砂轮硬度及砂轮硬度的选择

砂轮硬度及砂轮硬度的选择 砂轮磨具的硬度是反映磨粒在磨削力的作用下 从砂轮表面上脱落的难易程度 砂轮硬度 用软硬表示 砂轮的硬度不同于磨粒的硬度 砂轮选用的时候 要注意硬度适当 如果太硬 磨钝了的磨粒不及时脱落 会产生大量热 量 烧伤工件 砂轮太软 则会使磨粒脱落过快而不能充分发挥作用 选择砂轮硬度的原则 1 工件越硬 砂轮越软 2 砂轮与工件接触面越大 砂轮选择越软 3 精磨和成型磨削时应选择较硬的砂轮 以保持砂轮必要的形状精度 4 砂轮硬度选择与粒度大小的关系 粒度越大的砂轮 为避免砂轮被磨屑阻塞 一般要选 择较软的砂轮 5 工件材料 磨有色金属 橡胶 树脂等较软材料时 应选用较软的砂轮 砂轮选择及诺顿砂轮介绍 砂轮选择在磨削中的重要性 磨削加工一般作为工件加工的终工序 其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的 精度和表面质量 磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系 一定的精度应有相应的表面粗 糙度 一般情况下 对尺寸要进行有效的控制 则粗糙度 Ra 值应不超过尺寸公差的八分 之一 磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是 表面粗糙度值越小 则零件的耐磨性 耐蚀性 耐疲劳性越好 反之则相反 因此 在磨削加工中 必须注意降低表面粗糙度 影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响 砂轮粒度越细 同 时参与磨削的磨粒就越多 则磨削表面粗糙度就越低 一般磨削时取 46 80 号粒度的砂轮 精磨时应选用 150 240 号粒度的砂轮 镜面磨削时应选用 W10 W7 粒度的树脂石墨砂轮 可获得较好的工件表面粗糙度 近年来随着新技术的开发应用 高精度磨削技术的发展 使磨削尺寸达到 0 1 0 3 m 表 面粗糙度达到 0 2 0 05 m 磨削表面变质层和残留应力均甚小 明显提高的加工质量 成形磨削 特别是高精度的成形磨削 经常是生活中的关键问题 成形磨削有两个难题 一是砂轮质量 主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性 而这二者往往是有 矛盾的 二是砂轮修整技术 即高效 经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度 因而为了提 高磨削的效率和精度 特别是对于难加工材料的高效精加工 高效和强力磨削采用了 CBN 砂轮 使得强力磨突破传统磨削的限制 生产率成倍提高 有些零件的毛坯不需要经过粗 加工 可直接磨削成为成品 这不仅提高了加工效率 同时还提高了加工质量 如 SG 磨 料 它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料 以纯刚玉为原料 将其在水中与氧化镁之类媒介结 合 产生块状胶凝物 干燥之后形成脆性物体 再将其碾碎至所需粒度 在 1300 到 1400 到温度下烧结而成 其硬度大大高于普通氧化铝 且韧性好 因此可以在较高速度 和较大载荷条件下运转 金属磨除率比普通氧化铝高三倍以上 它最大的优点是磨削区温 度低 砂轮始终具有锋利的磨削刃 砂轮形状保持性好 时间长 立方氮化硼磨削 它是 一种坚硬而耐磨的磨料 并具有高的导热性和耐化学侵蚀等优异的性质 最新一代的磨料 是以尖锐 高强和可用于无支撑切削为特征的 这些特征可降低磨削加工过程中的磨削力 从而减少对工件的损伤 实际上 对磨料合成条件控制得严格与否将会直接影响到磨粒的最终晶型和包括强度 热 稳定性和断裂特征在内的物理性质 从而影响到它的使用性能 如 De Beers 公司生产的四 种 ABN 产品 这四种产品每种都具有自己不同的特性 ABN200 是脆性的黑色磨料 主要 用于陶瓷粘结磨削工具和金属包敷树脂粘结的磨削工具 ABN300 具有与 ABN200 相似的 强度 但颜色为琥珀色 