杏彩体育唯一官网:不同类型电镀金刚石工具的研发与应用

　　金刚石电镀砂带是指以电镀镍金属作为结合剂，精选金刚石粉为磨料，由背衬材料、挠性金属基材及有序排布金刚石镀层三个部分组成，背衬材料和柔性金属基材粘结成环形的一种新型超硬涂附磨具产品。与普通磨料砂带相比，具有超硬材料的“硬”和涂附磨具“柔”’的双重特性，其工作层表面有序排布磨削小单元之间的缝隙形成了较大容屑空间，有利于散热，提高了加工质量，砂带柔韧性及排屑的能力，在使用过程中同时具有粉尘少，噪音低的环保优势。

　　现代工业发展中，金刚石电镀砂带以多面刀刃的特殊结构，在工业生产中广泛应用，并享有“万能磨削”的美称誉。随着对工件质量要求的逐渐提高，原有砂带工艺的加工已不能满足严格的标准要求，在工业发达国家，金刚石电镀砂带早已普遍应用于玻璃、石材、陶瓷、复合材料、航天航空、硅材料等硬脆材料的磨抛加工。

　　肖乐银、王进保等通过研究得到了如下结果：可以根据用户的要求制造各种粒度和尺寸规格的产品，同时磨片、手持块和砂圈等各种异形产品繁多，所有产品均可在有水或无水状态下使用，磨削性能卓越，应用面广，性价比高。同时，由于镍镀层对磨料有比较强的把持力，使电镀砂带拓展于cBN领域成为可能，相对金刚石磨料，cBN砂带可应用于钢铁、铁合金等含铁族元素难加工材料的磨抛，特别是高碳钢、合金钢、淬火钢等高硬度钢材表面研磨和抛光，以及要求自动控制、精密与超精密研抛的场合。

　　因此，随着国家高效高精加工要求的提高以及加强环境保护的迫切要求，加之超硬材料行业设备和产品开发水平的不断提高，金刚石电镀砂带将有广阔的应用空间和发展前景。

　　金刚石线年代中期开始，由于线锯加工的切缝窄、厚度均匀、翘曲度较低，而被广泛应用于单晶硅等贵重硬脆材料的加工。根据线锯结合剂种类的不同，线锯主要分为游离磨料和固结磨料两类。游离磨料线切割加工在工业切割领域表现稳定，在光伏产业大尺寸硅片切割领域广泛应用，但其存在加工效率较低且不利于加工更硬的材料、磨浆污染环境严重等问题，因而严重制约了该技术的进一步发展。随着生产的发展，游离磨料线切割技术逐渐被固结磨料线锯切割技术所替代，而其磨料一般采用金刚石。电镀金刚石线锯是一种在镀液中添加一定的金刚石磨料，当镀液中的金属离子在阴极还原成金属，沉积在线锯基体上时，金刚石微粒被包覆进入镀层而成的线性线锯切工具。其比原来的游离磨粒具有更高的耐磨性，同时能够承受较大的切削力和较长的切削时间。

　　金刚石线切割又分为往复式和环形式，往复式金刚石线锯相对于传统的锯片更加细，直径一般不超过0.3mm，切缝很小，但是用于切割更高硬度的脆性材料，往复式金刚石线的切割效率非常低，进刀速度低于0.5mm/min，相对于传统加工没有明显的速度优势。由于进刀速度慢，也难以满足YAG晶体加工的高效率的要求。目前，工业上比较先进的方式还是环形金刚石线切割。

　　金刚石电镀环形线m/s，金刚石线mm，金刚石线mm，相对于往复式，环形式金刚石线倍，加上金刚石线的直径大，可承受的拉力更大，进刀速度可以更快，虽然切缝大(0.8-0.9之间)，和传统的锯片切割机的切缝基本一样，但是切割效率得到极大的提高。理论上，高效率的磨削切割，同时意味着快速的磨损，金刚石线同样很快磨损直至金刚石磨粒被耗尽。

　　作为成形磨削必备的修整工具，各类金刚石滚轮的诞生推进了深切缓进给强力磨削技术的快速发展。因具有修整时间短、使用寿命长、修整精度高、加工零件一致性好等优点，金刚石滚轮广泛用于汽车、航天航空、军工等行业。随着被加工零件复杂程度不断提高，越来越复杂的滚轮应运而生。

　　国内镀法制造的金刚石滚轮精度可达5um，，电镀金刚石滚轮的工作层是电镀层，电镀层是Ni-金刚石复合电镀，该复合层的质量直接决定滚轮的质量。电镀层的质量控制包括机械性能控制和对固结磨料能力控制。电镀层机械性能是指镀层的应力和硬度，电镀层内应力过大会使滚轮出现裂纹、掉块，硬度过低会降低沉积层对金刚石的把持能力，导致金刚石磨粒过早脱落，降低使用寿命。而且由于其特殊性，电镀时阳极和型腔距离接近，尖端效应严重，当近阳极的厚度是磨料尺寸的好几倍时，远阳极位置的镍层还未将磨粒完全包裹住，各位置厚度严重不均匀，这大大延长了滚轮的电镀时间，降低了滚轮的电镀效率。

　　李媛媛、王永宝等针对传统电镀金刚石滚轮出现缺砂、掉块等质量问题，将优异的氨基磺酸镍电镀液体系引入电镀金刚石滚轮的电镀中，用正交实验法研究了氯化镍、硬化剂和整平剂对镀层硬度、应力及厚度一致性的影响。

　　电镀金刚石钻头是利用电镀原理，使沉积金属（合金）将金刚石颗粒包镶在钻头钢体上形成牢固耐磨的工作层（胎体）而制成的钻头。电镀金刚石钻头存在内外径磨损较快、与工作层的磨损不相适应等问题，明显影响了钻头的使用效果，缩小了钻头的使用范围。因此，杨展等人提出了解决问题的方法。

　　螺旋形外水槽能提高钻井液的上升速度，有利于冷却钻头和清洗孔底，也有利于减少岩粉在钻头外径部位停留时间，更重要的是钻头的保径部分也呈螺旋形状，钻头回转钻进时与孔壁的接触由直线接触变为螺旋线接触，接触面积增大，钻头旋转变得平稳了，外径的磨损将减少。

　　聚晶保径规保径钻头，这种电镀钻头的保径方法是采用聚晶，先在钻头的内外径部位铣出嵌镶聚晶的直槽，然后将聚晶嵌牢在直糟里，聚晶嵌入槽内约三分之二的高度。之后再置于镀槽内加金刚石复合镀，直到复合镀层与聚晶平面一致，并达到钻头的内外径规格，电镀内外保径层即完成。应用这种方法制造的电镀金刚石钻头，在河南灵保金矿使用，其保径效果很好，在学科钻探工程中，采用该方法保径的电镀φ157mm金刚石钻头，使用了 14个钻头均获得成功。