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1、一种金刚石树脂磨具材料和金刚石树脂砂轮本技术属于磨具领域，尤其涉及一种金刚石树脂磨具材料和金刚石树脂砂轮。
本技术提供的金刚石树脂砂轮，包括金刚石树脂磨具材料，所述磨具材料由物料加热固化制成，以重量份数计，所述物料包括：金刚石15~35份；芳烷基酚醛树脂30~60份；3-氨基丙基三乙氧基硅烷0.2~1.5份；填料10~40份本技术提供的金刚石树脂砂轮添加有芳烷基酚醛树脂和3-氨基丙基三乙氧基硅烷，同时通过优化砂轮中各组分的含量配比，显著提高了砂轮中各组分间的粘合强度，从而延长了金刚石树脂砂轮的使用寿命。
实验结果表明，采用本技术提供的金刚石树脂砂轮磨加工蓝宝石晶体时，砂轮使用寿命最高可提高19%。
2、一种金刚石树脂砂轮及加工该砂轮的模具及方法本技术涉及一种金刚石树脂砂轮及加工该砂轮的模具及方法，其砂轮包括基体和磨料层，其中磨料层为通过挤压和热压固定于基体表面或外圆的至少两个磨料层，且各磨料层由粗、细不同的金刚石颗粒与结合剂混合压制而成；磨料层与基体的粘接处采用燕尾式结构基体粘接面还处理为粗糙面。
其模具包括定位底座、模框和中心模，其中所述模框内壁与中心模底面形成金刚石树脂砂轮基体的放置区，所述模框内壁与中心模外壁之间设有安装压头的间隙，中心模通过紧固螺母与装配杆装配固定限位。
其方法包括以下步骤：1）砂轮基体准备；2）固定基体；3）预压磨料层；4）热压成型；5）定型出品。
本技术通过专门设计的模具和加工方式，生产出一种能一轮多用的砂轮，提升了打磨加工效率。
3、一种树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法一种树脂结合剂金刚石砂轮及其制作方法，树脂结合剂金刚石砂轮包括设置在基体上的磨料层，磨料层的组份包括金刚石磨料和树脂结合剂，磨料层的组份中还包括填充增强料：铜包铁粉。
磨料层的组份还包括辅助磨料，辅助磨料为碳化硅、碳化硼、白刚玉、单晶刚玉和锆刚玉中的一种或一种以上的组合。
一种树脂结合剂金刚石砂轮，金刚石磨料为5~15%，辅助磨料为10~25%，热固性聚酰亚胺树脂为25~50%，铜包铁粉为3~10%，碳化硅微粉为15~40%，金属氧化物的填料为0~8%，以上分别为磨料层中各物料所占有的体积百分比。
氧化铝陶瓷表面精加工工艺详解
氧化铝陶瓷是一种具有高温耐性、耐腐蚀性和电绝缘性的陶瓷材料，广泛应用于电子、冶金、化工等领域。
为了提高氧化铝陶瓷的表面精度和光洁度，需要进行精加工工艺。
以下是氧化铝陶瓷表面精加工工艺的详细解释：
1. 磨削：磨削是精加工氧化铝陶瓷表面最常用的工艺。
磨削可以使用钻石磨头或砂轮进行，通过磨削可以去除氧化铝陶瓷表面的粗糙部分，提高表面的平整度和光洁度。
2. 抛光：抛光是在磨削后进一步提高氧化铝陶瓷表面光洁度的工艺。
抛光可以使用石英砂或者纳米颗粒进行，通过摩擦和研磨可以去除磨削过程中产生的疤痕和划痕，使表面更加光滑。
3. 拋光：拋光是在抛光后进一步提高氧化铝陶瓷表面光洁度和平整度的工艺。
拋光可以使用抛光布或者抛光膏进行，通过反复摩擦和研磨可以使表面更加平整，达到所需的光洁度要求。
4. 涂层：涂层是一种在氧化铝陶瓷表面覆盖一层薄膜的工艺。
涂层可以使用氧化铬、二氧化硅等材料进行，通过涂层可以增加氧化铝陶瓷表面的硬度和抗腐蚀性能，提高表面的使用寿命。
5. 镀膜：镀膜是一种在氧化铝陶瓷表面镀上一层金属膜的工艺。
镀膜可以使用金、银、铜等金属进行，通过镀膜可以改变氧化铝陶瓷表面的外观和性能，增加其导电性和导热性。
总之，氧化铝陶瓷表面精加工工艺可以通过磨削、抛光、拋光、
涂层和镀膜等方法来改善表面质量，提高氧化铝陶瓷的性能和使用寿命。
根据具体需求和工艺要求，可以选择适当的精加工工艺进行。
