提高材料去除率的高硬度多孔磨刀器砂輪

     最近開發的，用于磨刀器砂輪的合成粘結劑，因結合劑用量少，而提高了砂輪的多孔性。該合成物的組成成分保證了結構的一致性和硬度。在應用時，特別是用在緩進給強力磨削漸開線齒形時，它具有較高的材料磨除率，進而縮短了加工時間。 

    在當前的齒輪磨削中，仍在使用由普通磨料，如標準磨料和二氧化鋁陶瓷制成的削生產率已經大大提高。燒結陶瓷和單晶二氧化鋁、合成粘結劑以及新的磨削技術的發展，對這種進步做出了貢獻。 

    在最近10來年的時間里，人們越來越多地采用緩進給強力磨削方式加工漸開線齒形。與迄今常用的往復式磨削工藝相比，砂輪的接觸面積要大得多，因此，所用砂輪必須能夠承受較高的壓力。只有在單個磨粒上施以足夠高的壓力時，磨粒才可能自銳。 

    磨料、孔隙和粘結劑的作用 

    在使用玻璃粘結劑的砂輪時，對特定不同的用途，磨料、孔隙以及粘結劑的正確組合，基本上能獲得滿意效果(圖1)。但在選擇磨料粒度時，必須使各種彼此矛盾的特性趨于和諧。例如：二氧化鋁陶瓷需要對單個磨粒施加很高壓力，才能實現自銳，但這只發生在較高材料去除率的情況下。在精磨過程中，壓力往往不足，從而使磨粒變鈍，接下來便導致燒傷。為此，人們往往選用含有10%～30%二氧化鋁陶瓷的砂輪磨削齒輪。對普通二氧化鋁磨料，應進行有效平衡，不同類型的二氧化鋁的分裂性能也不一樣，特別是影響砂輪的自銳性。制造商已經開發了高孔隙砂輪，能夠承受作用于單個磨粒上的高的壓力。由于這些磨粒彼此相隔較遠，因此在磨削過程中，作用在單位面積上的壓力Fd，只影響不多的幾個磨粒，從而可以確保單個磨粒的自銳。 

    A.高孔隙結構 B.正常結構(40%孔隙，40%磨粒，20%粘結劑) C.硬結構 

    圖1可能的磨粒、粘結劑和孔隙組合示意圖

    粘結劑將砂粒連結成一體，這樣會因摩擦作用而產生不必要的熱，因此制造商設法將粘結劑的比例控制在最低限度上。但同時，必須可靠地保證磨粒粘合力、總體耐用度以及砂輪抗斷裂能力等。用于晶體和燒結剛玉砂輪的陶瓷粘結劑主要由黏土、高嶺土、長石以及玻璃等原料組成。磨削性能可能有選擇地受這些組成成分的影響。黏土會增大阻尼特性，而玻璃則會提高斷裂性。由于用天然的原料不可能保證質量的一致性，因此用這種方式制成的砂輪的特性可能會在某些方面出現差異。 

    質量一致的玻璃粘結劑 

    為消除這些不利因素，WST Winterthur磨削技術股份公司開發了一種合成粘結系統。它帶有再結晶玻璃碎片。這是在冷卻階段的低溫下形成的，使“晶體鏈”增加，這些晶體鏈，象“晶格作業”一樣，賦予粘結劑以超出常規粘結劑的強度(圖2)?？偟暮铣沙煞挚梢源_保始終一致的結構和硬度。采用該結合比例，磨削齒輪用的砂輪中，粘結劑的比例可以減少10%，孔隙可以增多10%，同時不會降低砂輪的耐用度。因此，降低了磨削過程中溫升，減少了燒傷的危險并提高了材料的去除率。

    表1中所示，是采用玻璃粘結劑的砂輪磨削齒輪時的加工性能數據以及生產時間等情況。這些齒輪通常是大批量生產的，因此保證較高的材料去除率顯得尤為重要，這樣可最大限度地縮短加工時間。表1(右)所示是高成本驅動小齒輪的加工實例。在此，與以前所用砂輪相比，玻璃粘結砂輪可提供更高的磨除率，這就進一步降低了加工時間。兩個實例表明，由于對粘結劑進行的選擇性的改善，從而使由標準磨料和二氧化鋁陶瓷制成的砂輪使用起來比較經濟，而且在將來也還會繼續如此。