磨料磨具基本知识

磨料磨具基本知识一、磨削加工的发展历史（一）第一阶段我国是采用磨削加工方法的最古老的国家之一，如在古代科学巨著天工开物中就有“切、磋、琢、磨”的成语，而其中“磨”就是指的磨削加工。其实人类最早使用磨削要追溯到原始社会，在母系社会，人们就已经开始使用最简单的石器，而这些最简单的石器是用简单的石头之间互相摩擦得来的。人们用这些最简单的工具捕猎，耕种。那时人们的衣着虽然简单，但仍然要有刃器的辅助，这也离不开磨削。北魏时一个叫崔亮的创造了水磨，用来加工粮食，晋代刘景宣创造了可同时运行八盘天然岩石磨盘的石磨；唐朝时又出现了陶磨及磨碾，这些磨具均在山西长治县“王琛”墓中出土。经过专家考察在宋朝也早存在九转速的磨；十三世纪时即在元朝时候，中国人已开始用天然树胶将贝壳粉粘在羊皮纸上制成摩擦工具，这是世界上已知的最早的涂附磨具，几乎与此同时，在地中海沿岸的意大利人也开始使用简单的涂附磨具。说起指南针，谁都知道，可谁又能想到，那也是磨削得来的产品呢以上所叙不仅说明了我国是最早制造陶瓷材料、机械传动的古国，而且也是最早采用对金属及非金属材料进行磨削加工的国家之一，从最原始一直持续到十九世纪的初期，可视为磨削加工历史发展的第一阶段。这一阶段的特点是利用的磨料磨具及机械都较简单。（二）磨削加工发展的第二阶段（18401900年前后）这一阶段出现了新的特点，即随着工业的发展、被加工材料的硬度越来越高，原来简单的磨料磨具满足不了发展的需要，于是人们就开始寻求硬度更高的物质来做磨料，先后找到了天然刚玉、黄宝石、天然金刚石等材料人们把这些天然材料破碎后和陶土混合后，烧成具有一定形状的磨具，以此来进行加工。可以说，开始使用硬度较高的天然磨料是这一时期的普遍特点。但是所有天然磨料的产量都不集中，而数量又有限质量不统一，很难保持稳定这一切局限性和飞速猛进的工业越来越不适应。（三）磨削加工历史发展的第三阶段（十九世纪的后期到二十世纪初）这一时期的主要特点是出现并使用人造磨料。1893年美国卡不伦登公司的EG艾奇逊利用电阻炉发明了SIC人造磨料这是人类历史上最早出现的人造磨料，以后又有人用电弧炉发明了人造刚玉磨料，这些人工合成磨料的出现，意义是重大的，结束了人类只能利用天然磨料而不能利用人造磨料的历史，从此，工业方面开始到得了大批比较低廉而质量又比较稳定的、产量又稳步增加的人造磨料的磨削工具，从而推动了被磨材料加工迅速增长，当然另一方面从磨削加工的发展也促进了磨料磨具的迅速发展。本阶段又可分为以下几个时期1、1900年1920年左右这一时期，出现了除无心磨床以外的所有磨床，这促使汽车、军工、电极工业有了很大的发展。2、1920年1949年前后在20年代以后，磨床机械开始由机械传动发展到液压传动，还在磨削过程中部分的实现了自动化，在这一时期，无心磨床设计成功，开始投入使用，这一时期一个非常重要的现象就是对于磨削过程的研究，由开始的经验方法转入理论分析。即开始了对磨削理论的研究。3、1950年至1980年前后在国际上，英、法、美、德、意以及前苏联对人造磨料进行了普遍的研究，并进行了工业性生产，因而磨料及磨具较前一时期有了很大的提高，工业发达国家磨床所占的比重已达机床总量的10，而且还在不断的上升。在国内，一批具有影响力的重要项目的建成投产，如第二砂轮厂、第三砂轮厂、第四砂轮厂、第五砂轮厂、第六砂轮厂、第七砂轮厂的建成投产。说明了我国的磨料磨具行业也在不断的发展壮大。4、改革开放前后我国的磨料磨具为了和世界同步，在以下几个方面进行了研究或改进提高磨床的精度，提高磨削的自动化程度，高速研磨，高精度和高光洁度，强力磨削，宽砂轮和多砂轮的磨削，提高磨床的加工生产率，试制发展了特殊磨削或成型磨削，超硬磨料磨具。超硬材料如人造金刚石和立方氮化硼目前被称为世界上最硬的物质，莫氏硬度为10。金刚石的用量，每加工百万吨钢铁所用的金刚石的量来表示这个国家的工业发展水平，美日及主要西方国家的用量均超过了1820万克拉每百万吨钢，美国是世界上金刚石用量最大的国家。而我国则是24万克拉每百万吨钢，这差距是显而易见的。六十年代天然金刚石约2500万克拉，数量不是很大，这是因为金刚石的生产成本太大，一般的金刚石矿中，须处理68吨矿石才能得到一克拉的金刚石，有的甚至250吨的矿石才能得到一克拉的金刚石，可见金刚石为什么如此的昂贵。天然金刚石的低产量及高成本促使人们走上了发展人造金刚石之路。我国是在六十年代中期开始试制与发展人造金刚石。六十年代世界人造金刚石的产量为1000万克拉，今天，中国人造金刚石的产量就已达5000万克拉（约合1万吨），而全世界人造金刚石的产量就无法估计了，这些人造金刚石主要用于工业。人造金刚石及其制品的发展大大地促进了特殊用途的磨削加工的要求，人造金刚石不受资源限制，制造成本从发明的那天起就不断下降，品种在逐渐增多，质量在不断的提高，这样就极大的开辟了人造金刚石磨料的使用前景。不仅在固结磨具上，而且普遍地使用在涂附磨具上，如牙科用金刚石砂带，精密仪器上用金刚石砂带等等。立方氮化硼是超硬磨料另一种类型，其性能与人造金刚石磨料相似，还具有比人造金刚石一些独特的优点，如耐热方面优于人造金刚石。