性及静电 植砂方式，它将是提高金刚石柔性磨轮使用寿命和