砂轮基本常识

砂轮基本常识
一、磨料的特性
品种：棕刚玉
代号：A
特点：刚玉的基本品种，棕褐色，硬度高，韧性大
适用：适于普通钢材的磨削，自由磨削、粗磨削等，可也用于硬青铜，可锻铸铁，合金钢等材料的磨削。

品种：白刚玉
代号：WA
特点：刚玉的基本品种，白色，与棕刚玉相比，硬度高，韧性较低。

适用：适用于淬火钢，合金钢、高速钢、高碳钢等材料的磨削，也可用以螺纹，齿轮及薄壁零件的加工。

品种：黑碳化硅
代号：C
特点：黑色有光泽，硬度比白刚玉高韧性较低。

适用：适用于加工抗张强度低的金属及非金属材料，如铸铁、黄铜、铝、石材、皮革、橡胶、耐火物等材料的磨削，研磨及切割。

品种：绿碳化硅
代号：GC
特点：绿色，硬度仅次于碳化硼和金刚石，比黑碳化硅硬度和脆性略高。

适用：适用于各种高硬材料的磨削和研磨加工，如硬质合金玻璃、玛瑙、珩磨汽缸套等。

品种：微晶刚玉
代号：MA
特点：棕刚玉的派生品种，充料电微小晶体构成，颜色与棕刚玉相似，强度高。

适用：适用重磨削，成型磨削，切入磨削及钢材荒磨，可用于不锈钢和特种球墨铸铁磨削加工。

品种：单晶刚玉
代号：SA
特点：黄色或灰白色，颗粒系单晶体，强度、韧性、强度都比白刚玉高。

适用：适用于高硬度、高韧性，如不锈钢，高钒高速铜磨削，特别是用于干磨和易变形易烧伤工件的磨和易变形易烧伤工件的磨削加工，效果更好。

品种：铬刚玉
代号：PA
特点：白刚玉派生品种，玫瑰红色，比白刚玉韧性高棱角保持好。

适用：适用于成型磨削，刀具、量具、螺纹工件、仪表等约精密磨削，及其它各种高光洁度的表面加工。

二、硬度
磨具的硬度是指磨具表面的的磨料在外力作用下脱落的难易程度。

磨粒容易脱落的硬度低，不易脱落的硬度高。

我国生产的磨具硬度等级共分为七大级、14小级。

选择磨具的硬度主要决定于被加工材料的硬度，此外还应根据磨具与工具接触面积大小，工件形状、磨削的方式、冷却方式，磨具的结合剂种类等因素来综合考虑。

三、组织
磨具的组织是指磨具中磨料颗料分布的疏密程度。

一般都以磨具中磨料体积所占的百分数来表
示。

较紧的组织、磨料不易脱落，有利于保持形状，适用于或型磨削、重荷磨削和间断磨削。

较松的组织，磨料不易钝化、切削力强、磨削过程中发热少、能减少工件烧伤、变形、适于质
地软而韧性大的材料、热敏材料、薄形工件和接触面积大的磨削加工。

四、结合剂
结合剂在磨具中起着粘结磨料的作用，使磨粒互连结成具有一定几何开头的磨具。

常用的结合
剂有陶瓷、树脂、橡胶等。

陶瓷结合剂(旧代号A、新代号V)制成的磨具比其它结合剂的磨具气孔大磨削效率高、磨损小、能较好的保
持砂轮几何形状。

是使用最广泛的一种结合剂。

五、粒度
磨具粒度的选择主要取决于被加工工件的表面光洁度和磨削生产效率的要求。

不同粒度的磨具使用范围：
磨具粒度一般使用范围
36#~100# 重切削铸、锻件去飞边毛刺
120#~150# 粗磨倒角去毛刺
180#~240# 中磨、光整去毛刺
240#~W20 精磨、精整抛光
W20以细精细研磨镜面磨削
用磨料和结合剂等製成的中央有通孔的圆形固结磨具。

砂轮是磨具中用量最大﹑使用面最广的一种﹐使用时高速旋转﹐适於加工各种金属和非金属材料。

砂轮的种类繁多﹐不同砂轮可分别对工件的外圆﹑内圆﹑平面和各种型面等进行粗磨﹑半精磨和精磨﹐以及切断和开槽等。

按各种形状﹑尺寸﹑磨料﹑粒度﹑硬度﹑组织和结合剂等进行不同的组合﹐砂轮的品种规格多达20万个左右。

砂轮的尺寸范围很大﹐如用於磨零件内孔和牙齿的电镀金属结合剂超硬磨料砂轮﹐最小外径为 0.5毫米﹔用於大型曲轴磨削的陶瓷结合剂普通磨料砂轮﹐最大外径为2000毫米﹔用於半导体材料如硅片等的切断和开槽的电镀金属结合剂金刚石超薄砂轮﹐最薄为0.03毫米﹔用於无心磨削的陶瓷结合剂砂轮﹐整体最厚可达600毫米。

