荥阳市光明金刚石实业有限公司

金刚石的成核机理

在研究金刚石的成核机理等基础理论方面是较为完善的一种金刚石磨头电镀。尽管合成速度较慢约为1~2um/h金刚石工具电镀，但沉积的金刚石薄膜质量高，与基体结合好。

近发展的等离子体辅助热丝CVD法(EACVD)，不仅获得远比一般热丝CVD法更高的沉积速度(10—20um/h)，而且金刚石膜的质量得到显著提高。

先将真空室抽成真空，再将热丝加热到1800℃~2400℃的高温，通往含碳气源和H2，气体通过热丝时被分解成原子H，CH3，C2H2等基团金刚石锯片电镀，这些活性基团在800℃~1100℃的基体上反应形成金刚石晶核，再生长成金刚石膜。其中丝的材质、温度、丝与基体间的距离、气体种类比例、基体温度等对金刚石形核和生长都影响。

金刚石磨头为什么需要修正？

在磨削加工中，影响磨削质量好坏的根本因素是磨料磨具的固有特性和被加工材料的物理化学性质   因此，对于确定的工件材料，必须首先选择合适的金刚石磨头，然而影响磨削性能的其他条件，诸如金刚石磨头的修正，磨削液的配置，机床的热变形金刚石磨盘电镀，磨削用量等如果不能适应磨削的要求，同样达不到提高磨削效率和磨削质量的目的。其中金刚石磨头的修正在磨削中占有重要的地位，是充分发挥磨料磨具优异性能的必要条件。

至于金刚石磨头为什么需要修正呢？

原因有两种：

一是由于磨粒磨损，棱角变钝，七孔被切削堵塞从而失去切削能力；   二是由于磨粒在金刚石磨头中分布不规则，切削刃棱角的锐利程度不同（晶体的方向性），而与结合剂的结合强度不一致，磨粒磨损的程度也不相等，造成自锐脱落的不均匀，以致影响工件表面的几何形状、表面粗糙度和尺寸精读。

因此在修整过程中，从金刚石磨头表面切除的应当是薄而又必要的表面层，并且能使金刚石磨头在两次修整间隔中具有长的磨削时间。

烧结刚玉”金刚石磨头

这种金刚石磨头有很高的强度和硬度，在磨削加工中形状保持性v 很好。适用于仪表零件、微型刀具、工具等硬质工件的半精磨V 和精磨。

“烧结刚玉”金刚石磨头是用粒度极细的纯淨的铝氧粉为主料， 外加适量的矿化剂，在1800°C左右高溫下烧结而成。

为满足不同加工要求的需要，产品又分“致密型”和“多 孔型”两类，它们的气孔率分別是〇%、8 %和20%三种。

产品有磨头和油石两类。磨头有碟形、碗形、杯形和平形四 种。油石有三角形、长方形、圆柱形、半圆柱形和正方形等多种。

金刚石磨头特性对磨削效果的影响

磨削加工和其他机槭加工一样，主要要求能经济地获得高 的生产效率和良好的加工质量，同时，要求降低金刚石磨头和修整工 具一金刚石的消耗。而耍满意的达到上述耍求，是和机床状 态、金刚石磨头特性、工件的性质和批量、磨削工序的特点以及操作 技术和管理水平等一系列因素有关的。下面主要谈谈金刚石磨头的特 性是如何影响磨削效果的。

(一)金刚石磨头特性对磨削生产率的影响

磨削生产率与金刚石磨头的切削性能和单位时间內参加磨削的磨 粒数量有关。金刚石磨头的切削性能好、单位时间內参加磨削的磨粒 数多，磨削生产率就高。因此，从金刚石磨头方面来看，要提高生产 率，主要应从这两方面考虑。

1.金刚石磨料的粒度是影响磨削生产率的主要因素。金刚石磨料颗粒 大，磨削深度可以增加，每颗磨粒切去的金属就多，生产率就 高。因此，在满足光洁度要求的前提下，应尽量选用粗一些的 粒度。例如，磨钢锭和铸件打毛刺时，一般选用16*»〜20»的粗 粒度金刚石磨头;曲轴轴颈的粗磨选用36«粒度，精磨用46*粒度;磨 机床轴类零件，一般选用46*»〜60#粒度较好。

