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    先進(jìn)高效刀具是制造業(yè)提高加工生產(chǎn)率和產(chǎn)品表面質(zhì)量的重要因素之一。在高檔數(shù)控加工中心上，可利用一把高效復(fù)合刀具替代多把單一功能刀具，按照加工程序自動(dòng)完成復(fù)雜形狀工件的加工，對(duì)提高生產(chǎn)效率、表面質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本起到極好的效果。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，采用先進(jìn)高效刀具能顯著提高切削效率，有可能使零件的生產(chǎn)成本下降10%-15%，即使購(gòu)買(mǎi)先進(jìn)高效刀具所需費(fèi)用提高了50%，反映在零件生產(chǎn)成本上也僅為1%左右，即刀具費(fèi)用的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生產(chǎn)成本的下降。同時(shí)，先進(jìn)高效刀具還具有減少換刀時(shí)間、提高產(chǎn)品質(zhì)量等各種益處。因此，綜合進(jìn)行考慮，使用先進(jìn)高效刀具對(duì)提高加工效率、降低生產(chǎn)成本效果十分顯著，研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的先進(jìn)高效刀具是今后機(jī)械加工的發(fā)展趨勢(shì)之一。

    對(duì)高效刀具進(jìn)行磨削加工時(shí)，當(dāng)?shù)毒叩牟牧稀⒔Y(jié)構(gòu)和形狀以及磨床選型等確定后，砂輪就成為決定加工成敗的重要因素。砂輪技術(shù)含量的高低和質(zhì)量的好壞，決定了能否生產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求的高品質(zhì)刀具。

    特殊金屬結(jié)合劑強(qiáng)力開(kāi)槽金剛石砂輪(METROX)

    眾所周知，2007年以前，歐洲和日本在硬質(zhì)合金刀具的開(kāi)槽加工中，大都使用超高溫樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪，并采用傳統(tǒng)的大切深、小進(jìn)給磨削工藝。由于樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪的局限性，切深越大，磨削阻力就越大，磨削過(guò)程中產(chǎn)生的磨削熱也越多，影響了刀具開(kāi)槽的加工效率和刀具表面質(zhì)量。為了解決上述問(wèn)題，2007年，歐洲開(kāi)始對(duì)工具磨床和金剛石砂輪進(jìn)行新的優(yōu)化。在磨床方面，提高了機(jī)床本身的剛性和功率(最大功率已達(dá)到37千瓦);在金剛石砂輪方面，研制出適合大切深、大進(jìn)給的強(qiáng)力開(kāi)槽磨削砂輪，與大功率工具磨床配合使用，使生產(chǎn)效率成倍提高，獲得了很好的效果，并在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用。

    2007年以前，由于日本市場(chǎng)的特點(diǎn)和工藝設(shè)備的限制，仍然大量使用超高溫樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪。雖然該砂輪磨削精度高、表面光潔度好，但由于磨床功率小(一般都在10千瓦以下)，因此每次進(jìn)給的切深也小，導(dǎo)致開(kāi)槽加工效率低，難以滿足不斷增加的市場(chǎng)需求。

    2007年以后，日本Oriental公司和上海中羽公司根據(jù)國(guó)際高速磨削加工發(fā)展趨勢(shì)以及中國(guó)刀具市場(chǎng)的需求，研究開(kāi)發(fā)了適合大切深、大進(jìn)給磨削硬質(zhì)合金刀具的特殊金屬結(jié)合劑強(qiáng)力開(kāi)槽金剛石砂輪(METROX)。該砂輪采用特殊金屬結(jié)合劑，解決了一般金屬結(jié)合劑砂輪在磨削硬質(zhì)合金時(shí)產(chǎn)生“金屬對(duì)抗性”的問(wèn)題，大大提高了硬質(zhì)合金整體刀具的開(kāi)槽加工效率。該砂輪圓盤(pán)砂磨削開(kāi)槽的一次切深可達(dá)4mm，在此切深下，該砂輪的開(kāi)槽進(jìn)給速度可達(dá)90-120mm/min。而在相同的磨削深度下，超高溫樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪的進(jìn)給速度最多只能達(dá)到50mm/min，如果進(jìn)給速度大于該值，產(chǎn)生的磨削高溫就會(huì)造成油霧，導(dǎo)致無(wú)法正常連續(xù)加工。

    用METROX砂輪進(jìn)行開(kāi)槽加工時(shí)，由于磨削阻力小，磨削溫度低(經(jīng)測(cè)試，磨削時(shí)砂輪表面溫度為30℃-70℃)，因此工件不會(huì)產(chǎn)生裂紋、燒傷和熱變形。同時(shí)，由于砂輪損耗小，延長(zhǎng)了砂輪的修整周期和使用壽命。由于特殊金屬結(jié)合劑的特性，該砂輪的耐磨損性極佳，并能長(zhǎng)時(shí)間保持砂輪的鋒利狀態(tài)。

    METROX砂輪可以采用很高的進(jìn)給速度，例如：在磨削直徑12mm、30°螺旋角、槽長(zhǎng)26.5mm的三槽硬質(zhì)合金刀具時(shí)，當(dāng)磨削深度4.0mm、砂輪線速度16mm/s時(shí)，進(jìn)給速度可達(dá)90-120mm/min;在磨削直徑16mm、30°螺旋角、槽長(zhǎng)50mm的四槽硬質(zhì)合金刀具時(shí)，當(dāng)磨削深度3.2mm、砂輪線速度為16mm/s時(shí)，進(jìn)給速度可達(dá)130mm/min。

    超高溫樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪的性能改進(jìn)

    雖然超高溫樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪的加工效率低于METROX砂輪，但由于該砂輪結(jié)合強(qiáng)度高、生產(chǎn)周期短、加工成本低，特別是在磨削刀具刃口時(shí)不易造成崩刃，并能根據(jù)使用要求，修磨成各種形狀復(fù)雜的成型砂輪，因此在生產(chǎn)中仍被長(zhǎng)期廣泛使用。如何進(jìn)一步改進(jìn)此類(lèi)砂輪的磨削性能，也成為當(dāng)前的一項(xiàng)重要工作。

    隨著刀具設(shè)計(jì)、制造和使用技術(shù)的快速發(fā)展，以及刀具產(chǎn)量的不斷增加，目前，超高溫樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪仍不能完全滿足大批量生產(chǎn)刀具的要求，其數(shù)量和質(zhì)量仍有進(jìn)一步發(fā)展的空間。為此，上海中羽公司正在進(jìn)一步研究如何提高這種砂輪的磨削性能，特別是對(duì)結(jié)合劑的耐磨性、結(jié)合劑與金剛石磨料的結(jié)合強(qiáng)度和自銳性等進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究，取得了較大進(jìn)展。試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的砂輪磨削效率可在原有基礎(chǔ)上提高大約20%，砂輪壽命可提高大約50%。