聚晶金刚石表面抛光技术研究

原作者:[标签:作者] 添加时间:2009-01-08 原文发表:2009-01-08 人气:1

本文章共4207字，分3页，当前第1页，快速翻页：

聚晶金刚石表面抛光技术研究
一、绪论
PCD制品自20世纪70年代问世以来，以其优良的性能，在航空航天、国防、能源、汽车、地质钻探和线缆等高技术领域中得到日益广泛的应用。尤其是大面积PCD制品的应用，使机械加工能力和水平向前迈进一大步，加工精度、加工表面质量不断提高，加工效率几十倍甚至上百倍提高。大面积PCD制品多用于制造切削各种材料的刀具，为了良好断屑，提高被加工工件的精度和表面质量，大多数PCD制品的PCD面需要抛光，使其达到镜面(表面粗糙度Ra≦0.05μm)。尽管很多资料介绍PCD面电化学抛光、超声抛光等新技术，但在工业化的批量生产应用中，PCD面机械抛光仍占主导地位。
二、PCD面抛光参数选择
PCD面机械抛光过程是聚晶金刚石磨耗与炭化过程，由于聚晶金刚石的硬度高，一般用金刚石抛光粉（膏）加铸铁盘或用磨轮进行抛光。实践证明：用金刚石抛光粉（膏）加铸铁盘抛光的效率太低，大都采用磨轮抛光（磨轮与工件被抛光表面接触面积大，被广泛采用）。
PCD面抛光质量要求：(1)表面粗糙度Ra≦0.05μm；(2)表面光泽一致，没有折光面；(3)没有未抛光到的边缘存在；(4)无光泽不均匀的环；(5)无划痕及污染。
为达到PCD面抛光质量要求，用磨轮实施机械抛光时，要合理选择磨轮宽度、浓度和粒度，磨轮和工件转速，抛光压力以及磨轮修整时机。
首先磨轮的粒度和浓度要选择合适，粒度过粗达不到工件抛光表面粗糙度要求；粒度过细，加工效率低，磨粒保持锐利的时间短，抛光时的摩擦力大，温升高。磨轮宽度要选择合适，过窄，使用寿命短，磨轮修整频次高，工件被抛光表面与磨轮接触面小，抛光效率低；过宽，磨轮端面难于整平，磨轮内外圈的线速度差异大，磨轮内外消耗差异多，抛光中摩擦接触面积大，工件散热条件变差；磨轮工作层中含金刚砂浓度高，有利于缩短磨轮与被抛光表面接触吻合时间，但成本高，会使磨轮脱粒过快，有时造成被抛光表面划伤。
工件在抛光过程中一般低速旋转，这对工件保持平稳运转有利。磨轮通常高速旋转，实现PCD面与磨轮表面相互间摩擦，产生热作用，磨轮转速过快，摩擦热过高，达不到抛光表面质量要求。
抛光过程中，被抛光表面与磨轮表面接触的同时必须施加合适的压力，压力过小易产生抖动，被抛光表面出现波纹；压力过大，磨轮消耗快，不仅摩擦温升高，还可能导致驱动电机过载。
磨轮表面修整时机要掌握合适，长时间不修整磨轮端面，磨轮不锐利，被抛光表面与磨轮端面的吻合时间长，加工效率低；过于频繁修整磨轮端面，磨轮消耗快。磨轮端面修整的不平整、过渡不圆滑，会使被抛光表面无光泽，有时出现划痕。
三、传统抛光方法及设备存在的问题
传统抛光设备的结构是磨轮高速旋转，固定式抛光夹具夹持着工件低速旋转，被抛光表面与磨轮端面接触，并施加一定的接触压力，工件的旋转中心与磨轮的接触线固定，通过相互间的摩擦、热、炭化作用，达到PCD面被抛光。
过去的PCD制品厚度大且被抛光表面的面积小（小于或接近磨轮端面环宽），用传统抛光设备实施抛光是适宜的。随着技术发展，大面积PCD制品的出现，使被抛光表面超过端面磨轮宽度一倍以上，而且工件的厚度比过去薄得多，当PCD制品的抛光表面积大于26cm2，厚度不大于2mm时，薄片因应力变形使得被抛光表面的平面度变差，抛光难度加大。用传统抛光设备加工大面积PCD薄片存在下列问题：
(1)传统抛光设备的夹具（及其被夹持的工件）旋转中心与磨轮端面无相对运动，当被抛光表面与磨轮接触，初始接触的点（或面）在整个被抛光表面上的分布具有决定意义，因为此后抛光加工将沿这些点（或面）向周围扩展，如果初始接触点（或面）少（称之为吻合度差），并且在局部相对集中，那麽此后只有将这些点或面去除，其它的点（或面）才能与磨轮端面接触，这使得本应表面抛光变成“去量抛光”，由于聚晶金刚石硬、抛光使用的磨轮切削能力差，接触点（或面）向周围扩展相当缓慢，造成抛光时间超长，加工效率下降。

本文章更多内容：1 - 2 - 3 - 下一页

本页地址