通常应用于金属和环氧树脂粘结的磨削工具 ABN600 为黑色 是一种典型的具有特定晶面的高强立方氧化硼磨料 也是应用于金属和环氧树脂粘结的磨 具 ABN800 则是最新一代的高强单晶立方氧化化硼材料 ABN800 具有与 ABN600 相似 的强度 但是 可以看到两者存在着显著的不同 前者具有尖锐棱角和高热稳定性 在磨削过程中 块状或圆的磨粒可考虑采用与工件呈较大的负前角进行磨削 而对尖锐的 多角状的粒子在多数情况下采用较大的正前角进行磨削 因此 在磨削碳化物含量较高的 钢 如某些高速钢 时 最好选择具有负前角的磨料粒子 当加工更硬的强韧材料 如某 些高速钢和表面硬化钢 时 具有较大的正前角的尖锐多角状磨粒具有潜在的优势 缓进给磨削中磨料特征的影响 在磨削过程中加在单个磨料粒子上载荷的种类与大小都将 影响到磨粒的切削性能 进而影响到最佳磨料的选择 为说明这点 进行了台下的试验 使用端头半径为 0 5mmr90 V 型陶瓷粘结砂轮磨削 M2 高速钢 对两种 ABN600 和 ABN800 磨料进行测试 并对法向磨削力 功率和砂轮的磨损进行监测 可以看到 ABN800 法向磨削力较低 当进给量提高时 切削率增加 磨削力也同时提高 但对于 ABN800 砂轮 磨削力的提高相对较小 而磨削功率随进给量的增加而提高的趋势与 ABN600 基本相同 尽管对于 ABN800 磨料制成的砂轮测出的磨削力和能量较低但曲率为 0 5mm 砂轮端面的磨损也同时减小 当进给量从而 200mm min 提高到 300mm min 时 三 个参数增中的相对百分比 即切削功率提高 50 随着磨削条件的恶劣程度加剧 具有尖 角状特征的磨粒的优点表现得更为突出 镍铬钢是一种较难磨削的材料 针对有尖锐棱角的磨料去屑率高的特点 用陶瓷粘结的砂 轮对牌号为 718 的镍铬钢进行磨削试验 对两种高强磨料 ABN600 和 ABN800 进行了如 前的试验 可以看到 与 ABN600 相比 在工作台速度为 150mm min 和 200mm min 时 ABN800 仍保持它的优点 当工作台速度进一步提高到 300mm min 时 两种砂轮都表现出 高的砂轮磨损速率 然而 试验结果表明 当使用尖锐磨料制成的砂轮磨削同样的材料时 在 150mm min 和 200mm min 的两种速度下 都可以得到合理的砂轮寿命 使用树脂粘结的砂轮进行 M2 高速钢平面磨削试验 实验中 用 ABN600 和 ABN800 两种 磨料制成的小砂轮的尺寸为 125mm 6mm 实验结果表明 使用尖锐的磨料的砂轮寿命长 而磨削功率低 众所周知 磨削过程中 在磨料和工件磨削面之间会产生瞬间界面高温 试验证明 与常 用磨料相比 立方氧化硼产生的界面磨削温度更低 其中关键原因是立方氧化硼砂轮的比 磨削能要比常用磨料的砂轮低 通过试验 可以看到 随着切削深度的提高 立方氧化硼 砂轮之所以具有低的磨削能 主要得益于立方氧化硼具有高的热导率 综上所述 在不同材料和工艺条件的磨削中 合理选用砂轮 可降低磨削加工表面精度 提高磨削加工表面质量 能使磨削效率有成倍的提高 取得低成本加工的效果 并且砂轮 寿命长 修整频率低 金属磨除率高 磨削力小冷却效果佳 诺顿砂轮介绍 一 磨具磨料 人类从新石器时代开始 就采用天然磨石打磨用具 伴 随着蒸汽机的发明 磨具磨 料开始进入机械制造领域 并成为不可替代的工艺方法越来越大量使用 是获得高精度产 品的重要手段 缔属于圣戈班集团的 NORTON 诺顿 品牌 创建于一八八五年 是世界 最早从事磨具磨料研究 生产的专业工厂 一百多年来倾心为用户提供保证磨削质量 提 高磨削效率 降低制造成本的优质产品 是全球最大的磨具磨料制造商 在中国五十年代 出版的工具书中都可以见到该品牌的介绍 从圣戈班 NORTON 在国内设厂生产后 是目 前在中国大陆能买到的最佳性价比的国外品牌 NORTON 陶瓷结合剂产品介绍 1 磨料种类 1 刚玉类磨料 A 棕刚玉砂轮 适用于硬度较低的碳素钢 合金钢 可锻铸铁工件的普通磨削 如外圆磨 平面磨和无心磨 也可用于切断 打磨等场合 WA 38A 白刚玉砂轮 用于硬度较高的合金钢 高速钢 