立方氮化硼比人造金刚石发展稍后，系70年代前后试制研究的，也可以说后起之秀。立方氮化硼到九十年代初期全世界工业生产大国有了较大的发展，如前苏联立方氮化硼的产量已发展到5000多万克拉。我国立方氮化硼也是在八十年代末期或九十年代初期试制和发展的新型产品，但速度较慢，其原因在于工艺与技术还远远落后于其它工业发达的国家，因而它的推广和使用还受到一定的限制。人造金刚石和立方氮化硼的磨具。在发展人造金刚石磨具和立方氮化硼超硬磨料的同时，这两种超硬磨料的磨具也得到相应的发展，人造金刚石磨具发展更快。到目前，人造金刚石磨具发展成为一个较为完整、成熟和自成体系的加工技术领域。人造金刚石磨具制品如电镀金刚石内圆切割锯片、什锦锉、磨头，人造金刚石圆锯片、框架锯片，人造金刚石修整笔，石材用金刚石磨具，金刚石筒形砂轮，加工铁氧使用金刚石磨具，金刚石修整滚轮和金刚石或立方氮化硼与硬质合金复合片磨具等等品种系列，而且继续完善补充与提高。（四）磨削加工发展的第四阶段（九十年代后期）进入九十年代，磨料磨具行业的生产与销售、科研都起着很大很大的变化，主要表现为品种日趋多样化，专业化，竞争也前所未有的日趋激烈，科研与销售成为每个厂家的重中之重，而我们做为砂带的专业生产厂家，也是如此。，但与国际上涂附磨具尤其是砂带产品，无论是品种或者是质量上差距是很大的。因此，当务之急加大科技力量投入迅速提高我国涂附磨具尤其是砂带高档产品的品种及质量水平，以面临高品质、多品种需求的浪潮。如果目前全国高档次的涂附磨具产量在400万平方米左右，予计到2000年初期将达到700万至1000万平方米用量的需求。这就希望我们共同努力去开拓这个有广阔前途的市场。二、磨料磨具的简明知识磨料磨具素有工业牙齿的美称。在磨削时常用磨料或磨具作为磨削工具对需加工的零件进行机械加工，而达到一定的技术要求。（一）磨料磨削材料简称磨料，即一种具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造两大类。（A）天然磨料天然磨料是自然矿物开采经过加工而制成的磨料。用于磨削加工先后已有如下种类1、燧石化学成分主要是SIO2，莫氏硬度7。燧石易断裂，韧性差，莫氏硬度不高，主要用来制造张页式砂纸，主要用来加工皮革、毛毡等的抛光加工。2、石英砂类似燧石，比燧石的纯度又高了一层，主要化学成分为SIO2，莫氏硬度7，理化性能如燧石。石英砂来源于石英矿或从河砂中筛选加工，其用途类似燧石，迄今国内有些小砂布砂纸厂还在用石英砂作为生产的原料进行生产，其目的在于生产的砂布或砂纸以低于用人造磨料所生产的砂布或砂纸的价格，销售于广大农村、乡镇企业加工使用，质量下乘，但也有一定的市场。3、紫红铁粉即氧化铁多用于天然的、也可以经过人工制造的。由于质地比较柔和，主要用于工件的清理和抛光的目的加工，如部分光学玻璃的研磨或抛光也用紫红铁粉进行加工。4、柘榴石系一种天然矿物材料，如采用这种柘榴石在高温条件下进行热处理，可使这种材料的硬度和韧性增强。柘榴石容易沿其材料的结晶体的断裂面而断裂，这样可使柘榴石具有较好的切削刃提高磨削效率。用柘榴石制成的涂附磨具可用于材料如木材或金属材料进行磨削加工，在国内或国外已不多用于生产涂附磨具，更极少用于制造固结磨具，已趋于淘汰的局面。5、金刚砂（EMERY）系自然界中刚玉（AL2O3）氧化铁的混合物。这种矿物原料在世界上许多地方的蕴藏量都很丰富，矿石的质地与晶位各异，这种矿物材料的切削性能较差，一般只作为抛光使用。现在用这种天然矿物制造磨具已经不多，属于淘汰的趋势。6、氧化锶（SR2O3）抛光性能甚好，适用于作抛光材料，并制成氧化锶粉加磨削剂直接做为抛光材料，在国内一些光学玻璃厂还在使用如上海光学仪器厂等。07、金刚石天然金刚石又称金刚钻，系自然界最硬的物质，莫氏硬度为10，天然金刚石产于南非、刚果，中国也有，价格十分昂贵，常用于作手饰及装饰品，自人类发明人造金刚石之后，在制造磨具上就多用人造金刚石作磨具，在极个别的应用范围内才采用天然金刚石。总之，天然矿石的磨料已趋于淘汰之势，已不用于制作磨具，即或使用已经不多。（B）人造磨料顾名思义，人造磨料是人工通过用有关矿物材料加上必须的材料进行加工而成的磨料。人造磨料自人们发明的第一种人造磨料开始至少已发明发展了数十种之多，应用范围愈来愈广泛，其性能愈来愈优越于天然磨料，随着人造磨料不断的发展和进步，磨削加工也得到了迅速的发展和提高，由于磨具的不断发展和性能的不断提高，磨削加工的水平也得到了发展和提高。当然从另一方面而言，今天磨削加工已走上高效、高速和加工件要求质量不断的提高，又要求磨料磨具适应这种发展要求提高自身的品种、质量、生产加工水平和科研水平等方面的各项工作相辅相成、互相依赖、互相促进、互相提高。1891年美国卡不伦人登公司的EG艾奇逊用电阻炉首次用人工发明SIC，于1893年由美国发明制造了电熔刚玉，从此人类进入了采用人造磨料的新篇章，磨削加工进入了崭新的一页。发展到现在人造磨料的种类不少数十种，彩人造磨料广泛用制造固结磨具、涂附磨具和超硬磨具。已知用于制造磨具的人造磨料有以下各种。