1.砂輪的傳統加工方法有哪些缺點？

砂輪經過焙燒和固化等工序后，其尺寸、形狀和各表面相互位置精度，均達不到使用的技術要求，必須經過車削、研搓和磨削。使用砂輪的單位也因生產急需和砂輪的規格與使用要求不符，也須車削。由于客觀技術原因，國內外大都采用傳統的刀碗來車削。在用它加工的過程中，砂輪以較高的線速度(300～400m/min)帶動淬火的45號鋼薄壁刀碗旋轉，并進行走刀，將砂輪的多余量去除。由于被加工的砂輪與刀碗高速旋轉，造成加工中的粉塵和噪聲很大，切削深度和進給量很小，故加工效率低和綜合成本高，操作者勞動強度大。如采用大顆粒金剛石刀具，價格昂貴，而且由于金剛石的抗彎強度低，切削中易損壞，造成用它切削砂輪時的切削深度和進給量很小，一般只在精加工時采用。

2.采用人造聚晶金剛石復合片刀具切削砂輪有哪些特點？

人造聚晶金剛石復合片(PCD)，是20世紀70年代研制成的一種超硬刀具材料。用它制成的刀具，被用來切削各種有色金屬和非金屬，而且可以用來切削砂輪。在用它切削砂輪時，有以下特點：

(1)有很高的硬度和耐磨性：聚晶金剛石層的硬度一般在HV7000～9000，而且各方向一致，是一般砂輪磨料硬度的2～4倍。用它切削砂輪的耐用度很高，其體積磨耗比可達1/1300萬。

(2)有很高的抗彎強度：金剛石的抗彎強度為210～490MPa，而PCD刀片的聚晶層下面有較厚的抗彎強度較高的硬質合金支承，其復合抗彎強度可達1500 MPa，所以在切削過程中，不產生崩刃或斷裂。

(3)砂輪在切入切出時易崩邊：用較大主偏角的刀具切削砂輪時，切入切出處易崩邊。為了解決這一問題，采用圓形刀片，改變了主偏角，使切入切出平穩。在進給量為1～1.5mm的情況下，未發生崩邊現象。

(4)切屑呈粉末狀：切削砂輪的切屑呈粉末狀，刀具磨損的形式是后刀面磨損，主要承受砂輪磨料的磨損。

(5)切削力和切削溫度較低：金剛石有高的導熱系數，為硬質合金的1.5～9倍，為銅的2～6倍，使切削區的溫度很快傳出。因此，用PCD刀具切削樹脂結合劑或陶瓷結合劑砂輪的溫度，比切削金屬低許多倍。

3.怎樣用PCD刀具切削砂輪？

用PCD刀具來切削硬度達HV2000～4000的砂輪，如同用刀切豆腐一樣容易，這說明PCD刀具用來切削砂輪比較合適。

(1)刀具：利用PCD刀片制作成如圖15-1和圖15-2所示的機械夾固車刀，用來車外圓、內孔和端面。它的縱向和橫向前角為-10°，后角為10°。一律采用圓形刀片，使切入切出平穩，砂輪不崩邊。

(2)切削用量：通過實踐，PCD刀具車削砂輪的切削用量，一般采用νc＝ 25～40m/min，ap＝4～5mm，f＝1～1.5mm/r。

(3)除塵：用刀具車削砂輪時的粉塵不可避免。用PCD刀具切削砂輪時的粉塵，遠遠低于傳統的刀碗擠壓。為了防止粉塵飛揚，可以采用噴水霧的辦法。

在20世紀80年代初，開始用PCD刀具車削砂輪，采用上述的刀具與切削用量，就成功地車完了內孔小于150mm、厚度120mm的50片砂輪。這時的PCD刀頭一邊磨損不到0.5mm，反映出這種刀具用來切削砂輪的耐用度很高。