淬火工件的普通磨削 也多 用于齿轮磨 螺纹磨 成型磨场合 AWA 19A 棕 白刚玉混合磨料 适用于硬度中等的碳素钢 合金钢工件的普通磨削 既可保证工件的表面粗糙度 又具有一定有磨削效率 SA 32A 单晶刚玉 适用于高速钢 奥氏体不锈钢 钛合金等高硬度 高强度金属材 料的磨削 ASA 23A 单晶刚玉和棕刚玉的混合磨料 适用于球墨铸铁 冷激铸铁类材料的高效 磨削 也用于轴承钢的普通磨削 PA 25A 铬刚玉 用于工具钢 不锈钢 淬火工件的内圆磨 工具磨 仿型磨及高光 洁度磨削 2 碳化硅类磨料 GC 39C 绿色碳化硅 C 37C 黑色碳化硅 碳化硅适用于铸铁 硬质合金 有色金属的磨削 也可用于玻璃 石材等非金属材料的磨 削 3 SG 磨料 SG 磨料是圣戈班开发的经特殊引晶凝胶系统烧结而成 带有革命性的新一代氧化铝磨料 具有硬度高 韧性好 锋利度强等优点 与普通刚玉磨料相比 SG 具有磨耗比高 保形性强 工件表面 加工质量好 砂轮修整量小 磨削效率高等优越性 SG 砂轮特别适用于航空航天用合金 工具钢 淬火工件 硬铬 硬铸铁等 的磨削 因 SG 磨料价格较贵 通常 SG 可以根据不 同场合的磨削要求 以一定比例同白刚玉 或其它刚玉磨料 进行混合制成砂轮 以达到 磨削效果和砂轮成本的最佳组合 2 磨料粒度 粒度是用来表示磨料颗粒几何尺寸的大小 其选择 依据主要是加工工件所需的表面粗糙度 同时也需要考虑其他一些因素 如磨削效率 村料特性等 以外圆磨为例 常用粒度与表 面粗糙度有下面的大致关系 粒度 36 46 54 60 70 80 90 100 粗糙度 Ra1 6 Ra0 8 Ra0 4 Ra0 2 8226 粗粒度的磨料适用于磨削 1 材质较软 延伸率大以及类似软铁和有色金属等材料 2 进给量大 磨削效率要求高的场合 3 表面粗糙度要求不高的场合 4 磨削接触面大的场合 8226 细粒度的磨料适用于磨削 1 硬度较高以及类似高碳工具钢 硬质合金一类的金属材料和玻璃等脆性材料 2 表面粗糙度及精度要求高的场合 3 磨削接触面小的场合 4 工件半径或孤度小的场合 3 硬度 E F G H I J K L M N O P Q R 软 硬 砂轮的硬度是指磨料之间的结合度 砂轮中结合剂量的多少决定了砂轮的硬度高低 用户 需要根据具体的磨削 如进刀量 粗糙度 材质 要求来灵活选择砂轮的硬度 一般砂轮硬度选择的原则是 8226 较软的硬度 1 进刀量大的粗磨 2 磨削接触面大的场合 3 材质较硬的工件 如高硬度工具钢和硬质合金等 4 工件抗热性能差 严防表面烧伤 8226 较硬的硬度 1 进刀量小的精磨 2 延长砂轮寿命 3 材质较软的工件 4 磨削接触面小或窄的场合 4 组织号 5 6 7 8 9 10 11 12 13 密 疏 组织号用以表示砂轮内相邻的磨料颗粒之间的距离 也就是间隙的大小 砂轮中磨料颗粒 所占的体积百分比 也就是其浓度的大小 决定砂轮的组织号 陶瓷砂轮组织号变化范围 一般是从 5 到 13 数字越小表示砂轮组织越密 数字越大表示砂轮组织越疏松 组织号 11 12 和 13 通常是指气孔砂轮 5 结合剂 结合剂是砂轮的关键组成之一 其功能是将磨料颗粒接固成一体形成砂轮 以帮助其 实现磨削功能 陶瓷结合剂一般是呈玻璃态的无机材料 结合剂的选择主要取决于砂轮的 工作速度 工件的加工方式及加工精度的要求 圣戈班公司作为全球磨料磨具工业的先驱 和领导者 积一百多年的砂轮制造 应用的经验 研制开发了近百种不同性能的结合剂 6 可供砂轮直径尺寸 30 1200mm 7 可供线速度 35m s 63m s 9 产品订购要素 订购表述 磨料 8226 粒度 8226 硬度 8226 组织号 8226 结合剂 8226 线 速度 8226 形状 8226 外径 8226 厚度 8226 孔径 8226 数量 例 WA 46 K 11 VBE 45m s P 350 40 127 5 片 常用形状代号 P 平形 PDA 单面凹 PSX 双斜边 PDX 单斜边 B 杯形 PSA 双面凹 美国 NORTON 诺顿砂轮 规格参数及其使用用途 砂轮粒度选择 20