1、棕刚玉主要化学成份AL2O3，由铝矾土、铁屑和无烟煤在电弧炉中熔炼而成。棕刚玉磨料的色泽为棕色，就其色泽而言，命名为棕刚玉。这种磨料具有一定的硬度和韧性，具为较强的磨削能力，能承受很大的压力。具有耐高温、抗氧化、抗腐蚀及化学稳定性好等特点。由于抗张强度高，它适用于磨削抗张强度大的材料，适用于普通钢、高碳钢、合金钢，可用于硬质木材的加工，还可用于其它磨料不足时的代用，有万能磨料之称，是使用中最广泛的一种磨料。2、白刚玉主要化学成份为AL3O2由铝氧粉为原料在电弧炉中熔炼而成。色泽为白色，就其色泽而言命名为白刚玉。白刚玉的质地比棕色刚玉更纯净。采用的铝氧粉原料，系由棕刚玉所用的铝矾土事先加工制成，主要物理成分为AL2O3（无磨削能力），由电弧炉熔炼从AL2O3转换为AL2O3。所转换的AL2O3具有较强的磨削力。3、黑碳化硅主要化学成份为SIC。由石油焦碳、石英砂、木屑等为原料在电阻炉中熔炼而成。黑碳化硅的色泽为黑色，就其色泽而言，命名为黑碳化硅。黑碳化硅质地比刚玉磨料性脆，硬度较硬，其韧性也次于刚玉类磨料，对于抗拉强度较底的材料，如非金属材料（各种板材如木质胶合板、刨花板、高中低密度纤维板、竹质板、硅酸钙板、皮革、玻璃、陶瓷、石材等）和有色金属（铝、铜、铅等）等材料的加工尤为适宜，对质地坚硬而脆性材料的加工也是比较理想的磨料。4、绿色碳化硅主要化学成份为SIC,在制造上所采用的原料如黑碳化硅生产大致相同,另加工业食盐作为反应剂和促进剂在电阻炉内反应而成就其色泽而言为绿色,故命名为绿碳化硅绿碳化硅比黑碳化硅的质地更纯,硬度比黑碳化硅还要高,其磨削用途与黑碳化硅相同之外,更适合用于材料的精磨如磨螺纹、磨量具等,在磨削材料上更广泛的用于硬质合金、金刚石制品的工件。由于绿碳化硅在生产制造的成本比黑碳化硅要高，如采用原材料上配比不一样，另加有食盐辅助材料以及耗电和加工过程的差异等，所以绿碳化硅的产品售价比黑碳化硅要高。因此绿碳化硅的选用在与黑碳化硅的比较上，在非金属和有色金属材料方面一般不选用绿碳化硅，而主要选用绿碳化硅用作硬质合金和精密磨削的磨削，在砂带和其它涂附磨具上选用绿碳化硅作为磨削材料的就更少。5、微晶刚玉主要化学成份为AL2O3，所采用的生产原料与棕刚玉相同，唯在冶炼过程中采用急速冷却的工艺而得到微细结晶的效果。微细结晶的刚玉比普通刚玉的机械强度要高。用微晶刚玉做成的磨具常用于粗磨铸钢、高韧性钛镍合金钢等难磨材料，但很少用于制造涂附磨具。6、铬刚玉是在白刚玉的生产过程中加入CR2O3的混合物，使这种刚玉形成白刚玉中AL2O3和CR2O3的共熔体，改变刚玉的性能和结构。铬刚玉的韧性比白刚玉要高，其硬度与白刚玉大概相同。加入CR2O3的数量与生产的铬刚玉的性能也略有不同，而其色泽也有所不同，在铬刚玉中由于加入CR2O3的含量不同，其用途又有所不同，因此在铬刚玉这类磨料中又划分为根据CR2O3加入的不同而划分几个牌号。铬刚玉磨削的材料常用于淬火钢、合金钢和螺纹钢的刃磨和仪器仪表零件的精密磨削。铬刚玉常用于生产固结磨具，很少用于制造涂附磨具。7、镀衣磨料或特殊处理的磨料涂附磨具特别是砂带在磨削加工时基本上是以单层磨料承担着整个磨削过程,磨粒磨损或脱落后,再没有后备的磨粒继续着磨削的作用,所以对这一层有限数量的磨粒显得特别重要,如何防止磨粒的脱落和提高每个颗粒的磨削作用是当前砂带研究者和制造者所致力研究探索的重要课题,目前采取了如下几种方法1煅烧处理将磨料置于80013000C的高温下直接煅烧24小时,取出冷却,即可使用如温度高,则有部分磨料有少量烧结现象,需进行敲碎过筛方可使用磨料煅烧可起两个作用,一是磨料在制粒过程中由于多次撞击所形成的微细裂纹在高温时被烧结,增加了磨料在制造过程中由于烧结而增加了单颗粒的强度二是增加磨料的毛细管作用,增加了磨料的亲水性,提高了磨粒对粘结剂的吸附作用,从而使磨粒借助粘结剂对基体的粘附力如磨料的煅烧处理后各种效果明显,棕刚玉磨料经煅烧后显微硬度可提高10,韧性提高10亲水性提高35倍,磨削量提高3,耐用度提高30502碱处理将磨料浸泡于2NAOH溶液中约30分钟,然后冼净,烘干后可使用由于碱对磨料有一定的腐蚀能力,从而增加了磨料表面的粗糙程度,提高了磨粒表面的毛细管作用,有利于磨料与粘结剂的粘结效果,使磨粒不易从砂带表面脱落下来,从而提高了砂带的磨削效果与耐用度由于碱对氧化铝有一定浸蚀作用,所以这种方法对刚玉系列的磨料效果比较好3涂金属盐的处理将磨料浸泡于浓度为0110的金属盐溶液中约30分钟,然后取出烘干,并将烘干的磨料煅烧至5000约30分钟,冷却后即可使用如用05硫酸亚铁处理的棕刚玉,再经800度高温煅烧处理后,所制成的砂带,其磨削效率可提高420,常用的金属盐有硫酸亚铁、醋酸镍、氧化镍、硫酸铜、硫酸铜硼砂、硝酸铁、硝酸钴等还有用三氧化二铁或四氧化三铁等材料在磨料用粘结剂进行粘附,煅烧至5008000C半小时,冷却后即可使用的镀衣磨料,也有明显的磨削效果4涂陶瓷液的处理以长石、粘土、或石灰石等成份的陶瓷液涂于磨料表面，并经高温烧结（约100013000C），使磨料表面包裹了一层薄薄的陶瓷材料，以利于磨料与粘结剂的粘结