陶瓷材料磨削加工的技术讨论与进呈现状工程陶瓷具有很多优良的性能，比如较高的硬度和强度，很强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温本领和良好的化学惰性等，因此在航空航天、化工、军事、机械、电子电器以及精密制造领域的应用日益广泛。
目前各发达国家如德、日、美、英等国特别重视工程陶瓷的开发及应用。
80时代以来，各国竞相投人大量的资金及人力，在工程陶瓷加工理论和技术、产品开发和应用等方面取得了很大的进展。
由于陶瓷材料的高硬度和高脆性，被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤，这会导致陶瓷元件强度的降低，进而限制了大材料去除率的采纳。
对陶瓷高效磨削加工而言，根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时获得最大的材料去除率。
目前陶瓷的加工成本己达到整个陶瓷元件成本的80%～90%，高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用。
陶瓷材料广阔的应用前景和多而杂的加工特性，都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解。
从上世纪90时代开始，国内外学者进行了大量的讨论，在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的讨论成果。
本文重要就陶瓷磨削的讨论现状及进展情形进行了归纳和总结。
1陶瓷材料磨削机理的进展1）磨削机理的讨论由于砂轮的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的多而杂性，给磨削机理的讨论带来了很大的困难。
在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性，大多数讨论都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来貌似处理。
20世纪80时代初，Frank和Lawn 首先建立了钝压痕器、尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析讨论模型，提出了应力强度因子公式K=aEP/C2/3，依据脆性断裂力学条件KKC，导出了脆性断裂的临界载荷PBC＝CbK，他又依据材料的屈服条件ssY，导出了塑性变形模式下临界载荷PYYC=s3/g3（或PYYC=H3Y/g3）。
基于空心氧化铝微球造孔的陶瓷结合剂金刚石砂轮
轩闯;王超超;白福厚;张凤林
【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》
【年(卷),期】2022(42)4
【摘要】研究空心氧化铝微球质量分数和粒径(0.2,0.4,0.6 mm)对砂轮的总气孔率、抗弯强度、硬度和微观结构的影响,制备以空心氧化铝微球为造孔剂的陶瓷结合剂
金刚石砂轮,并研究砂轮对石英玻璃的磨削性能。
结果表明:随着空心氧化铝微球质
量分数增加,砂轮总气孔率升高,抗弯强度和硬度降低;空心氧化铝微球质量分数相同时,其粒径越小,砂轮的总气孔率越高,抗弯强度和硬度越低;制备的空心氧化铝微球陶瓷结合剂金刚石砂轮可用于磨削石英玻璃,加工后石英玻璃的表面粗糙度从
0.5113μm降至0.0206μm。
【总页数】7页(P442-448)
【作者】轩闯;王超超;白福厚;张凤林
【作者单位】广东工业大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG743;TQ164
【相关文献】
