金刚石工具制造设备的发展现状.doc

金刚石工具制造设备的发展现状 您的查询字词都已标明如下：砂带磨弧机 (点击查询词，可以跳到它在文中首次出现的位置) (百度和网页/UploadDrivers/200510713825972.pdf的作者无关，不对其内容负责。百度快照谨为网络故障时之索引，不代表被搜索网站的即时页面。)9 Abrasives News NO.5.2003 金刚石工具制造设备的发展现状 郑州磨料磨具磨削研究所 曲茂章 杨晓枫 金刚石工具是将人工合成的金刚石与不同结 合剂通过混料,成型,烧结等工艺方法,制造出具 有一定形状的金刚石工具如:砂轮,磨轮,锯片,珩 磨条,拉丝模等.是提高产品质量,提高工作效 率,降低工人劳动强度,提高经济效益的有效工 具.广泛用于机械,石材,建筑,交通,机场等行 业. 随着我国改革开放的深入及加入WTO后,我 国超硬材料合成设备技术及工艺水平的大幅度提 升,我国已成为金刚石生产大国.其价格也大为 降低,使金刚石工具得以飞速发展.因此许多大 专院校,研究院所及企业都自行研制出不少新型 的金刚石工具和专用设备.使超硬材料的应用范 围逐步扩大.现以我所为例简单介绍金刚石工具 制造设备的发展状况. 一,金刚石混料设备 金刚石混料设备是将金刚石与结合剂(如:各 种金属粉末,树脂)进行充分混合.使其分布均匀, 以利于制造质量稳定的产品. 1,摇摆式混料机 J奎l一摇摆式混料机 这种混料机(见图一)机构比较复杂,采用主 动和从动的两组连杆机构,由电机经减速机构带 动,形成三维空间的摇摆动作,使混料桶(瓶)一边 旋转一边作上下,左右摆,整体摇摆的动作速度在 100r/rain左右,并可进行无级调速,其运动轨迹象 舞厅中的彩灯.由于该机构比较复杂,制作精度 高,安装调整难度大,虽混料效果较理想,但只有 一个混料装置,混料量较少,价格也比较高,一般 常用于试验室或小批量生产中使用.主要性能指 标为: 1)电源: 220V,50HZ 2)电机功率:200W 3)混料量: 1Kg 4)外形尺寸:600mm X 600nlln x 300ram 5)重量:80kfg 2,滚筒式混料机 这种混料机构简单(见图-).它有两只与轴 成45.布置的方桶,通过电机驱动作近似三维的旋 转运动.将装有金刚石和金属粉末的塑料桶(一 般为金属粉末的包装桶)放入方桶内,随其一起转 动,为了不使物料在桶内产生有序滑动,桶内装有 各种规格的搅拌物(如自行车链条)以造成混料物 不时改变滑动的方向和位置.达到混料均匀的目 的.这种混料机采用直流电机驱动,可控硅无级 调速,并具有时间设定及自动正,反转功能.操作 简单,装卸料方便,成本低廉,混料量大等特点. 主要技术指标为: 1)电源: 2)电机功率: 3)混料量: 4)调速范围: 5)外形尺寸: 6)重量: 380V.50HZ 0.8KW 34 X 2Kg 2010or/rain 1200mm X 500mm x400rain lOOkfg 图二滚筒式混料机 二,金刚石工具烧结压机 1,概况 烧结压机是一种金刚石工具制造专用压机, 可以烧制妇00一奶500nun切割锯片金刚石刀头, 小型整体金刚石切割片,金刚石珩磨油石,金刚石 拉丝模等产品. 烧结压机的规格,型号很多,但其工作原理都 是一样.将在混料机中混合好的金刚石,结合剂 等混合料,按一定的重量称好装入石墨模具中(见 图三,以金刚石切割片刀头为例),放人带有电极 维普资讯 2003年第5期 磨料磨具通讯 l0 的上,下压头中通过液压系统对其施加一定的压 力,然后接通加热电源,将低电压(46V),大电 流(几千安至一万多安),通过电极压头传到受压 工件模具上,由于石墨模具及含有金刚石金属粉 料的工件是具有低内阻的导体,故大电流通过会 使其内阻发热,而产生热量(Q热=o.2412r内田),最 后可形成高达1000cI=左右的高温,使金属结合剂 在高温下熔融,在压力下,经过一定的时间与金刚 石紧密结合在一起,就产生出了所需产品. 