，从而提高砂带的耐用度5涂树脂液的处理以液体酚醛树脂和少量的金属氧化物如3所叙的三氧化二铁、四氧化三铁或氧化钛组成的树脂混合液将磨料浸泡在其中，约30分钟取出烘干即可使用由于树脂液浸透性好,可渗入磨料的微小孔隙中,所以增加了磨料对粘结剂的粘结,提高了砂带的耐用度,又由于树脂液中加了金属氧化物,增加了砂带中磨粒的散热性,有利于砂带效率的提高6涂硅烷的处理硅烷又称有机硅,它是硅与有机基因经化学反应生成即有无机特性又有有机特性的特殊化合物,因此,涂硅烷后磨料有利于磨料与粘结剂的结合涂附的方式有两种一是将硅烷液直接涂附于涂附磨料的表面,涂层最理想最有效的厚度是单分子厚度,这在操作上是比较困难的另一种简单的方法是将硅烷直接加入到粘结的胶液中,这种方法的效果不如前者8、空心球磨料所谓空心球磨料是指将磨料均匀地涂附于直经0051MM的塑料制成的空心球表面而组成的一种球状磨料的集合体,然后将制成的空心球磨料按一般的常规的方法涂附于基体表面后而制成的砂带空心球磨料一般是在制作细粒度产品时被采用由于磨料很细,如果直接涂附在基体表面上,则磨料层很薄,参与磨削的磨料较少,磨削效率较差,而且磨料很细,砂带表面孔隙率很低,在磨削时易阻塞如果采用空心球磨料,则砂带表面将形成非常“粗糙”的磨削面，表面孔隙将大大增加，则砂带表面有利于排除磨削的阻塞，更重要的是砂带表面参与磨削的磨粒数将数倍或数十倍地的增加，其增加数决定于球径与粒径的比例，比例越大，增加的磨粒越大，因而大大提高了磨削效率与耐用度。如空心球磨料的砂带是德国HERMES公司的专利，对该公司来说这类产品专称为“HERMESIT”9、微晶结构的新型陶瓷磨料它是以凝胶法制造的烧结陶瓷磨料，其晶体尺寸约13微米，硬而韧，磨削时微小晶体逐渐脱落露出新的晶体，保持了整个磨粒的锋利，美国公司于1981年投入市场，命名为CUBUTRON以此做成的砂带,磨锤头比锆刚玉砂带的切削效率高71,磨包镍不锈钢的效率比锆刚玉砂带的切削率高150相继投入市场的还有美国NORTON公司的SG磨料,用SG磨料砂带在400PSI压强下砂带速度为28米/秒磨削金属量比棕刚玉高5倍德国HERMES公司命名的CB陶瓷砂带料的砂带,采用这类磨料制成的涂附磨具特别适用高强压下加工难磨材料,如航天合金、高镍合金钢、含钒工具钢、含钴合金钢等除此之外,近期国外工业发达国家还开发人造金刚石和立方氮化硼CNB磨料制成的涂附磨料,专门加工硬质合金、石英元件及难加工钢材10、锆刚玉磨料是加入ZRO2并具有20微米晶体尺寸的高韧性磨料加入ZRO2有40和25两种用于涂附磨具应有较尖锐形状的磨粒,特别适用于加工不锈钢件、钛合金零件在中国市场,日本NCA的锆刚玉砂带、美国的NORTON公司的NORZON砂带和南韩高丽研磨公司的YZ533和YZ633锆刚玉砂带等比较流行据美国的NOTON公司提供的资料,其磨削效率比棕刚玉高254300,用NORZON砂带加工刨花板,砂带寿命提高了3倍但锆刚玉砂带不仅用作砂带,也大量地用在固结磨具之中11、复合磨料是指一种磨料与另一种磨料的机械复合而非起化学反应的复合,在制造磨具时将两种磨料机械地加在成型料中,各种磨料仍保持独有的理化特性在使用时取其各长发挥各自的优点,并达到更好效果的目的为达到磨削的目的,在国外或国内常采用以复合磨料的方式来生产制造磨具用于难加工的材料这就是所谓巧立名目另立牌号的一种作法常见复合磨料有棕刚玉与白刚玉的复合,由刚玉与绿碳化硅的混合,棕刚玉与黑碳化硅的复合等等复合磨料常见于固结磨具,极少用于涂附磨具的制造。二磨具磨削工具简称为磨具磨具有固结磨具、涂附磨具及超硬磨具三个大系列各有特点,独立存在,各有所长,使用于世界各国国民经济之中除涂附磨具另立篇章叙述之外,此处仅对固结磨具作简要的介绍1固结磨具固结磨具是用磨料磨削材料与结合剂制成的具有一定形状和一定磨削能力的工具固结磨具的标记示例形状尺寸磨料粒度结合剂硬度组织35M/SGB/T2485形状代号3005075磨料种类磨料粒度结合剂磨具硬度组织号最高工作速度磨具技术条件所在标准号除最高工作速度和磨具技术条件所在的标准号之外，其余各项为固结磨具的特征固结磨具的磨料已在本文之一详细说明磨料粒度是指磨料粗细大小,固结磨具的磨料采用下一系列标准,这7个特征均依据1998年全国磨料磨具标准化技术委员会编制由中国出版社出版的机械工业标准中每项规定本篇除对固结磨具的硬度结合剂和组织三个特征加以叙述外，其余不再赘述1硬度此处的硬度是指固结磨具在外力作用下,结合剂与磨料结合的强度,根据粒度的粗细分别采用喷砂硬度计和洛氏硬度测定硬度分超软超软1、超软2、软（软1、软2）、中软（中软1、中软2）、中（中1、中2）、中硬（中硬1、中硬2、中硬3）、硬（硬1、硬2）、超硬（超硬1、超硬2）等7个大级共15个小级2结合剂结合剂是指固结磨具中各类结合剂与磨料粘结的材料固结磨具通常采用陶瓷、树脂、橡胶、菱苦土四大类别结合剂。这四类结合剂以陶瓷结合剂磨具的比例最大。