1.陶瓷空心球对金属结合剂金刚石砂轮性能的影响
2.空心球造孔制备的多孔金属结合剂金刚石砂轮的磨削性能研究
3.金属结合剂金刚石多孔砂轮的试验研究(Ⅰ)——
造孔剂添加量的优化设计4.不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷工艺实验研究5.空心玻璃微珠对陶瓷结合剂金刚石砂轮微观结构和力学性能的影响
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树脂金刚石砂轮加工氧化铝陶瓷的磨削工艺试验研究刘杰;曹剑锋;孙正斌;刘猛【摘要】为改善氧化铝陶瓷的磨削效果,分别使用粒度尺寸125～150 μm和38～45 μm的金刚石制备树脂结合剂砂轮,并进行磨削实验,研究表面粗糙度、材料去除方式和材料去除比例随磨削参数的变化规律,观察并分析氧化铝陶瓷磨削后的表面微观形貌.结果表明:氧化铝陶瓷的表面粗糙度可以达到Ra0.418 μm,材料去除比例可达到95％;用粒度尺寸38～45 μm的金刚石制备的树脂结合剂砂轮在切深≤2 μm,工件移动速度为0.15 m/min加工时,材料由延性域的塑性去除转变为脆性去除.优化后的加工工艺为先以磨料粒度尺寸125～150 μm的树脂金刚石砂轮在切深为4μm时进行初步加工,再用磨料粒度尺寸38～45 μm的树脂金刚石砂轮进行光磨,可以兼顾高效与精密两方面的要求.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】5页(P79-83)【关键词】氧化铝陶瓷;树脂金刚石砂轮;延性域;高精密磨削【作者】刘杰;曹剑锋;孙正斌;刘猛【作者单位】郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,郑州450001;郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,郑州450001;郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,郑州450001;郑州磨料磨具磨削研究所有限公司,郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TG74;TG58氧化铝陶瓷硬度高(HV 1900～2100)、脆性大(抗折强度240～260 MPa)，是典型的难加工硬脆材料，其磨削加工成本高、效率低，而且磨削后的表面和亚表面区域上出现裂纹群，影响工件的稳定性，这些特点不利于其实际应用[1-3]。
而随着氧化铝陶瓷在医药、航空航天、半导体等高科技领域的应用需求越来越广，对其磨削加工效率和表面加工质量的要求也越来越高。
目前，氧化铝陶瓷的加工普遍采用金属结合剂金刚石砂轮，材料去除率约为2μm/min，表面粗糙度值约为Ra1.0～1.2 μm，平行度约为10～20 μm，其优点是砂轮使用寿命长、效率高，但是加工出来的产品表面精度低，无法满足高科技行业的应用要求。
例如：半导体行业要求表面硅片总厚度偏差(total thickness variation，TTV)小于3 μm，表面粗糙度值Ra不大于0.8 μm；因此，通常还需通过研磨抛光对氧化铝陶瓷进行精密加工，以实现合格的表面精度，但材料去除率很低，仅0.1 μm/min左右。
因此，如何对氧化铝陶瓷进行精密、高效、低成本的加工成为行业关注的热点。
前期研究结果[4-6]表明：增大磨削深度并不会使氧化铝陶瓷的亚表面损伤层变深，可以极大地延长砂轮的使用寿命，而且在一定加工条件下，通过精密磨削能够产生无缺陷表面。
所以，我们选用125～150 μm和38～45 μm两种粒度尺寸磨料制备的树脂金刚石砂轮对氧化铝陶瓷进行磨削加工，探讨精密磨削过程中脆性磨削与延性域磨削的临界转化，并利用粗粒度砂轮磨削效率高、细粒度砂轮精磨效果好的特点，实现对氧化铝陶瓷的高质高效加工。