图三石墨模具 在烧结压机中生产出的产品,是一次性加压, 成型,烧结,因此,工艺简单,热效率高,质量好,周 期短(一般一次烧结工艺15rain),因此是金刚石 工具行业最广泛使用的生产设备.其典型的总体 结构(见图四).压机的压力规格一般都有150KN (15tf),250KN(20tf),1MN(1ootf)等,加热功率有 30KVA,50KVA,60KVA,100KV,120KVA等. 图四烧结压机结构图 当前国内较先进的烧结压机都采用了红外测 温技术,PC可编程控制器智能化温控仪,可控硅 功率元件,彩色显示等技术,实现温度,压力曲线 的预设定,并适时显示,跟踪压力,温度曲线,具有 自动化程度高,操作方便,控温精度高等特点. 2,RYJD(E)型烧结压机 RYJD(E)烧结压机(见图五)是我所为金刚 石制品和其它超硬材料制品生产而设计制造的专 用设备,具有设计合理,结构新颖,工作可靠,效率 高,操作方便等优点.RYJD(E)烧结压机,可根 据制品的生产工艺要求使压制和烧结同步进行, 可按给的工艺过程对生产过程实行半自动化控 制.RYJD(E)烧结压机分为液压主机和电器控 制柜两部分,液压主机部分,为下压式四柱压机. 具有刚性好,平行度高等特点,液压系统由专门设 计的组合油泵,集成阀,高强度油缸组成,与电气 控制配合可完成压机的快速前进,升压,回程等动 作.具有高效,低耗,可靠性好等特点.电器柜 中,安装有特种大电流变压器,测量及控制仪表. 继电器控制电路,能可靠的完成动作程序,动作显 示,及过载保护,同时与热电偶,温控仪及大功率 接触器,电接点压力表组成的控温控压系统,能完 成压力及温度的无级调节.主要技术参数为: 图五RYJD(E)型烧结压机 1)额定压力 150KN 2)加热功率 50(30)KvA 3)加热电流8000(6000)A 4)电 机0.75KW 5)压头使用面积200200咖n2 6)加热工件截面积80(50)cm2(1000C) 7)冷却水 20L/rain(20) 8)控制方式继电器 9)保压补压 自动定点控制 lo)升温速度两挡可调 11)保温控制 自动定点控制,控温精度2% l2)保温时间099tdn(099s)任意调整 13)外形尺寸主机6705701700rmn 电气柜7807801800rmn 14)设备总重量1000(980)Kg 3,RYJ一2000(2000A)型烧结压机 RYJ一2000(2000A)烧结压机(见图六)是我所 为金刚石制品和其它超硬材料制品生产而设计制 造的高档专设备.具有设计合理,结构新颖,工作 可靠,效率高,操作方便等特点.RYJ系列压机, 可根据制品的生产工艺要求对压制和烧结同步进 行,可按给定工艺过程对生产过程完成半自动化 控制 压机的主机部分为下压式四柱油压机,具 维普资讯 Abrasives News NO.5.2I)cI3 有刚性好,平行度高等特点.液压系统由专门设 计的组合油泵,集成阀,高强度油缸组成,与电气 控制配合可完成压机的前进,升压,保压,回程等 动作.具有高效,低耗,可靠性好等特点. 图六 RYJ一2000(2000A)烧结压机 电气柜中,安装有特种大电流变压器(2000 型为50KVA,2000A型为60KvA),测量及控制用 仪表.RYJ一2000(2000A)型烧结压机采用微电脑 程序控制,可设定十条工艺曲线,每条曲线可予置 十步温度,压力,时间值.能可靠地完成动作程 序,动作显示,故障检测及保护,与装有微电脑的 智能温控仪,远红外测温探头(热电偶),大功率可 控硅控制系统及压力变送器,电液比例压力控制 阀组成精密的温度,压力系统,使其生产过程中温 度可按设定的曲线进行.