又如磨削螺纹，过去为了保证达到一定的尖角，粒度一般 选得较细。近来，在其他因素的配合下，粒度可以选得粗一些， 可以提高生产率，加工精度并不会降低。

2.金刚石磨头硬度也是影响磨削生产率的一个因素。硬度适当 降低，可以改善磨头的自锐性，即磨钝的磨粒容易脫落，能经

常保持锋利的切削刃口，使金刚石磨头保持良好k切削性能I同时， 还可戚少磨头的修整次数，生产率也就可以提高。但要注意， 在切入磨削或成型磨削时，降低磨头的硬度，不容易保持磨头 的正确儿何形状，需要经常修整磨头，反而会影响生产率的提 高。

金刚石磨头结合剂及其选择

结合剂是把许多细小的磨粒粘结在一起而组成金刚石磨头的材 料。它的种类很多，常用的结合剂有以下几种：

陶安结合剂(代号A):它是一种无机结合剂，由粘土、 长石和其它天然的硅铝酸盐材料为原料配合制得。

这种结合剂的应用范围广，能做成各种粒度、硬度、组 织、形状和尺寸的金刚石磨头。陶瓷结合剂的性能稳定，不受天气、 溫度变化的影响，能耐水、耐热而不变质，能适应加各种冷却 液的磨削，也可干磨。陶瓷结合剂做的金刚石磨头比有机结合剂金刚石磨头 的气孔率大，磨削效率髙，磨损小，能较好的保持磨头的几何 形状，适用于成型磨削和磨螺纹、齿轮、曲轴等。

但是，陶瓷结合剂金刚石磨头脆性大，不能受剧烈的振动。一般 的陶瓷磨头只能在35米/秒以內的速度下使用，再髙的速度，则 须用特殊的陶瓷结合剂。

陶瓷结合剂按照它的耐火度不同分为烧熔结合剂和烧结结 合剂两类。各种刚玉金刚石磨头都是用烧熔结合剂制造，而各种碳化 硅金刚石磨头一般则用烧结结合剂制造。现在，已有用烧熔结合剂制 造的碳化硅磨头，这种磨头的机槭强度高，结构疏松，透气性 和自说性好，切削，用烧熔结合剂绿碳化眭磨头磨削T

此外，在陶瓷结合剂中加入硼、铅元素，可以提高金刚石磨头的 强度和韧性;在磨削小螺距螺纹时，可以获得较好的磨削效 果0

树脂结合剂(代号S):这是一种有机结合剂。用这种结 合剂制造的金刚石磨头强度高，有一定的弹性，•可制造丁作速度高于 50米/秒的磨头和很薄的磨头。它的应用范围仅次于陶瓷结合 剂，在下面一些工序中用得多：

金刚石磨头的选择

选择磨头硬度时，还要考虑结合剂性能，在同样的磨削条件 下，用树脂结合剂磨头比陶瓷结合剂磨头的硬度要高1〜2小级。

此外，在选择超精加工、珩磨以及某些精细磨削所用的磨 具时，还要注意磨晷硬度的均勻性，就是金刚石磨头各部分的硬度值 要均勻，否则会影晌加工质量。

不用冷却液磨削时，工件容易发热，应该比用冷却液磨削 时的磨头硬度软1〜2小级。

上面所说的磨头硬度都是指靜止状态下测定的。而磨削 时，磨头是在旋转状态下切削工件。当工件的速度不变，磨头 旋转速度高时，每个磨粒所切下的切厝就薄，承受的切削力就

相对减小，这就是磨头在运动情況下所获得的“动力硬度”。 所以，磨头旋转速度高时，磨头的硬度可选软1〜2小级。

同样，磨头硬度的选择也与工件的速度有关。当其他条件 不变，工件速度低时，磨头上每个磨粒切下的切厝薄，磨粒承 受的切削压力小，磨头的硬度可以选得软些。例如，磨削螺距 为1〜3毫米的螺纹，当工件转速为1〜5转/分，磨头硬度可 用 ZRa〜ZR2。