1 氧化铝陶瓷延性域磨削的可行性分析氧化铝陶瓷的磨削加工，一般采用“压痕断裂力学”模型进行分析，即把磨削过程中磨粒与工件的相互作用视为小规模的压痕现象(如图1所示)[4]。
当磨粒压入样品表面时，压力的作用使压头下方的试样材料发生非弹性移动：如果压力小，则卸压后压痕保留，材料无裂纹产生，发生塑性去除；如果压力大，材料产生裂纹，发生脆性断裂。
从磨削过程来看，产生塑性变形所需能量小于脆性断裂，所以当磨削深度很小时，磨削力很小，通过控制磨削深度实现延性域加工，获得无缺陷表面。
图1 压痕断裂力学模型氧化铝陶瓷在室温下几乎没有塑性变形，但是在高温低速加压的条件下，非弹性流动增加，晶界原子的扩散增加，特别是氧化铝陶瓷中存在玻璃相，所以表现出一定的塑性[5]。
通过上述理论分析，虽然氧化铝陶瓷硬度高、脆性大，但创造适宜的加工条件，选择合理的加工参数，也能实现延性域磨削。
磨削加工氧化铝陶瓷时，局部产生高温，磨粒与工件的相互作用产生一定压力，我们将研究工件不同移动速度时，氧化铝陶瓷延性域塑性去除的临界条件。
2 条件与过程试验砂轮为树脂金刚石砂轮，磨料粒度尺寸分别为125～150 μm和38～45 μm。
为使砂轮磨削结果具有可比性，除磨料粒度外，砂轮其他因素都相同。
砂轮规格为外径φ400 mm，内径φ127 mm，宽度25 mm；磨料浓度为100%。
图2是试验磨床的结构示意图。
试验磨床为精密卧轴矩台平面磨床(型号：MM7312A)，加工方式为往复式；砂轮主轴转速1500 r/min，砂轮磨削最小进给量为1 μm；采用水基磨削液进行冷却。
氧化铝陶瓷试样为块状，尺寸为50mm×50 mm，加工前的表面粗糙度值为Ra3.2 μm，外观可见明显刀纹。
图2 试验磨床结构示意图为保证砂轮状态一致，每次磨削试验前先用碳化硅砂瓦对树脂金刚石砂轮进行修整。
表1是磨削试验的加工参数，工件加工余量为10ap。
本试验考察了不同切深、不同工件移动速度下，氧化铝陶瓷工件的表面粗糙度、材料去除比例以及表面形貌的变化情况，并最终优选出最佳的加工工艺和参数。
表1 磨削参数编号磨料粒度尺寸d/μm切深ap/μm工件移动速度vf/(m/min)1125～1501，2，3，40．15，0．25，0．35，0．45238～451，2，3，40．15，0．25，0．35，0．45完成加工后，用表面粗糙度仪(型号：哈量2205)测量工件的表面粗糙度，以Ra表征；使用千分尺测量试样加工前后的厚度，以其差值表示实际去除量；使用三维显微镜(型号：KH-7700)观察试样表面微观形貌。
粗糙度测3次，取平均值；试样厚度测量时，在加工前后各选择3个点，取平均值。
2 结果及分析2.1 表面粗糙度值图3是氧化铝陶瓷磨削后的表面粗糙度值的情况。
从图3a可知：用磨料粒度尺寸38～45 μm的树脂金刚石砂轮磨削的氧化铝陶瓷工件，其粗糙度值随工件移动速度的增大略有增大，随切深增大而明显变化；粗糙度值Ra的变化范围0.418～0.660 μm；工件移动速度vf 0.15 m/min、切深ap1 μm时，表面质量最好，其Ra 为0.418 μm。
从图3b可知：用磨料粒度尺寸125～150 μm的树脂金刚石砂轮磨削的氧化铝陶瓷工件，其粗糙度值随工件移动速度的增大而增大，随切深的变化规律不明显；粗糙度值Ra 的变化范围为0.710～1.178 μm；工件移动速度0.15 m/min、切深3 μm时，表面质量较好，其Ra为0.710 μm左右。
(a) 磨料粒度尺寸38～45 μm(b) 磨料粒度尺寸125～150 μm图3 氧化铝陶瓷磨削后的表面粗糙度对比图3a与图3b，工件表面粗糙度值与磨料粒度尺寸直接相关，磨料粒度尺寸越小，加工后的工件表面粗糙度值越小。
