硬质合金平面磨床的磨削加工

硬质合金是由高硬度、难熔的钨金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)与金属黏结剂(如钴、镍等)通过粉末冶金工艺制成的合金。它是目前世界上强度最高的合金之一,具有高硬度(89~94Hm)、高强度、良好的热硬性等特点,因此被广泛应用于勘探钻头、模具、工具等领域。随着切削加工技术向高速、高精度方向的发展,对硬质合金工具的硬度、耐磨性、磨削加工精度和刃口质量等要求也越来越高。同时,硬质合金的晶粒度从最初的粗晶、中晶,逐步向细晶、超细晶粒、纳米晶粒方向发展。

目前,粗晶硬质合金广泛应用于地矿工具、冲压模具、石油钻采、生产人造金刚石用大顶锤、喷气发动机部件等领域;而细晶及超细晶粒硬质合金则具有高硬度和高强度,主要用于整体硬质合金刀具、可转位刀片及加工印刷电路板的微型钻头等工具的制造。

随着硬质合金中WC晶粒的细化,合金的硬度、强度等力学性能增加,但断裂韧性等性能可能会下降,耐磨性等磨削加工性能也会发生一定变化。为了研究晶粒度变化对硬质合金磨削性能的影响,可以采用不同粒度金刚石树脂结合剂砂轮,在一定的磨削条件下进行磨削试验,并通过测量平面磨床主轴功率、砂轮和工件损耗、加工表面粗糙度等参数,分析晶粒度变化对磨削力、磨削比、表面粗糙度等磨削性能和效果的影响。

试验结果显示,在相同的磨削参数下,磨削粗晶硬质合金所需的磨削力和能量大于细晶和超细晶粒硬质合金,且磨削力随晶粒尺寸的增大而增加。此外,同一砂轮对粗、细、超细硬质合金的磨削比随晶粒粒径的增加而增大,表明硬质合金的耐磨性随晶粒尺寸的增大而降低。在相同的磨削条件下,粗晶硬质合金经过精磨加工后的表面粗糙度会随晶粒尺寸的增大而变差。

使用金刚石砂轮进行磨削加工是生产硬质合金刀具的主要方法,而磨削表面粗糙度对硬质合金刀具的切削性能和使用寿命具有重要影响。因此,磨削参数是影响硬质合金表面粗糙度的主要因素。在平面磨床上进行WC-Co硬质合金试样的磨削试验可以进一步验证这一观点。

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