陶瓷结合剂主要材料有粘土、长石、黄土、石英石等组成按不同磨料、不同用途及不同制法（浇注或压制）等不同的陶瓷结合剂树脂结合剂主要是酚醛类型的树脂,分粉状树脂和液状树脂两大类,也是根据不同的制法和不同用途划分为各种不同树脂结合剂橡胶结合剂目前采用人造丁苯胶、丁钠胶及液体橡胶三大类，根据制法的不同和用途的不同又划分为各种不同的橡胶粘结剂。菱苦土结合剂主要材料有氧化镁和氯化镁两种材料所组成，主要用于细粒度磨料作精细加工用途各种结合剂的代号如下结合剂名称结合剂代号陶瓷结合剂V树脂结合剂B橡胶结合剂R菱苦土结合剂MG3组织组织是指固结磨具中磨料所占有的体积,以重量比表示通常组织在磨具标志中不显示,而制造时设制配方时,自我控制以阿拉伯数字表示即数字愈小,组织愈松,即固结磨具中磨料的比率愈少,反之数字愈大组织愈紧,所占的磨粒比率愈多通常组织号从012共13个组织号2、涂附磨具涂附磨具是指粘结剂把磨料粘附在可挠曲基材上的磨具,又称柔性磨具涂附磨具具有九大特性基材种类基材处理磨料种类磨料的粒度植砂密度粘结剂种类粘结强度形状尺寸砂带涂附磨具请参见本本文第三篇。3、超硬磨具超硬磨具是指用人造成金刚石或立方氮化硼超硬磨料所制成的磨具,系磨具另一大系列超硬磨具具有如下几个特征与标记浓度结合剂粒度磨料牌号磨粒层厚度孔径总厚度直径形状代号以上特征和标记均依照1998年全国磨料磨具标准化技术委员会编制由中国出版社出版的中国机械工业标准中每个标准的规定关于浓度与固结磨具的组织号大体相同,但在超硬磨具中标志中应标明所谓浓度是指超硬磨具每CM3体积内所含超硬磨料的克数,以数表示浓度代号如下代号磨料含量G/CM3浓度250222550044507506675100088100150132150关于结合剂是指超硬磨具所采用的结合剂类别结合剂代号如下结合剂结合剂代号树脂结合剂B金属结合剂M陶瓷结合剂V三、砂带涂附磨具一现状涂附磨具是指用粘结剂把磨料粘附在可挠曲基材上的磨具过去俗称“砂布、砂纸”,是磨具三大系列之一,又称柔性磨具由于其产品的多样性,涉及使用的范围到各行各业,如航空、铁道、汽车、机床、木材、及木器、玻璃、造船、建筑、建材、自行车、不锈钢制品、漆器和轻工产品等是工业和民用的常用易耗工具,凡各类制品的表面磨削、修饰、抛光，均大多选用涂附磨具它在全世界销售很广,经粗略计算19951996年,每年年产涂附磨具3538亿平方米,销售额约17524亿美元在工业发达的德、美、法、英、日等国,涂附磨具独占三大磨具之首涂附磨具、固结磨具、超硬磨具三者销售额比例，美国1995年已达483610这证明“涂附磨具”在市场占有率在上升,部分产品代替了固结磨具这个结构性的变化,已被我国磨料磨具同行业人士所接受今天,事实已证明,在我国涂附磨具也正与世界接轨,逐步成为磨料磨具行业中新的增长点我国生产和使用涂附磨具的历史悠久,四十年代旧中国张页式砂布砂纸、耐水砂纸仅有生产作坊，当时采用双辊子单机上胶、手工植砂、箱式固化和单台辊复胶，新中国成立后，逐步发展为平跪式连续生产线，五十年代中期第二砂轮厂从当时的民主德国引进了悬挂式连续生产线，但产品仍为动物胶为主的张页式砂布和浸渍纸醇酸树脂为主的张页式耐水砂纸，这些产品只限于机械维修钳工打磨的使用和家具、木器加工手工打磨用涂附磨具的品种很多,发展到今天已不下数种如张页式砂纸、砂带、页轮、钢纸磨片、叠盘、磨头等等砂带是涂附磨具家族的一个大的成员,砂带磨削有着不可比拟的高效率高经济性以及广泛的应用范围，砂带磨削有“万能磨削”之称六十年代以前为满足国内军工部门的需要,试制和生产了用圆筒布为基体的无接头砂带,当时而言,是在自力更生精神的感召下,试制生产了低档水平的砂带,填补了国内砂带生产的空白,但由于设备圆筒布基和技术工艺的限制，只能生产宽度在600MM以下，长度在3000MM以内的小型无接头布基砂带，品种与规格的单一和局限，极大地影响了砂带的发展，其产量长期徘徊在五六万平方米的水平上，而且一直局限在少数航空和军工部门使用到了八十年代根据国外砂布发展的趋势和国内磨削加工的实际需要,首先由现在白鸽集团股份责任公司从德国全套引进高档涂附磨具生产线包括棉布处理生产线、涂附磨具制造线和砂带转换线，才便我国涂附磨具品种和质量都提高到一个新的水平嗣后上海砂轮厂引进了除原布生产线外在德国、瑞士引进了成套生产设备和专用技术。随后济南砂布厂、武汉砂布厂、北京东升砂布厂等引进了转换设备，从而便中国涂附磨具经暂新的面貌进入了国内外市场，产品也从单一的张页式扩大到砂带、砂卷、砂盘、页轮、页片式砂盘、砂圈涂附磨具开始进入了汽车行业、航空工业、木材加工工业、不锈钢制品工业、建材、玻璃行业等工业性生产领域，我国的涂附磨具工厂及产量也随着有了很大的发展下表为历年我国涂附磨具产量增长情况我国历年涂附磨具产量情况年度195019601970198019901991199219931994199519961997产量万M2451060928200269847684865390289390120961200011670根据我国49个重点涂附磨具生产厂家销售额统计,1994年为58亿元,1995年上升为69亿元出口额1990年1280万美元,1994年为1846万美元,1995年为23895万美元,出口以张页式干磨砂布和浸渍纸耐水砂纸为主在19941995年已有部分全树脂砂布卷及砂带出口但是国内生产的技术质量所达到的水平还远远赶不上国内经济发展对新型高效涂附磨具需求的要求，我国每年从国外进口高档涂附磨具也在增长。