分类：砂轮按所用磨料不同﹐分为普通磨料(刚玉和碳化硅等)砂轮和超硬磨料(金刚石和立方氮化硼)砂轮两类(见下彩图：砂轮 )。

普通磨料砂轮的特徵有形状﹑外径﹑厚度﹑乳径﹑磨料﹑粒度﹑硬度﹑结合剂和组织。

超硬磨料砂轮的特徵中不标示“组织”﹐而以浓度表示磨料含量的多少。

普通磨料砂轮：常用砂轮的形状有20餘种(下图1：普通磨料砂轮的断面形状 )。

除磨料外﹐对砂轮性能起主要作用的是结合剂﹐它影响砂轮的硬度﹑强度和磨削性能﹐常用的有陶瓷结合剂﹑树脂结合剂和橡胶结合剂。

相应的砂轮为陶瓷砂轮﹑树脂砂轮和橡胶砂轮。

陶瓷砂轮：用陶瓷结合剂製作的砂轮﹐具有良好的化学稳定性﹐加工时可採用各种切削液﹐也可进行乾磨。

陶瓷砂轮广泛用於平面﹑内外圆磨削﹐并适用於成形磨削和工具﹑螺纹﹑齿轮﹑曲轴等的磨削。

陶瓷砂轮还可製成高速砂轮﹐以用於高速磨削﹐工作速度高达125米/秒﹐缓进给强力磨削陶瓷砂轮﹐一次切深可达20～30毫米。

陶瓷砂轮性脆﹐不适於在恶劣的衝击或重负荷条件下工作。

树脂砂轮：用树脂结合剂製作的砂轮。

树脂硬化温度低﹐收缩率小﹐可製成多种复杂形状的砂轮﹐并可埋入金属环和玻璃丝网布等补强材料﹐故砂轮迴转强度高﹐能在重负荷或衝击力大的恶劣条件下工作。

如高速重负荷砂轮的速度达80米/秒﹐负荷一般高至9800牛。

树脂具有一定弹性﹐用它製成的镜面磨削砂轮可使工件获得小的表面粗糙度。

利用树脂硬化前的可塑性﹐还可製成0.5毫米或更薄的切断或开槽砂轮。

树脂砂轮化学稳定性差﹐不适於採用含硷性的切削液。

橡胶砂轮：用橡胶结合剂製作的砂轮。

它具有良好的弹性﹐主要用於表面拋光(如柔软拋光砂轮)﹑轴承滚道和锥面磨削﹐也用作无心磨导轮等﹐还可製成薄片砂轮﹐用於切断或开槽。

此外还有菱苦土砂轮和虫胶砂轮。

菱苦土砂轮由氧化镁(烧菱苦土)﹑氯化镁溶液与磨料混合﹑压製或浇注成型﹐在40℃左右硬化而成﹐主要用於刀具刃磨﹑安全刀片粗磨等。

虫胶砂轮用虫胶与磨料混合製成﹐可用於要求表面粗糙度小的场合。

这两种砂轮适用性不广﹐且大多可用树脂砂轮代替。

超硬磨料砂轮用金刚石或立方氮化硼磨料製成的砂轮﹐一般由基体﹑过渡层和超硬磨料层3部分构成。

超硬磨料砂轮的特徵与普通磨料砂轮大体相同﹐但它不标示“组织”﹐而以“浓度”表示磨料含量的多少。

下图2 超硬磨料砂轮断面形状为这种砂轮的横断面形状简图。

超硬磨料砂轮用的结合剂有金属﹑树脂﹑陶瓷和电镀金属等。

金刚石砂轮：金刚石具有最高硬度﹐因而金刚石砂轮磨削效率高﹐磨耗小﹐使用寿命长﹐能经常保持锋利﹐不致使被加工表面出现裂纹和烧伤﹐加工精度高﹐表面光洁﹐适於磨削硬质合金﹑陶瓷﹑光学玻璃﹑玛瑙﹑宝石﹑半导体材料﹑石材和耐火材料等硬度高﹑脆性大的金属和非金属材料。

立方氮化硼砂轮：立方氮化硼硬度略低於金刚石﹐对铁族金属的化学惰性好﹐因而适於磨削硬度高﹑韧性也高的钢铁材料﹐如工模具钢﹑合金钢﹑耐热钢﹑不锈钢﹑球墨铸铁及部分镍基和鈷基合金等。

砂轮迴转强度：砂轮迴转时在离心力作用下抵抗破裂的能力。

由於砂轮的抗张强度比抗压或抗弯强度低﹐通常只测定砂轮的抗张强度﹐其大小主要决定於结合剂的性能和用量﹑成型密度和焙烧温度等。

当砂轮因高速迴转而沿孔径產生的切线应力达到其本身临界抗张强度时﹐砂轮就会破裂﹐这时的迴转速度称为砂轮的破裂速度。

最低破裂速度应为砂轮允许最高工作速度的1.8～2倍。

为保证砂轮安全工作﹐砂轮必须通过迴转试验。

试验速度应为砂轮允许最高工作速度的1.5～1.6倍。

为便於使用﹐砂轮只标记允许的最高工作速度(转/分或米/秒)。

砂轮使用时必须有安全防护装置。

砂轮静不平衡砂轮的实际旋转轴线与其通过质量中心的旋转轴线平行偏离的状态﹐称为砂轮静不平衡。

这通常是由於砂轮密度不均﹑两端面不平行或孔与外圆有同轴度偏差等造成的。

它会引起机床振动﹑主轴和轴承磨损加快﹑砂轮磨损不均和工件表面质量恶化等。

因此﹐外径大於200毫米的砂轮或外径小於200毫米但有特殊要求的砂轮﹐必须进行静平衡试验。

砂轮在使用前装上法兰盘后还须作配重平衡。