金刚石与磨料磨具工程树脂薄片切割砂轮发展方向的探讨刘铭（1南京航空航天大学，南京2100162郑州磨料磨具磨削研宄所，郑州450013）技术向磨料品种与粒度的优化组合、酚醛树脂的改性、网布与填料的灵活运用等专业化方向发展，产品种类向专用化方向发展等观点，以期能够引起读者对树脂薄片砂轮发展方向更多地思考。
*办切割尺寸精度高。采用砂轮切割其切c口惠ish；-面的问题：A11 0刖言树脂薄片切割砂轮是磨具产品中*常见的品种之一。它是以树脂为粘结剂，将松散的磨料粘结起来，固结成厚度为1~5mm或更薄的薄片切割砂轮。
树脂薄片切割砂轮主要应用于冶金工业的钢棒、钢管、扁钢、角铁、槽钢、钢轨、钢板等金属材料的切割加工；半导体行业的硅、锗、蓝宝石、铁素体、石墨、陶瓷、石英等金属和非金属材料的精密开槽或切断加工以及建筑材料工业、化学工业、航空航天工业、机械工业、汽车工业、船舶工业的金属材料和非金属材料的切割加工。
在金属材料切割加工中，采用树脂薄片砂轮切割，具有下列优点：切割速度快。在切割金属材料时，切割砂轮的切割速度是其它切削方法（如锯切、车切等）的10~度和切割面的平整度，一般来说比金工锯切要好。
切割表面平滑。砂轮切割后其表面经常不用进行精加工，而锯切后的切断面很明显。
可用于硬质合金的切割加工。如淬硬钢和金属碳化物以及硬脆非金属材料的切割加工。
磨具使用过程中，自锐性好，不需要修整。
成本低，使用砂轮切割所需成本明显低于其它切割方法。
其它方面的应用。如窄槽切口，淬硬钢或超硬非金属工件的切缝等。
1我国树脂薄片切割砂轮发展现状据统计，我国树脂切割砂轮的年产量约40万吨。
目前国内产品同质化现象严重，**竞销问题日益凸现，产品利润越来越低。树脂薄片砂轮向何处发展成为困扰生产企业的一大问题。
目前国内树脂薄片切割砂轮主要存在以下几个方结合强度较低。目前，国内树脂薄片砂轮的产量很大，但产品质量与国外同类产品相比，还有较大的差距。具体体现在结合强度较低，导致产品只能在70~80m/s的较低线速度下使用，难以适应高效切割的要求，使用线速度达100~120m/s的切割砂轮难以制造。
磨耗快，有些树脂切割砂轮只有国外相同产品的1/4~1/2左右。
结合剂耐热性低，不能满足目前市场上高温条件下的切割加工需要。
产品用途不分，针对性不强，难以满足市场多种材质的加工需要。
2产品生产技术向专业化方向发展21磨料品种与粒度的优化组合作为砂轮磨削刃的磨粒，通常是硬度比被加工材料高得多的天然或人造磨料。对磨料的基本要求是：它要硬度高于被磨材料。磨料的另一个主要特征是它的动态强度或韧性。高的韧性使磨粒每次侵入和冲击工件时不易开裂和破碎（如锆刚玉）。但另一方面，较脆的磨料在使用中变钝时则更容易形成锋利的新切刃，从而提高切削效率。普通磨料的相对脆性是用121粒度磨粒样品，在规定条件下进行球磨的标准的粉碎试验来检测。磨料的“脆性指数”表明引起破碎的程度，用球磨后的12粒度样品通过16*筛的百分数来表示。
表i常见的磨料的硬度和脆性指数磨料种类奴氏硬度/（kg/mm2）脆性指数氧化铬改良刚玉（3%Cr）白刚玉单晶刚玉棕刚玉微晶刚玉10%锆刚玉40%锆刚玉烧结刚玉绿色碳化硅度。作为生产树脂切割砂轮的主要原材料，同时要求磨料应具有良好的颗粒形状。一般情况下，应使用经多次对辊加工或球磨加工的多边等积形为好，以提高产品密度，有效加产品的结合强度，改善产品的耐磨损性能，提高产品的使用寿命。
在选择生产树脂切割砂轮的磨料时，还应考虑磨料与被加工材料在使用过程中是否会发生化学反应。
这种化学反应会极大的破坏作为磨粒的SC的物理性能，降低了产品的使用性能和寿命。这也是在制造切割普通炭钢材料的薄片砂轮时，不选用SC材料而选择刚玉作为磨料的主要原因之一。
钛合金与刚玉在一定条件下有很强的化学作用，这正是通常情况下，棕刚玉树脂薄片切割砂轮用来切割钛合金材料时，使用效果不佳的主要原因之一。而SC则与钛合金的化学作用要弱得多，故而，在制造用于加工钛合金的切割砂轮时，应优先选用SC而不是刚玉。当然，选用金刚石或CBN作为制造加工钛合金的薄片切割砂轮的磨料，将是更好的选择。但除生产成本高之外，还需要注意的是，高温条件下，金刚石和CBN都会损失一定的硬度，从而降低使用效果。
金刚石的耐温性一般不超过800 *C，而碳化硼则~600*C时容易氧化，因此使用时一定要注意耐温性。并且，磨料的线膨胀系数、堆积密度、导热性、亲水性、可粘结性等方面的因素也应综合考虑。