据海关统计，1992年我国进口涂附磨具为8452万美元，1993年为1170万美元，1994年为1846万美元，1995年为2133万美元，1996年为2331万美元，1997年为2832万美元，1997年比1992年增长335进口的价格平均每平方米为7美元,而我国涂附磨具进口的价格平均为122美元由此可见,我国涂附磨具除了满足国内发展的需要外,以低档次、低价格大量出口，为了满足国内发展需要，又要以高价格进口高附加值的涂附磨具产品。这说明我国在八十年代对涂附磨具的品种、质量上有了较大的发展，并且促进了砂带磨床及涂附磨具加工工艺的进展，但还远远落后于市场的需求，还缺乏高效、专用、重负荷强力和精密磨削加工用的涂附磨具，有待于我们迎头赶上。我们是一个处于发展中的大国，我国涂附磨具的发展近二十年来与八十年人代初期相比，从小到大，从少到多，特别是高附加值、高效益的砂带产品已增长了上百倍，走了艰苦卓绝的一步，涂附磨具是所有普通磨具中发展最快的一个，成为我国磨料磨具中的一枝独秀，但是从上所叙，我国涂附磨具特别是砂带的生产水平、产量、产值与国外工业发达国家相比，差距很大。砂带在欧美国家，其产量占涂附磨具总产量的3040，而我国的产量只占涂附磨具的10，产值不及涂附磨具总产值的25，所以我国砂带无论从实际需要，还是与国外相比，其发展仍然是广阔的，前景看好。但是摆在我们我们的眼前，必须有一个正确的认识，前景看好，任重道远，任务艰巨，道路漫长，还要通过相当长的时间，才能进入国际先进行列。二砂带基本的结构要素砂带是涂附磨具的一个很重要的大品种,作为一条砂带,一般由四大要素组成,即基体、粘结剂、磨料和结构形成。这些基本要素的互相搭配以及各种不同的形式和不同的加工对象，形成了数以千计的砂带品种。砂带的基本要素基体布、纸、复合基磨料天然磨料天然刚玉、石榴石人造磨料白刚玉、棕刚玉、碳化硅、锆刚玉、人造金刚石、立方氮化硼砂带粘结剂动物胶、半树脂、全树脂、耐水产品结构形式无接头砂带接头砂带单接头、多接头、嵌接法对接、（搭接）螺旋形对接砂带（对接）以下按上述三个基本要素分别加以说明。1基体基体是作为粘结剂和磨料的承载体,也是磨削过程的力支撑体,是砂带的基础部分因为作为砂带的基体必须具备一定的拉伸强度,很好的可挠性,较小的延伸性,在砂带制作时一些要求必须有一些工艺特性以及砂带在使用时其一些特殊要求由于砂带朝着高速、重负荷、高效率方向发展，对基体方面开展了许多科学技术要求，以加强现有各种基体的研究，适应磨削的需要常用砂带的基体有如下几种1布布基体以所用的原材料分类,有天然纤维、合成纤维、改性纤维等类以布的组织结构分,有平纹组织、斜纹组织和缎纹组织，以布的重量单位（G/M2）有重型布、中型布、和轻型布之分对于布的不同分类,各个国家与各个大型公司各有各的分类的具体指标和规定,这些指标一般在砂带的技术指标中均有明确的规定,在选用时我们必须注意有关的规定如通常使用的砂带,不论是加工金属材料或者是木材等非金属,大多采用中型布或轻型布基砂带如果需要多接头的阔型砂带,则选用棉纤维缎纹组织的中型或重型布的基体用以重型磨削负荷重的磨削,则采用重型布或聚脂纤维的砂带,大部分木质的各类板材的习惯采用重型布或聚脂纤维的基体需要延伸率特别小的砂带,往往需要用麻纤维作基体材料布基体砂带一般情况下使用在金属加工方面较多近十年来大力发展合成纤维的聚脂布,而聚脂布经处理后的径向断裂强度高,适用于大面积的磨削或强力磨削因此合成纤维的聚脂布基是成为涂附磨具的发展趋势聚脂布分100短纤维聚脂布基和65短纤维聚脂纤维和35棉混合布两种,织法有纺织和针织纺织布基强度是靠纬砂和经砂上下交替穿棱产生,微观看基材是弯曲的而针织是径在砂与纬相互编缝的编缝的方法较多,所以能达到强度高延伸率低的效果通常纯棉布和聚脂布的机械强度和延伸率如下棉布与聚脂布的机械强度测定项目棉布未作原布处理聚脂纤维经原布处理轻型布中型布重型布断裂强度N/SCM径向801201001201201403500纬向16808080600断裂伸长100径向1218181815纬向12121213注处理过的棉布比聚脂布的机械强度低一倍以上2纸纸基体一般以重量来分类,即每平方米的重量克来表示,其单位为克/米2按目前世界上比较通用的标准来分类,一般分六个等级,即A、B、C、D、E、F六类原纸每平方米的重量项目每平方米的重量ABCDEF等级标准80100120160225280A、B、C这三种纸单重小强度低，一般不作砂带用，只用作卷状或页状产品，C级有时只用作超涂层砂带用于仪器仪表、手风琴的漆面抛光；D、E、F这三种纸单重大强度高，可作砂带用纸，而E级（单重225克/米2）的纸是最常用的纸种，D级纸一般用以轻型磨削。砂带用纸基的另一个特点，是采用耐水纸。而往往有纸基称“耐水”不是真正意义上的耐水，不是说这种纸基可以在水中进行磨削，而是这种纸具有很好的耐潮性，在环境湿度变化时，不会使砂带吸潮而发生变形影响使用。