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现代磨削技术正朝着高速、高效、高精密、自动化与低成本方向发展,一些新型难加工材料不断出现,这些都迫切需要先进的加工工具;我国航空航天、汽车、机械、轴承、齿轮、压缩机、模具等行业的钢质材料零部件需要大量高效率精密磨削加工。立方氮化硼(CBN)具有硬度极高、高温稳定性好、与铁族元素呈惰性的优点;树脂CBN砂轮强度大、磨削力与磨削热小、具有一定的弹性、自锐性好、不易堵塞、加工效率高、工件表面光滑度高,因此树脂CBN砂轮很适于钢质材料的精密磨削。但树脂砂轮普遍存在耐热性差、树脂对磨料结合强度低、砂轮磨耗快、难于整形修锐等缺点。本文从复合材料制备与磨削工艺理论出发,通过优化树脂固化工艺、配方设计、改善磨料与树脂的结合强度等来提高树脂CBN砂轮的性能,旨在制备出应用于生产实践的先进加工工具。聚酰亚胺与酚醛树脂是超硬磨料树脂砂轮两种常用的粘结剂。本文首先分析二者的合成与固化反应原理及结构特征,并确定合理的固化工艺,然后对其工艺性能、热学性能与机械性能进行对比分析。通过红外光谱分析、X衍射分析可以判断树脂固化前与固化后的结构特征。借助差示扫描量热分析(DSC)、凝胶特性及力学性能分析等观察树脂固化过程中的变化,确定酚醛树脂合理的固化工艺:升温速率宜慢不宜快,保温制度为140oC×2h、165oC×2h、180oC×2h,自然降温;聚酰亚胺树脂合理的固化工艺:升温速率宜快不宜慢,保温制度为120oC×1h、180oC×2h、220oC×2h、235oC×2h,自然降温。对树脂进行熔融流变性、热学性能、机械性能及形态结构进行对比分析,结果表明:酚醛树脂熔融流动性好、粘结性好、固化温度低,但机械性能、耐热性能较差,且固化过程中有气体小分子放出;聚酰亚胺树脂耐热性能、机械性能都较好,固化过程中无气体放出,但熔融流动性差、粘结性不强、固化温度高等缺点,通过加快升温速率、加大成型压力可以改善其熔融流动性。树脂CBN砂轮实质上属于树脂基复合材料,磨粒与树脂之间属于无机材料与有机材料的界面结合,但磨粒在材料中起主要作用不是增强,而是在磨削过程中起切削刃的作用。本课题以复合材料理论为指导,分析磨料与树脂的界面结合特点,提出改良界面结合强度的措施。然后研究无机填料铜粉、白刚玉粉、石墨、二硫化钼、氧化锌、氧化铬、冰晶石等对砂轮机械性能及磨削性能的影响,并确定各组分在砂轮中适宜的添加量。分析表明环氧树脂粘结性强、流动性好,能与酚醛树脂、聚酰亚胺树脂发生交联固化反应,因此少量的环氧树脂涂覆于CBN磨料表面可作为润湿剂,在不降低其耐热性的基础上,能改善树脂与CBN磨粒之间的结合强度。依据前期实验结果,以镀镍CBN(140/170)为磨料,磨料浓度为125%,适当调整各组分比例,以酚醛树脂与聚酰亚胺树脂为结合剂分别制备CBN砂轮;以45淬火钢为工件材料,将两组砂轮分别进行磨削试验,结果表明:两种树脂CBN砂轮在选择适当的磨削用量下都能达到精密磨削的目的,而且聚酰亚胺树脂CBN砂轮具有更优异的耐磨性。