压力由电液比例阀控制, 按予置的不同的压力值,跟随温度自动转换.装 有彩色显示屏,可适时显示压力和温度曲线,其较 高的自动化程度使得操作方便,工艺稳定性更好. 其主要技术参数为: 1)额定压力:150(250)KN 2)额定油压:20MPa 3)压头面积:200200(250250)mm2 4)加热工件截面积:80em2,加热温度超过 1000 5)加热功率:50(60)KVA 380V,50HZ 6)加热电流:8OO0(10000)A 7)电机功率:0.75KW 8)测温元件:热电偶K号及远红外测温探头 9)冷却水:20升/分(30) 10)控制方式:可编程控制器控制工作程序, 进口电脑智能温控仪,可控制10段温度曲线,三 级压力预置,自动切换 11)外形尺寸:7501300 X 1700(11001360 1750)mill 12)设备净重:1000(1200)l(g 4,RYJ一2000K型真空烧结压机 RYJ一2000K型真空烧结压机(见图七)采用 单片机控制,具有予置十条工艺曲线的功能,每条 曲线可予设十段温度,压力,时间值.能可靠地完 成动作程序,动作显示,故障检测及保护,与智能 温控仪,远红外测温探头及大功率可控硅组成精 确的控温控压系统,使其生产过程中温度曲线可 按设定的曲线进行,压力由电液比例阀控制,可分 档设定,跟随温度自动转换.配有远程通讯接口 及监控软件可将生产过程工艺参数及热压烧结曲 线送达微机记录备案,为分析工艺过程,调整修改 工艺参数提供依据.配有真空泵可对加热区进行 抽真空,还可以按照工艺要求通入保护气体,以保 证工件的烧结质量.主要技术参数为: 图七RYJ一2000K型真空烧结压机 1)额定真空度10-1托 2)额定压力250l(N 3)额定油压20MPa 4)活塞直径行程,b125260mm 5)压头尺寸250250mm 6)最小模具高度 120ram(压制后) 7)最大模具高度180mm 8)加热功率60KVA 9)测温元件红外测温 10)电机功率0.75KW 三,金刚石锯片刀头磨弧机 磨弧是对金刚石锯片刀头的圆弧面进行磨削 加工,是生产金刚石锯片生产工艺流程中一项重 要的工序,目的是使金刚石锯片基体和刀头的两 个弧面尽可能一致,使焊接面积达到最大限度,特 别是激光焊接的金刚石锯片对刀头的圆弧面要求 更高,其加工质量好坏直接影响锯片的焊接强度, 进而影响锯片的使用性能和寿命.良好的圆弧面 可以提高焊接强度,防止脱齿,提高锯片的几何形 状和尺寸精度,降低锯片的偏摆. 1,MHRI型砂轮磨弧机 MHRI型砂轮磨弧机(见图八)将金刚石锯 维普资讯 2003年第5期 磨料磨具通讯 l2 片刀头固定在由电机经过减速机驱动的摆杆机座 上以25次/rain的速度摆动,另一电机驱动砂轮 旋转可对刀头的内圆弧面进行磨削,使其内弧面 与锯片基体的外弧面尽可能一致.通过调整摆杆 的长度可实现对不同弧面的加工.其主要技术指 标为: 1)刀头加工半径范围R150800mm 2)一次装夹工件610个 3)砂轮转速 1400r/rain 4)摆杆速度25次/min 5)进给速度手动 6)电机功率0.75KW+0.55KW 7)电压380V,50HZ 8)外型尺寸 1600mm600mln1450mm 9)重量llOOkgf 图八MHRI型砂轮磨弧机 2,SJ系列砂带磨弧机 sJ系列激光焊金刚石锯片刀头砂带磨弧机 (见图九)是生产高档金刚石锯片的必备设备,该 机采用高档全树脂砂带作为磨削工具,依靠改变 接触轮的大小可以对不同直径的金刚石锯片刀头 的内圆弧进行磨削,以达到其与金刚石锯片基体 外圆弧吻合的目的.