4.用人造聚晶金剛石復合刀片修整砂輪有哪些特點？

將人造聚晶金剛石復合刀片(PCD)做成如圖15-3所示的工具，用來修整磨刀機上的砂輪，顯示出比其他修整工具突出的特點。

(1)刀片耐磨使用壽命長：由于PCD刀片硬度很高，耐磨性非常好，用它來代替傳統的齒形片砂輪修整工具和金剛石筆來修整砂輪，一般的情況下，一個機加工車間用一個PCD刀片來修整磨刀機上的砂輪，可以使用一年以上，而修整的成本只有原來的1/10。

(2)修整后的質量好：用此工具修整好的砂輪十分平整，徑向跳動很小。用它修整好一個砂輪，只需一分鐘左右，其效率是齒形片修整工具的5倍以上。

(3)節約砂輪：此工具修整時，只修整去跳動和不平處的高點，對低點修整去的很少，可以節約砂輪。

(4)使用方法：用手握住工具柄，將手柄前端的定位平面靠在砂輪機磨刀托板上，略微松開前部的緊固螺釘，用手旋轉后部的調整螺釘，使刀片接觸旋轉的砂輪后，再視情況吃刀，然后將工具左右移動(走刀)，這樣反復幾次后，即將砂輪修好。

5.硬質合金有哪些切削特點？

硬質合金在人們頭腦里的概念是它非常硬而脆，用來作刀具材料、模具等耐磨零件，加工它的方法，只能采用磨削。由于超硬刀具的出現，硬質合金也可用刀具來切削，其特點如下：

(1)硬度高、脆性大：硬質合金的硬度為HRA85～92.5(HRC67～81)，比一般淬火鋼的硬度高出HRC20，所以切削時極為困難。它沒有塑性，而且脆性很大，受切削力和刀具的擠壓，切入切出處極易崩邊。

(2)切屑呈粉末狀：由于硬質合金脆性很大，所以切屑全呈粉末狀，根本不產生積屑瘤，已加工表面粗糙度容易達到。

(3)導熱系數較高，切削溫度較低：硬質合金的導熱系數為17～88 W/(m·K)，平均比淬火鋼高15倍，所以切削溫度比淬火鋼低得多。

(4)切屑與刀面接觸很短：切削硬質合金時，切削力集中在刃口附近，容易造成刀具崩刃。刀具磨損的主要形式是后刀面磨損。

6.怎樣用PCD刀具車削硬質合金？

硬質合金的加工，一般采用綠碳化硅、碳化硼砂輪和金剛石磨輪來磨削加工，也可采用PCD刀具進行切削加工。

切削時的刀具幾何參數是：γo=-5°～0°，αo=8°～10°，kr=30°～45°，k′r=8°～10°，rε=0.8～1.5mm。

用PCD刀具切削硬質合金時的切削用量是：νc=25～35m/min，ap=0.1～0.5mm，f=0.1～0.15mm/r。切削YG15或YG20時取大值。

切削時為了防止因硬質合金脆性大而崩邊，在切入切出處要適當減小進給量或先在此處倒一個角，并要使刀刃鋒利。在切削過程中，可選煤油作切削液。

7.用PCD刀具加工模具用硬質合金有哪些優越性？

(1) 改善沖模的強度特性和使用性能：用PCD刀具切削鎢鈷類(YG15、YG20)硬質合金沖模時，加工表面產生較大的殘余壓應力，可改善模具的強度特性和使用性能。如用綠碳化硅砂輪磨削，磨削時產生的高溫，使工件表面產生退火層、微裂紋和殘余拉應力，影響磨具的使用性能。

(2)提高加工效率：如用美國通用公司生產的PCD刀具，它的縱、橫向前角均為-5°，后角為5°，車削硬度為HV1204的鎢鈷硬質合金，在νc＝28～56m/min、ap=0.5mm、f=0.25～0.35mm/r、采用乳化液的情況下，金屬切除量為3.5～8cm³/min，其切削效率高于現在使用的其他加工方法。