真正在以水作冷却剂或砂带在水中磨削时，所用纸砂带的原纸要作耐水处理，以期真正达到在水冷却或在水中磨削的耐水作用。另外纸砂带对纸基体的厚度的均匀性要求很高，因为这是影响粘结剂涂层厚度的直接因素。上前我国砂带用纸基体大部分依赖进口，国产纸的强度、均匀性、耐水性等均达不到砂带生产的要求。纸砂带一般用于木材加工的宽砂带较多。3复合基所谓复合基是指纸和布用粘合的办法复合在一起组成的特殊基体。复合形式有两种一种是纸布的复合，用的纸一般为D级或E级纸，布则采用轻型而柔软的平纹布，一般在布面上涂胶植砂适用于粗粒度的产品，另一种是纸布纸复合，即三层复合，也通过粘合的办法把三者复合在一起，这种基体一般适用于中等粒度产品使用。上前大量使用的是纸布复合前一种复合和方法，而三层复合使用较少。复合基砂带综合了布与纸的优点，强度大、延伸率小、变形小、耐皱折，磁砂带耐用度高，磨削效率高，磨削质量好等特点。如加工中密度纤维板，用一条复合基砂带，可连续使用一周左右时间，这是我国上前耐用度最高的一种砂带。当前这种砂带制作较为复杂，接头要求高，要采用专用结构的设备来制作这种砂带。复合基砂带以木材加工为主。4无纺布无纺布又称不纺布,西方国家称纤维它是用棉质纤维或合成纤维经梳理而成,无纺布几乎没有什么拉力强度,所以不能单独制作砂带,而是与其它基体复合在一起制成砂带,所以这又是另外形式的复合砂带用无纺布作砂带时,是在无纺布上浸以磨料和粘结剂,经干燥固化后制成“无纺研磨布”，再将“无纺研磨布”用粘结剂粘贴在布基或纸基上，然后制成砂带。这种砂带的表面弹性好，具有很好的抛光特性，故常用以金属表面的研磨和抛光，可以获得极高的光洁度。国外成卷的不锈钢板的连续抛光即用此法。以上纸、布或复合基等基材是砂带最用的基材，除了高效强力砂带磨削拓宽用途之外，涂附磨具还朝专用、精密方向发展，因此轻型柔软基材和聚脂透明薄膜基材已相继问世，特别是适用于汽车、航空、内燃机、机器加工等行业的精密加工，这类产品在中国市场被美国3M公司几乎全部垄断。2磨料磨料是砂带四大基本要素之一，是砂带在磨削中的主体。砂带用磨料从材质上来说与固结磨具是一样的，在选则磨料时具有与固结磨具同样的规律与原则。但由于砂带与固结磨具的砂轮组织上的不一样和砂轮磨削与砂带磨削在机理上的差异，所以对磨料的某些物理性能方面有着不同的要求，归纳起来有如下的不同点（1）磨料粒度系列不一样涂附磨具用磨料采用P系列标准，即粒度号前加一个“P”字母。而固结磨具用F系列标准，是不一样的。（2）粒度号的设置不一样涂附磨具P系列磨料设了30个粒度号即P8、P10、P12、P14、P16、P20、P24、P30、P36、P40、P50、P60、P70、P80、P100、P120、P150、P180、P220及微粉设P240、P280、P320、P400、P600、P800、P1000、P1200、P1500、P2000、P2500等固结磨具F系列标准设了35个粒度号即4、5、6、7、8、10、12、14、16、20、22、24、30、36、40、46、54、60、70、80、90、100、120、150、180、220另设微粉有230至1200号等3粒度组成不一样一是涂附磨具用磨料P系列磨料中各号基本粒含量高,二是粒度群的分布较宽以8磨料为例来说明上述两个不同点粒度组成含量类别粗粒不能过7网基本粒不能过8网混合粒不能过10网细粒不能过10网涂附磨具固结磨具42820866459870212此外,在涂附磨具的专门用途上,在制造涂附磨具要进行磨料的处理详见本篇二、（一）、（B）、73粘结剂粘结剂是磨料与基体之间的桥梁，是把磨料紧紧粘着于基体上的一种特殊物质，所以它即要考虑与基体的附着力，又要保持对磨料的较好把持力，能抵抗在磨削过程来自各方面的冲击力，保证有极高的磨削比砂带常用的粘结剂从其性质来分有两类,一种是天然的,如动物胶,包括皮胶、明胶和骨胶另一种是合成树脂,最常用的是水溶性酚醛树脂这种粘结剂常使用在底胶、复胶和超涂层的过程中。粘结剂的组成比较复杂，除了主料以外，还有许多辅料，以改善主料的某些性能，如填料、固化剂、促进剂、着色剂、表面活性剂以及溶解剂等根据不同的用途,不同的树脂,不同的要求选择以上这些辅料,使砂带达到预计的质量要求按照不同粘结剂的互相搭配,就形成目前砂带四种类的粘结剂产品1全动物胶产品代号为G/G底胶及复胶全部采用动物胶这种产品的成本低,制造简单但由于动物胶粘结性差,不耐热,不耐潮,是一种档次比较低的产品,常用于一般的木器和轻金属的研磨和抛光以及半手工的加工方式2半树脂粘结剂产品代号R/G以动物胶为底胶,树脂胶为复胶的一种产品,改进了动物胶产品粘结性差不耐热不耐潮的缺点因而一方面保持了价格低廉比动物胶略贵和性能柔软的特点,另一方面又提高了抗潮和耐磨的性能这种产品主要用于卷辊式机械磨削加工,更多的是制成各种砂带在木材加工中使用,也用于皮革、塑料、橡胶等非金属材料的抛光和精磨国外有些复合基砂带,也是用半树脂粘结剂制作的,半树脂砂带在国外占有很大的比重,它是一种物美价廉而又比较通用的产品。