超硬砥粒の特性が研磨工具の性能に及ぼす影響

Published: 2020-07-28 ソース: Funik

超硬研磨工具(固結研磨工具)は、通常、砥粒、ボンド、気孔の3つの部分で構成されおり、これらは、研磨工具の各性能に重要な影響を与えるため、砥粒、ボンド、気孔は通常、研磨工具の三要素と呼ばれます。超硬研磨工具の三要素のうち、超硬砥粒は、研磨工具を構成する主な原料であり、研磨工具を構成する骨格であり、研磨工具が研削作用を発揮する主な成分であり、研磨工具の表面に露出する多くの角は、 加工工作物の刃先です。研削に使用する超硬砥粒としては、一般的に次のような性質が必要です:①高い硬度と耐摩耗性;②適切な耐破砕性と自生発刃能力を持つ;③高温安定性、研削温度で固有の硬度と強度を維持できる;④被加工材料との化学反応が起こりにくい化学的安定性。超硬砥粒の主要な物理的および化学的特性は、上記の砥粒の特性を決定し、砥粒の品質を判断するための基本的な指標であり、同時に製造プロセスと研磨工具の品質に影響を与える重要な要素でもあります。

(1)砥粒硬度及び研磨工具性能への影響

硬度は、砥粒の研削性能を決定する主要な指標です。 超硬砥粒の硬度は、主に砥粒の結晶構造における粒子間の結合力に影響され、次に結晶形、温度、製造プロセスなどに影響を受け、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素砥粒は、代表的な共有結合鉱物です。研削作業では、砥粒の硬度は被削工作物の硬度よりも高いことを保証しなければならないが、砥粒の硬度は一定ではなく、研削プロセス中に大量の研削熱が発生し、熱の作用により、砥粒の硬度が変化します。したがって、使用温度下では、研磨工具の性能を最大限に発揮させるために、砥粒は一定の熱硬度を維持する必要があります。

(2)砥粒靭性と研磨工具性能への影響

研削中に砥粒は研削力(接線力と半径方向力)と衝撃力の両方を受け、研削力と衝撃力の複合作用下での砥粒の破砕に抵抗する能力は、砥粒の靭性と呼ばれます。超硬砥粒の靭性は、研磨工具の自生発刃能力に影響を与える重要な指標です。砥粒の靭性が高すぎて、研磨加工の時、砥粒が鈍く磨かれた後、研削力の作用で自ら破砕して新しい刃を露出することができないため、研磨工具の研削効率に影響します。逆に、靭性に乏しく、研削力の作用により、砥粒の破砕が早すぎて効果的に研削できないため、効果的な研削を実現するには砥粒の適度な靭性が必要です。

(3)砥粒の耐圧強度と研磨工具の性能への影響

超硬砥粒の耐圧強度は、砥粒が外部圧力に抵抗する能力を指し、これは、砥粒の結晶度、化学結合、粒子形状、および結晶形に関係しています。砥粒の耐圧強度は、砥粒自体の性能と使用中の研磨工具の切削能力に直接影響します。CBNのような高い耐圧強度を持っているということは、過酷な条件下で使用すると粒子が完全に保持でき、粒子を砕きにくいことを意味します。

(4)砥粒の熱膨張係数と研磨工具の性能への影響

超硬砥粒は他の材料と同じ熱膨張および収縮を持っています。 砥粒の熱膨張係数とは、単位温度あたりの砥粒の伸び率を指します。砥粒の熱膨張係数は、主に結晶構造、化学結合強度、化学成分、純度、およびの温度に関係しています。基本的にセラミック研磨工具のビトリファイドボンドの熱膨張係数と一致する必要があります。そうでなければ、焼成過程で特に研磨工具の冷却過程での膨張と収縮が一致しないため、ボンドブリッジに亀裂が発生しやすくなり、研磨工具の強度が低下し、研磨工具に亀裂が発生することさえあります。

(5)砥粒の嵩密度と理論密度、および研磨工具の性能への影響

①砥粒の嵩密度:砥粒の嵩密度には2種類に分けられており、1つは自然嵩密度で、自然状態の砥粒の単位体積あたりの質量を指します。主な影響要素は外界の振動です;もう1つは密嵩密度であり、 外力により完全に振動する砥粒のリアルタイムの嵩密度を指し、粒子の嵩密度と粒子の形状、充填方法、および大粒子と小粒子のマッチングに関係します。 砥粒の形状は球体に属さず、等積形、片状、ストライプ状などがあります。

砥粒の嵩密度は、研磨工具の製造過程において重要な性能指標であり、研磨工具の成形性に影響し、研磨工具の硬度や強度に影響し、最終的には研磨工具の研削性能に影響を与えます。同じ配合方法で、嵩密度が不安定なら、研磨工具の硬度と強度も不安定になります;砥粒の嵩密度が高く、砥粒の強度と硬度も高くなります。ビトリファイドボンド超硬研磨工具では、砥粒の嵩密度の変動が、多くの場合、研磨工具の硬度に影響する重要な要因の1つです。

②砥粒の理論密度:砥粒の理論密度も密度と略称して、ボイドのない砥粒の単位体積あたりの質量を指します。 砥粒の理論密度は、主に砥粒自体の成分と結晶構造によって決まります。

(6)砥粒の化学成分と研磨工具の性能への影響

化学成分は砥粒の性能を決定する主要な指標であり、砥粒の強度、靭性、研削性能、外観色に直接影響します。砥粒の化学成分は、砥粒の性能と砥粒の性能に直接影響を与えます。砥粒の純度が高いほど、その硬度と研削性能が向上し、研磨工具の硬度に対応する研削性能も優れています。ビトリファイドボンド超硬研磨工具にとって、砥粒の性能に対する砥粒の化学成分の影響が特に顕著です。

(7)砥粒の形状とその研磨工具性能への影響

超硬砥粒の形状は比較的に複雑であり、よくあるのは等積形、片状、ストライプ状です。等積形は片状、ストライプ状の砥粒より高い耐圧、耐折性、耐衝撃性を有し、研磨工具の切削能力を高めるため、一般的に磨粒の形状と望まれます。靭性の高い工作物の加工に使用する場合は、等積形の多い粒子を使用することをお勧めします。 砥粒の形状は、主に加工時の破砕方法に関係し、砥粒の耐圧、耐折、耐衝撃強さ及び切削能力に直接影響し、砥粒の嵩密度にも影響します。さまざまな形状の砥粒は、研磨工具の使用性能を向上させるための成形および選択プロセスを通じて改善することもできます。

超硬砥粒は、研磨工具の製造におけるコア原料として、その性能が研磨工具の製造プロセスと性能に及ぼす影響は言うまでもありません。超硬砥粒の性能は、製品の品質指標によって反映され、製品の製造工程や品質検査基準を制御することによって、製品の性能を制御できます。したがって、高性能の研磨工具を準備するには、超硬砥粒の性能と機能をより全面的に理解する必要があります。

 

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