(3)有較高的刀具耐用度：用日本住友電器公司生產的DA200、DA150和DA100的PCD刀片車削YG15硬質合金，在νc＝15 m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r的情況下，用DA100這種粗晶粒和細晶粒混合組織的刀片，耐用度為30min，后刀面只磨損了0.2mm。

8.用CBN刀具切削硬質合金的實例有哪些？

采用CBN刀具切削硬質合金(YG15、YG20、YG25)，可以代替電物理加工、金剛石刀具切削和金剛石磨輪磨削。

(1)鏜孔：在硬質合金襯套上鏜孔，精度為IT6～IT8，表面粗糙度Ra為1.6～0.8μm。切削用量是：νc＝15m/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.1～0.15mm/r。刀具幾何參數是：γo=-5°，αo=6°～8°，κr=45°，κ′r=15°，rε=0.5mm。用CBN刀具鏜孔的效率比用金剛石磨輪磨削高10倍左右。

(2)車外圓：用CBN刀具在φ40mm、長100mm的硬質合金沖頭上，切去3.5 mm余量，只需25min，如用金剛石磨輪磨削，則需要215min。

(3)斷續車削：CBN刀具不僅可以連續車削硬質合金，而且可以進行斷續車削。如斷續車削YG20、YG25的硬質合金套筒時，νc＝30m/min，ap=0.35mm，f=0.034mm/r。刀具的幾何參數是：γo=-6°，αo=8°，κr=45°，刀具的耐用度為6.5min。

用PCD和CBN刀具切削加工精度特別高的零件是困難的，還是要用金剛石磨輪磨削。這是因為切削硬質合金時的徑向分力FP 很大，導致刀具發生退讓。當νc=10m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r、后刀面磨損0.05mm時，FP為400N左右；VB＝0.1mm時，FP=700N；VB＝0.2mm時，FP=1300 N。因此，用超硬刀具切削硬質合金，必須選用工藝系統剛性好的工藝條件，而且也只能加工精度為IT6左右、粗糙度大于0.8μm的零件。

9.怎樣對磁鋼進行磨削？

磁鋼是磁合金的總稱，是現代最重要的永磁材料。它具有良好的磁性，在機電工業中得到廣泛的應用。常用的磁鋼有Al—Ni—C05和Al—Ni—C08兩種，通稱為五類磁鋼和八類磁鋼。

(1) 磁鋼的磨削特點：它具有硬脆的性能，在磨削過程中易產生碎裂、燒傷和崩邊等現象，特別是在砂輪行出工件時最易產生。五類磁鋼比八類磁鋼的加工性稍好一些，而八類磁鋼的磨加工性就十分困難。八類磁鋼的晶格有明顯的方向性和定向導熱性，在磨削過程中所產生的缺陷與結晶方向有密切關系。當磨削方向與柱狀結晶組織方向一致時，磁鋼平面的銳邊，幾乎不產生崩邊現象，即使有也相當小。當磨削方向與柱狀結晶組織方向相垂直時，在砂輪出口處就會崩邊，嚴重時會造成片狀剝落。所以磨削磁鋼與磨削其他材料不一樣，磨削時必須注意。

(2)磁鋼的磨削：應選用綠色碳化硅或氧化鋁為磨料，粒度為46號～60號，硬度為軟2和中軟1的大氣孔砂輪。另外，還可以采用在碳化硅砂輪開槽的間斷磨削(參考本書基礎知識第72和73題)。在磨削時應采用微量進給，加大冷卻液沖洗。為了防止在砂輪行出時工件崩邊，可在工件兩端接合兩塊普通鋼的防護板，如圖15-4所示。在磨削過程中，必須保持砂輪鋒利，使砂輪與工件接觸時發出“ 沙沙”的聲音。當砂輪與工件接觸時發出“嗡”聲時，就必須修整砂輪，否則會因砂輪變鈍，而產生燒傷等缺陷。砂輪大于工件覆蓋面時，必須加大冷卻液的沖洗，加速散熱，并減少工件的進給量，防止砂輪對工件的瞬間沖擊以提高了工件表面質量。