砂轮的特性与选择.doc

6.3.3 砂轮的特性与选择 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （1）磨料 磨料是砂轮的主要组成部分，它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。常用磨料代号、特点及应用范围简表 6.6 表 6.6 常用磨料代号、特性及适用范围 系别 名称 代号 主要 成分 显微硬度 （ HV） 颜色 特性 适用范围 氧化物系 棕刚玉 A AL 2 O 3 91-96% 2200-2288 棕褐色 硬度高，韧性好，价格便宜 磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜 白钢玉 WA AL 2 O 3 97-99% 2200-2300 白色 硬度高于棕刚玉，磨粒锋利，韧性差 磨削淬硬的碳钢、高速钢 碳化物系 黑碳化硅 C SiC 95% 2840-3320 黑色带光泽 硬度高于钢玉，性脆而锋利，有良好的导热性和导电性 磨削铸铁、黄铜、铝及非金属 绿碳化硅 GC SiC 99% 3280-3400 绿色带光泽 硬度和脆性高于黑碳化硅，有良好的导电性和导热性 磨削硬质合金、宝石、陶瓷、光学玻璃、不锈钢 高硬磨料 立方 氮化硼 CBN 立方 氮化硼 8000-9000 黑色 硬度仅次于金刚石，耐磨性和导电性好，发热量小 磨削硬质合金、不锈钢、高合金钢等难加工材料 人造 金刚石 MBD 碳结 晶体 10000 乳白色 硬度极高，韧性很差，价格昂贵 磨削硬质合金、宝石、陶瓷等高硬度材料 （2）粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于 40 m的磨料，称为磨粒。用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40 m的磨料，称为微粉。用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20 m。 砂轮的力度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削脆而硬材料时，则选用较细的磨粒。粒度的选用见表 6.7。 表 6.7 磨料粒度的选用 粒度号 颗粒尺寸范围 / m 适用范围 粒度号 颗粒尺寸范围 / m 适用范围 12-36 2000-1600 500-400 粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 W40-W20 40-28 20-14 精磨、超精磨、螺纹磨、珩磨 46-80 400-315 200-160 粗磨、半精磨、精磨 W14-W10 14-10 10-7 精磨、精细磨、超精磨、镜面磨 100-280 165-125 50-40 精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨 W7-W3.5 7-5 3.5-2.5 超精磨、镜面磨、制作研磨剂等 （3）结合剂 结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性极耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。常用结合剂的种类、性能及适用范围见表 6.8。 表 6.8常用结合剂的种类、性能及适用范围 种类 代号 性能 用途 陶瓷 V 耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、易保持轮廓、弹性差 应用广泛，适用于 v50m/s的高速磨削，可制成薄片砂轮，用于磨槽、切割等 橡胶 R 强度和弹性更高、气孔率小、耐热性差、磨粒易脱落 适用于无心磨的砂轮和导轮、开槽和切割的薄片砂轮、抛光砂轮等 金属 M 韧性和成形性好、强度大、但自锐性差 可制造各种金刚石磨具 （4）硬度 砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示砂轮容易脱落。砂轮的硬度等级见表 6.9。 表 6.9 砂轮的硬度等级及代号 硬度等级 大级 超软 软 中软 中 中硬 硬 超硬 小级 超软 软 1 软 2 软 3 中软 1 中软 2 中 1 中 2 中硬 1 中硬 2 中硬 3 硬 1 硬 2 超硬 代号 D E F G H J K L M N P Q R S T Y 砂轮的硬度与磨料的硬度是完全不同的两个概念。硬度相同的磨料可以制成硬度不同的砂轮，砂轮的硬度主要决定于结合剂性质、数量和砂轮的制造工艺。例如，结合剂与磨粒粘固程度越高，砂轮硬度越高。 砂轮硬度的选用原则是：工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些，以便砂轮磨钝磨粒及时脱落，露出锋利的新磨粒继续正常磨削；工件材料软，因易于磨削，磨粒不易磨钝，砂轮应选硬一些。但对于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时，由于切屑容易堵塞砂轮，应选用较软砂轮。粗磨时，应选用较软砂轮；而精磨、成型磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮的必要形状精度。机械加工中常用砂轮硬度等级为 H至N（软2-中2）。 （5）组织 砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态：紧密、中等、疏松；细分成 0-14号间，共15级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反之，组织号越大，磨粒比例越小，砂轮越疏松，见表6.10。 表 6.10 砂轮组织分类 组织号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 磨粒率 % 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 类别 紧密 中等 疏松 应用 精磨、成型磨 淬火工件、刀具 韧性大和硬度低的金属 (6）形状与尺寸 砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。常用砂轮名称、形状简图、代号和主要用途见表 6.11。 表 6.11 常用砂轮形状、代号和用途 砂轮的特性均标记在砂轮的侧面上，其顺序是