金属结合剂金刚石工具具有结合强度高、耐磨性良好和使用寿命较长等优点,占据了金刚石制品中很大的市场,是工业生产和发展中重要的工具。但是,金属结合剂金刚石工具仍存在气孔率低、出刃性差和自锐困难等问题。本文选取石墨作为添加剂,力图解决金属结合剂金刚石工具遇到的问题。石墨与金属结合剂胎体结合强度差,以游离状态存在于胎体之中,提高胎体的孔隙率,起到排屑、冷却和促进自锐的作用;石墨可以弱化金属结合剂胎体,使金属结合剂胎体与金刚石磨料的耐磨性相匹配,提高金刚石工具的综合性能。本文基于单一变量法确定石墨的影响因素和水平,再利用正交试验,围绕金属结合剂金刚石工具的磨耗比、力学性能、磨削速度和使用寿命进行研究。分析实验结果,从而得出以下结论:(1)通过正交试验分析,石墨对金属结合剂金刚石工具性能影响的顺序为:石墨含量最大,石墨种类次之,石墨粒度最小;(2)通过正交试验分析,当金刚石的粒度为70/80目时,石墨对铜基结合剂金刚石工具性能影响的最佳方案为:石墨种类为鳞片状石墨,石墨粒度为80目和石墨含量为3wt%。根据最佳方案制备出实验试样并测试性能,其磨耗比最大值可达206.62,相较于基准样的磨耗比提高了43.12%;与基准样的力学性能相比较,其抗弯强度和硬度分别降低了32.98%和16.13%,而冲击强度提高了5.67%;(3)通过正交试验分析,当金刚石的粒度为70/80目时,石墨对铁基结合剂金刚石工具性能影响的最佳方案为:石墨种类为土状石墨,石墨粒度为120目和石墨含量为3wt%。根据最佳方案制备出实验试样并测试性能,其磨耗比最大值可达287.58,与基准样的磨耗比相比较,提高了3.30%;相较于基准样的力学性能,其抗弯强度和冲击强度分别降低了34.16%和21.65%,而硬度几乎不变;(4)金属结合剂金刚石工具的使用寿命和锋利度是此消彼长的联系,提高工具的锋利度和磨削速率,必定会减少使用寿命。相较于基准磨边轮,含有石墨的铜基磨边轮比基准磨边轮的最大磨削速度提高了7.89%,其使用寿命降低了20.63%;含有石墨的铁基磨边轮比基准磨边轮的最大磨削速度提高了6.99%,其使用寿命降低了19.28%;在此次实验中,虽然金属结合剂金刚石工具使用寿命降低,但是其足够满足生产的使用要求;更重要的一点,通过相应地降低寿命来提高锋利度和磨削速度,提高磨削对象磨削质量以及扩大金属结合剂金刚石工具的使用范围。