树脂磨具的结合剂配方设计

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（1）普通树脂结合剂的配方设计

普通树脂磨具是指刚玉系、碳化硅系各种磨料的树脂磨具。树脂结合剂的配方谁及就是为了确定设定性磨具磨料、结合剂、填料、辅料之间的比例关系。常用以磨料质量为100份，其他材料按展磨料百分比表示法和已构成磨具各组分原材料的总质量为100份，每种原料占总质量的百分数的表示法。普通树脂磨具的基本要素是磨料种类与力度、磨具硬度、结合剂量、磨具组织、成形密度或压强。树脂磨具配方基本规律是要控制好：磨料种类与结合剂量的关系；磨料粒度与结合剂的关系；成形密度与磨具硬度关系；结合剂量与磨具硬度的关系。

在粒度和成形密度相同的条件下，要制成相同强度等级的磨具，SiC磨料所用结合剂量比刚玉磨料用的多。在磨具强度（或硬度）、磨料种类和成形密度（压强）相同的情况下，其结合剂量随着磨料粒度号的增加而增加，即磨料越细，所需结合剂越多。在其他条件相同的情况下，混合粒度所有结合剂量比单一粒度要少一些。在磨料种类、粒度和成形密度相同的情况下，增加结合剂量，能提高磨具的强度和硬度。在磨料种类、粒度和结合剂量相同的情况下，随着成形密度的增大，磨具的硬度和强度也提高。调整成形密度是调整磨具硬度和强度的主要方法。尤其是高强度磨具，提高成型密度比调整结合剂量的效果更有效。

（2）超硬磨料磨具树脂结合剂的配方设计

超硬磨料价格昂贵，所以超硬磨具在结构上与普通磨具有很大区别，为了节约超硬磨料，充分发挥金刚石、CBN磨具耐磨性强，使用周期长的优势，因此将金刚石、CBN磨具的工作层制成一薄层镶在磨具非工作层之上，一般金刚石与CBN磨具由基体、过渡层、工作层构成，如图2-7所示。

超硬磨具特有的特性是金刚石、CBN在工作层中的浓度。浓度是金刚石、CBN工作层每立方厘米体积中所含金刚石或CBN质量的对应百分比。金刚石树脂磨具使用的浓度一般为75%左右，CBN磨具一般为75%~100%，成形磨削时为100%~150%。

超硬磨料树脂磨具制造工艺与生产普通树脂磨具基本相同，但在配方和工艺操作上略有不同。配方的特点是填料多、磨料少，工艺特点是热压成型，热压温度酚醛树脂为180℃，聚酰亚胺为225℃，单位压力为30~75MPa，甚至100MPa，固化时间为10~30h。由于超硬磨具结构的特殊性，使得成形磨具和成形操作变得复杂，要求更加细致和严格，图2-8所示是酚醛树脂结合剂金刚石砂轮生产工艺流程；图2-9所示是树脂结合剂CBN砂轮生产工艺流程。

超硬磨具树脂结合剂配方是根据超硬磨具使用性与工艺要求来拟定的，考虑配方中各种原料的性能及配比能不能适合磨削加工质量要求。

树脂结合剂配方设计原则如下。


配方中各数据取决于磨料、结合剂、气孔三者的比例关系，要使三者比例关系搭配合理，必须抓取影响配方的浓度、硬度、磨料粒度几个因素进行分析。

磨料浓度代表了磨料在磨具中所占的体积。浓度高，说明同等体积的磨具中磨料占的体积多，磨削时单位时间内有较多的磨料参与磨削工作。根据磨具三要素的关系，浓度过高，结合剂量减少，对金刚石或CBN把持不牢，易过早脱落，不能充分发挥每颗磨粒的作用，造成磨损快，增加成本；浓度过低，参与磨削的磨料数量少。结合剂量多，则摩擦阻力增加，造成磨削力增加。要根据磨削加工要求选用合适的浓度，根据浓度的大小，选择结合剂量；浓度小时，结合剂量少；浓度大时，结合剂量增加，填料量减少，以增大对磨料的把持力。

磨料粒度决定被加工表面的粗糙度和磨削效率。粗糙度值小时，磨粒使用细粒度。要求磨削效率高，使用粗粒度磨粒。磨粒粒度越细，比表面积越大，所需结合剂量多，气孔率相同的磨具细粒度磨具比粗粒度软。在同一浓度的磨具中，随结合剂用量增加，磨具硬度提高。但结合剂量过多，不但磨具硬度提高很少，且给混料与成形带来较多困难。提高磨具硬度常用增加填料的方法而不用增加结合剂的方法，另外，也可采用增加成形压力使磨具密度（压强）增大。

超硬磨具配方表示方法仍用体积表示法与质量分数表示法，可分别计算出各组分原料的用量。