但除了磨料粒度尺寸外，加工条件、砂轮状况、材料去除方式同样影响工件表面粗糙度值。
磨料粒度尺寸为38～45 μm的砂轮，工件移动速度在0.35～0.45 m/min变化时，表面粗糙度值Ra有一个激增，这是由于砂轮单位时间加工余量增大，超出其临界磨削能力，磨削过程中磨削力超过了树脂对磨粒的把持力，造成了砂轮部分脱砂；切深1、2 μm时的表面粗糙度值曲线在切深3、4 μm时的表面粗糙度值曲线以下，且相距较远。
通过对磨削后的表面形貌进行分析，发现当工件移动速度为0.15 m/min，进刀量不超过2 μm时，其表面有轻微压痕，无裂纹，表面连续性好，与其他条件下的表面形貌有明显区别。
其原因可能是随着进刀量的增大，使样品表面材料去除方式由延性域的塑性去除变为脆性去除。
使用磨料粒度尺寸为125～150 μm的砂轮加工时，随着工件移动速度的增大，表面粗糙度值增大。
这是因为，随着工件移动速度的增大，样品表面与砂轮的磨削接触时间减少，导致样品表面磨削加工不完全，出现明显加工痕迹；但切深对粗糙度影响不大，可以通过增大切深从而提高加工效率，磨削加工不完全产生的加工痕迹，可以通过使用磨料粒度尺寸38～45 μm的砂轮进行后续加工来去除。
2.2 材料去除比例材料去除比例Qw用实际去除高度除以累计进刀量进行表征[7-9]。
图4是使用两种粒度的树脂金刚石砂轮磨削的材料去除比例结果。
(a) 磨料粒度尺寸为38～45 μm(b) 磨料粒度尺寸为125～150 μm图4 氧化铝陶瓷材料的去除比例从图4a中可以看出：当磨料粒度尺寸为38～45 μm、切深为1～2 μm时，材料去除比例随工件移动速度的增大而增大。
当工件移动速度达到0.45 m/min时，材料去除比例出现激增，达到了80%。
这是因为，随着工件移动速度的增大，磨削过程中磨削力超过了树脂对磨料的把持力，砂轮部分脱砂，脱落的砂粒混在磨削液中，加速了样品表面材料的去除。
当切深为3～4 μm时，材料去除比例高，观察砂轮表面，有脱砂现象，而且随着工件移动速度的增加，砂轮损伤加重，这表明磨料粒度尺寸为38～45 μm的砂轮不宜进行高切深磨削加工氧化铝陶瓷。
由图4b中可以看出：当磨料粒度尺寸为125～150 μm、切深为1～2 μm时，材料去除比例随工件移动速度的增大，先增大后减小；当切深为3～4 μm时，材料去除比例能够达到80%以上，工件移动速度对材料去除比例影响不大。
不同切深材料去除比例曲线之间有明显分界，这是因为随着切深的增加，树脂砂轮弹性变形对材料去除比例的影响减小，而且粗粒度砂轮的工作刃口相对较少，切深小时，磨粒切入深度较浅，无法发挥其去除能力，所以切深为1 、2 μm时，去除比例普遍较低。
当切深为4 μm、工件进给速度为0.25 m/min时，材料去除比例达到最大95%。
2.3 微观表面形貌试样加工后的表面形貌能够反映出其在磨削加工过程中磨粒与加工试样表面之间的工作状态和材料的去除方式。
图5是磨料粒度尺寸为38～45 μm、不同切深条件下磨削后氧化铝陶瓷的表面形貌对比。
(a)磨料粒度尺寸38～45μmvf=0．15m/min，ap=4μm(b)磨料粒度尺寸38～45μmvf=0．15m/min，ap=1μm图5 氧化铝陶瓷表面形貌从图5a中可以看出：当切深为4 μm时，氧化铝陶瓷表面有材料断裂留下的凸起和氧化铝陶瓷材料本身的气孔，表面粗糙度值Ra 0.520 μm，材料去除方式为脆性去除。
从图5b中可以看出：当切深为1 μm时，氧化铝陶瓷表面连续性好，表面有光泽，有压痕，无裂纹，材料去除方式为延性域内的塑性去除，表面粗糙度值Ra 0.418 μm。
当磨料粒度尺寸为38～45 μm时，随着切深的增加，砂轮与样品表面磨削力增大，材料去除方式也发生了变化，即从延性域的塑性去除变成脆性去除。
