金剛石工具在鑄鐵加工中的應(yīng)用實(shí)例
2014-3-16 來源：數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)網(wǎng) 作者：-
前言
目前，國內(nèi)用于加工鑄鐵的工具主要為硬質(zhì)合金刀具、剛玉（或碳化硅）磨具等，這類工具在使用中普遍存在著加工效率低、加工質(zhì)量差、工具安全性低等缺點(diǎn)，尤其在加工材質(zhì)為耐磨鑄鐵以及鑄鐵件的白口層、孕沙層時(shí)，這類工具表現(xiàn)出明顯的不適應(yīng)。借鑒日本利根公司關(guān)于鑄鐵切斷用金剛石鋸片的設(shè)計(jì)思路，在生產(chǎn)同種產(chǎn)品的同時(shí)，我們延伸開發(fā)了金剛石磨片、金剛石鉆頭等系列產(chǎn)品，使金剛石工具滿足了針對(duì)鑄鐵的開槽、切斷、修磨、鉆孔等幾種不同作業(yè)的要求。對(duì)比于傳統(tǒng)工具，金剛石工具在加工質(zhì)量、使用壽命、加工效率幾方面指標(biāo)成倍的提高，表現(xiàn)出高效、低耗、安全的特點(diǎn)。
技術(shù)方案與原理
該工具采用電鍍（電鑄）方式制造，屬電鍍金屬結(jié)合劑金剛石工具。
針對(duì)鑄鐵材料和金剛石工具的特性及使用要求，在工具的設(shè)計(jì)制造中著重解決了以下幾個(gè)方面的關(guān)鍵問題：
1、金屬鍍層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度問題
鑄鐵件的切、磨加工往往是在一種無冷卻水環(huán)境中，即干切、干磨，對(duì)電鍍類產(chǎn)品而言，無冷卻作業(yè)使工具自身的溫度升高，極易使鍍層與基體間開裂，導(dǎo)致鍍層脫落。為解決這一難題，采取以下幾種設(shè)計(jì)：
（1）基體的材質(zhì)選擇低膨脹系數(shù)合金鋼，選用接近基體材質(zhì)成分的金屬鹽作為鍍液的主鹽,降低基體與鍍層間不同材料的熱膨脹系數(shù)差；
（2）基體表面預(yù)鍍Cu層作為過渡層，增加基體與鍍層間的結(jié)合強(qiáng)度；
（3）基體采用電學(xué)活化工藝；
（4）上砂鍍與增厚鍍工序采用不同鍍液配方，改善鍍層內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)，減少鍍層異常脫落因素。
2、對(duì)工件的加工效率問題
由于金剛石工具是以其表面密布的金剛石微切刃來實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄鐵的加工，因此，使用中易出現(xiàn)切刃被切屑堵塞或磨鈍而影響效率的情況，為解決這一問題，采取如下設(shè)計(jì)：
（1）選用高品級(jí)粗顆粒金剛石單晶作為切削刃；
（2）通過控制增厚時(shí)間控制金剛石顆粒在鍍層中埋入深度，確保平均出刃高度0.1mm以上；
（3）優(yōu)化電鍍工藝，采用鍍液循環(huán)、過濾、仿形陽極等手段，改善電場(chǎng)中電力線的分布狀態(tài)，使鍍層平整，減少金屬瘤出現(xiàn)。
3、安全問題
采用優(yōu)質(zhì)鋼板，設(shè)計(jì)合理結(jié)構(gòu)形式，消除應(yīng)力集中情況，從而避免了使用中基體碎裂。
實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用
基于上述原理，設(shè)計(jì)制造了適應(yīng)不同作業(yè)場(chǎng)合的金剛石工具：
1、金剛石鋸片
該產(chǎn)品采用優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，用于鑄鐵件的冒口、鑄管、活塞環(huán)等的切槽、切斷工序。
基體采用退火合金鋼板，切刃采用MBD12級(jí)40/45粒度金剛石單晶，為防止鋸片在作業(yè)中基體被劃傷影響使用，在基體兩側(cè)面二次鍍覆RVD70/80金剛石單晶保護(hù)片。
該產(chǎn)品進(jìn)行如下條件的切斷實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)機(jī)：固定式切機(jī)RC-16型 功率：2.2KW 主軸轉(zhuǎn)速：1900r/min
切斷對(duì)象：QT40-17 直徑30mm 退火硬度HB230
實(shí)驗(yàn)方式：載荷：2Kgf 無冷卻 、切斷
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
應(yīng)用表明，該產(chǎn)品壽命相當(dāng)于同規(guī)格樹脂切割片的50-80倍，且操作方便、安全性高、勞動(dòng)強(qiáng)度低。
外觀及規(guī)格如下圖：
2、金剛石磨片
該產(chǎn)品用于鑄鐵件冒口清理，飛邊、棱刺的清除等作業(yè)中。
基體采用冷軋鋼板，模壓成型后精加工而成。磨料選用MBD8品級(jí)40/456粒度。
應(yīng)用表明，該產(chǎn)品壽命相當(dāng)于同規(guī)格樹脂鈸型砂輪的30-50倍，且安全性極高。
外觀及規(guī)格如下圖：
3、金剛石鉆頭
用于特殊情況下鑄鐵管的取芯鉆孔作業(yè)中。
基體采用45鋼管材，磨料選用MBD8品級(jí)40/456粒度。
應(yīng)用表明，該產(chǎn)品特點(diǎn)是高效、安全性極高
外觀及規(guī)格如下圖：
結(jié)論
經(jīng)合理設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，證明可以采用優(yōu)化工藝的金剛石工具對(duì)鑄鐵材料進(jìn)行加工，該類工具表現(xiàn)出良好的使用性能。
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