在生产树脂薄片切割砂轮时，为了提高砂轮的切割锋利性，应优先考虑选用脆性指数较大的磨料。而要提高砂轮的耐磨性，制备高强度、高速度的切割砂轮时，则要优先考虑磨料的抗冲击性能，选用冲击韧性较好（即：脆性指数较小）的磨料，可以达到更为理想的效果。理论研究表明，粗粒度、韧性好的磨料适合于制造大负荷切割用薄片砂轮，而较硬较脆的磨料则更适合于制造切割锋利、加工对象粘性较大的薄片砂轮。
因此，在制造不同用途的树脂薄片切割砂轮时，应注意磨料的选择和不同品种磨料的混合使用以及磨料粒度的粗细搭配。
22多品种，多用途的热固性树脂结合剂的选择使用◎脆性指数表征了了磨植在冲击作用下丨易破碎的程命n强蓖和亲合性，耐热性较，耐老化性好。但是，酚醛bookmark1热固性树脂结合剂的品种繁多，其中酚醛树脂及改性酚醛树脂是目前国内外生产树脂薄片切割砂轮的主要结合剂。酚醛树脂结合剂与磨料有着良好的粘结树脂及改性酚醛树脂对碱性物质的化学侵蚀都相当敏感，特别是在温度较高时，碱性条件不仅会降低树脂的交联强度，同时还减弱树脂与磨料的粘结强度。从而影响砂轮强度。因此，在碱性条件下使用的刚玉往往需要进行表面镀覆，以改善碱性条件下树脂与磨料的结合强度。
研究表明，提高改性酚醛树脂耐热性及脆性对切割砂轮的耐用度和锋利性有着至关重要的作用，改性酚醛树脂的脆性也是提高切割砂轮锋利性的有效方法。因此，为了提高砂轮的切削锋利性，往往需要对酚醛树脂的脆性进行改性。国内这方面目前己经取得了一定的研究成果，效果明显。而为了提高砂轮的强度、耐用度，一方面要提高酚醛树脂的粘结强度，另一方面还要改进酚醛树脂的耐热性。目前，己可将酚醛树脂的热分解初始温度从250*C左右提高到410*C左右，明显改进了切割砂轮的结合强度和耐用度。
虫胶是一种天然有机材料，用虫胶作为结合剂与磨料混合，经加热加压成型可得到柔性切割砂轮，用于轧轴、凸轮轴和刀具的精细磨削。
23网络布增强材料与填料的灵活运用玻璃纤维网格布强材料的性能对于制造纤维强树脂切割砂轮的强度具有决定性因素。因此，对玻璃纤维网格布要做到以下几个方面：网格布的目数应与磨料的粒度相配；网格布厚度应与砂轮厚度相配；网格布上的树脂量应不少于36%网格布的定型性要好，不易反弹。
对填料而言，既要考虑加砂轮的强度需要，更重要的是需要考虑磨削工艺的要求。切割砂轮在干磨条件下使用的情况较多，因此要优先考虑填料的散热性能和吸热效果。注意，低熔点无机材料具有良好的吸热效果，要充分利用，如冰晶石、氟硼酸钾等。但同时在使用过程中也会产生一些卤素元素和硫化物等有害气体。
因此，从生产技术的专业化发展来看，在生产树脂薄片切割砂轮时，为了提高砂轮的强度、耐热性、锋利性等各项使用性能时，必须综合考虑磨料的脆性指数、磨料不同品种和不同粒度的混合使用、结合剂的耐温性、脆性，同时考虑强材料（玻璃网格布）、填充材料品种和用量对磨削性能的影响，提高产品质量，满足市场需求。
3产品种类向专用化方向发展作为*常见、用量*大的品种之一的树脂薄片砂轮，其用途及其广泛，切割对象也复杂多变。如被切割材料的硬度、脆性、以及与磨料的化学相容性等。不同的用途对砂轮的性能要求有着很大的区别。切割普通钢材与切割不锈钢或有色金属，切割金属材料和非金属材料，切割硬脆材料与切割柔性材料等均有着很大的不同。
在国内，绝大多数树脂薄片切割砂轮生产企业，生产设备陈旧落后，生产配方数量极其有限，很多企业的产品配方延续使用多年不变，产品品种单一，只能生产用于切割普通炭钢的薄片砂轮。这些都是造成产品同质化现象严重，**竞销问题日益凸现，产品利润越来越低的主要原因。
在国内市场上，到处可见用于切割普通炭钢的树脂薄片切割砂轮。虽然普通钢材的切割用量*大，但随着国民经济的发展，不锈钢等各类合金材料和有色金属材料以及非金属材料的用量也呈快速长的趋势，这些都为树脂薄片切割砂轮提供了巨大的市场空间。目前，国内市场上己可见到切割钢轨材料的专用树脂薄片砂轮，但还没有企业开发用于切割如不锈钢、有色金属等材料的专用树脂切割砂轮。
因此，产品用途向专用方向发展，将是我国树脂切割砂轮的主要发展方向。
致谢：本论文在写作过程中，了包华撰写的《2004年河南省砂轮产品质量定检工作总结报告〉>和邹文俊、张书森老师撰写的〈〈提高树脂切割砂轮性能方法的探讨》。在此表示感谢！
刘铭，男，1964年生，郑州磨料磨具磨削研究所高级工程师。长期从事磨料磨具的研究工作。
（编辑：张慧）