该机由电机直接驱动砂带旋 转,通过接触轮,张紧轮将砂带张紧.具有结构简 单,运转平稳,操作方便等特点.SJ一105型激光 焊金刚石锯片砂带磨弧机的技术参数为: 图九SJlO5型砂带磨弧机 1)加工锯片刀头范围:夺l05 600mm 2)电机功率:2.2KW,50HZ 3)砂带规格(两种): 240050mm A60(夺340以下) 285050mm A60(夺390以上) 4)砂带速度:23m/s 5)驱动轮直径:150mm 6)调偏轮直径:160mm 7)接触轮直径: 0一590mm 8)外型尺寸:24O0800800mm 9)机器重量:500kg 四,便携式高频焊机 XGP型高频感应加热焊机(见图十)是我所开 发出的一种超小型便携式晶体管高频焊机,目前 有15KVA和20KVA两种规格.该机专为金刚石 锯片刀头的高频焊接而设计,同时也可用于硬质 合金锯片锯齿焊接;普通硬质合金刀头,刀具,钻 具的钎焊;齿轮,轴类等小件金属零件的热处理; 一般金属材料的感应纤焊及少量金属材料的熔 炼.该产品是采用国际先进的电力电子技术而开 发生产的高科技产品.主电路采用大功率MOS. FET器件,控制电路设计先进,输出电流数字显示 直观,准确,保护电路声,光报警,并具有手动 自动定时操作功能.该机具有以下特点: 1)高效节能.15KW的功率,焊中1.6m的金 刚石锯片刀头只需1015s. 2)设备体积小,重量轻.该产品的体积和重 量比同功率的电子管高频焊机减少了几十倍.重 量为l215kgf,体积250320420(mm)左右. 3)免于安装调试.只需接入220V电源和普 通自来水,按操作说明书就能进行操作,不需要调 试. 4)便于现场操作.由于产品超小型化,用户 能够方便地应用于各种场合. 图十XGP一15高频焊机 XGP一15型高频焊机技术参数为: 1)输入功15KVA 维普资讯 l3 Abrasives News NO.5.2o03 2)输入电压220V10% 3)输出震荡电流200600A 4)输出震荡频率30IOOKHz 5)冷却水压0.050.1MPa 6)外形尺寸400180330mm 7)重量l5 五,金刚石锯片应力校正机 金刚石锯片(锯条)基体应力校正机,俗称碾 压机(见图十一),是石材加工用金刚石锯片(锯 条)基体专用修整设备,它将锯片和锯条基体在生 产和使用中产生的不规则应力集中点,经过合理 的碾压,使基体内应力重新均匀分布,以调整因应 力集中而产生的变形,增加基体的表面强度,重新 达到基体所需的使用标准.经过碾压的基体既不 会改变原有的基体形状,也不会造成新的变形,从 而提高锯片的使用寿命和耐用度,经过调整后的 锯片特别适合在组合锯机上使用.金刚石锯片应 力校正机由液压系统通过油缸驱动一个碾轮进行 加力,由电机通过减速机驱动另一个碾轮旋转,通 过两个碾轮对锯片基体进行合理的碾压,使锯片 基体的内应力进行重新分布,达到调整应力的目 的.JYX系列金刚石锯片应力校正机调整范围 (上接第2页)量,只需要Qgf=0.8 Z/(rainmm)的 磨削液流量就可以了.而当磨削液流量提高到 20 z/min30 z/min时,残余应力则没有进一步 下降,所以过分增大磨削液流量是没有必要的. 户 /, t , 柏怖 镌 , r 图9直向型导板磨削液喷嘴 供液时的残余应力图线 五,结束语 由于CBN砂轮高效磨削应用的不断扩大,并 取得了很好的效果,所以有关CBN砂轮高效磨削 用磨削液及其供液方法的研究正在广泛进行之 中,以上介绍的主要是磨削液的选用,水基磨削液 的开发和供液方式方面的新的研究情况,除此而 外,还有另外一些研究方向应引起关注,例如固体 宽,使用方便.jYX一2型金刚石锯片应力校正机 主要技术指标如下: 调整范围 2o0800mm 额定压力0.230KN 液压油压力0