3全树脂粘结剂产品代号为R/R此类产品的底胶与复胶全是树脂粘结剂制成的,常用的是水溶性酚醛树脂,它的粘结性和耐热性较好,是目前砂带制造过程中常用的一种粘结剂,用中型布和重型布基可制成性能极好的砂带,对难加工材料、强力磨削和重负荷磨削是一种理想的选择，例如国外采用锆刚玉为磨料，磨削不锈钢铸件的强力磨砂带就是用全树脂制成的。全树脂砂带是一种高档产品，它对木材、难加工金属材料均有较好的磨削效果，是一种用途较广的砂带这里特别指出这类产品虽然是标明是耐水的,但仍只限于干磨或者在油类配制的冷却剂中磨削,因为虽然有一定的耐水性,但这种产品都未进行特殊防水处理,所以一旦在有水的条件下长期作业,会因为吸水膨胀而导致产品的磨削性能下降,因此这种产品虽然具有抗潮的能力,而不能作为耐水产品来对待全树脂产品要比动物胶、半树脂产品抗潮性要好。4耐水产品,代号为WP这种产品除了底胶与复胶均用耐水的合成树脂外,基体也必须经过耐水处理即所用的原布处理胶有较好的耐水性,便砂带在水中或者在乳化液中仍能保持良好的磨削性能和较小的砂带变形与全树脂砂带相比,耐水砂带更有独到的耐水性能,所以全树脂产品不一定是耐水的,而耐水产品必须是耐水的,除了底胶和复胶采用耐水树脂以外,原布处理的胶也必须是耐水的,这是真正意义上的全树脂耐水产品这种产品应用于难加工材料及机械零件上的磨削和抛光4砂带的结构形式以材料力学机理上分析,一个物件的整体机械强度是均质的,理化性能应该是相似的,而从材质相同由二个以上单位所组成的物体,其机械强度要不小于整体的机械强度对于一条砂也是这样,接头部位是砂带在外力作用下最薄弱的环节在生产工艺上砂带的接头是工艺技术工作的重点,因为它直接关系到砂带的使用因为要十分考虑到砂带接头处的柔性,而且要考虑到接头处的接头强度,主要是接头抗拉强度,即在接头处在接触轮或压板上所受到的冲击,便工件留下周期性的磨削振动而产生的振纹,直至发生断裂在接头时所所采用的接头胶粘结不牢或因热对介质产生的敏感,也可能因此失效而断裂因此砂带接头必须具备如下性能抗断裂性即抗拉强度和抗剪切强度高的耐热性和耐介质的浸浊能力接头处的厚度与非接头处的相差不大,或有负公差时接头处比非接头处低保持必须的机械强度特别是细粒度砂带更应注意它的机械强度对接头质量的评价主要用两项指标,即强度和厚度接头强度主要取决于接头胶的质量及接头工艺,同时基体本身的强度也有一定的影响接头厚度与接头厚度的允差必须视胶的质量与基材的质量而定,特别是有负公差要求时更应慎重接头的形式决定了砂带的结构形式砂带的结构形式有以下几种1无接头砂带无接头砂带是采用筒布为基体,经过原布处理、涂胶、植砂、固化等一系列工序后，所制成的一种没接头的砂带。这种砂带是早期产品，时到今日，只有在日本及我国（包括台湾在内）仍保留着这种产品，有少量的产品由于这种砂带所用筒布基体,生产设备与工艺的限制,不能满足当前市场上众多规格,特别是宽砂带的要求,而且生产效率较底,工艺复杂,所以在近代砂带生产展中被淘汰,而被有接头的砂带所取代2接头砂带在控国内外砂带标准中“砂带”一词，实际上是指接头砂带。有接头砂带又分搭接接头和对接接头两大类，从过去的搭接为主转为对接为主的接头。欧美砂带对接占75以上，对接砂带的最大优点是避免搭接砂带使用时规定的方向性1/搭接法砂带搭接法是两个接头处,根据确定的宽度要求,分别磨成倾斜边涂以接头胶后,互相叠合压合而成叠合后的厚度即接头厚度不能大于非接头厚度的01MM,接头宽度根据砂带的大小宽窄从815MM之间进行调整,接头角度在4585的范围内调整,一般窄砂带取用较小的接头角,这样可以增加搭接面积,从而提高搭接强度宽砂带一般选用较大的接头角,便于接头操作这种接头方法因前在国内外被广范的采用,无论是布基和纸基乃至于复合基均可采用2/对接法砂带对接砂带是将两个接头边对拼后砂面或布基面垫以一条衬垫材料经压合后制成的砂带在接头前,先将两个接头边的正面砂面或背面布面或纸面进行磨边,磨去厚度与接头垫衬的厚度相当,这样保证接头厚度与非接头厚度相当,在用户需要时接头厚度还薄于非接头厚度负公差接头的垫衬材料是一种增强的聚脂薄膜,这种薄膜不但强度高而且延伸率极小接头的角度是根据聚脂薄膜中增强纤维的取向来定的,增强纤维取向角度又是根据砂带接头角度450850范围内选定的对接也是一种应用较广泛的一种接头方法,它比搭接法在工艺上要简单,当前我国对接法的高强度聚脂薄膜全依赖于进口,所在在使用上受到了很大的影响合生生公司从美国AND公司进口的薄膜分黄、红、白、兰、绿五种颜色的接头薄膜，具有特定技术性能，该公司可以生产不同的取向角度，也可以生产和供应不分角度的薄膜，每种色泽的薄膜标明了各自薄膜厚度，在500N时的抗拉强度（N/SCM）各适用范围。对接法又分两种形式一种是一般对边对接，即两接边的直接拼合（合生生称平口接），另一种是S形对接，即将两接头加工成S形的边，然后两个S形边缘向齿轮一样互相咬合在一起，加上垫衬聚脂薄膜后压合成砂带（合生生公司称正弦对接）合甡公司各种对接代号的说明接头代号接头代号的含义磨边工艺要求VS11S形对接砂带布基接头将背面的布基浆料磨掉，但不能磨断砂线，不能出现烧伤和玻璃状VS21S形接头砂带砂面接头用金刚石砂轮将砂面磨去，并磨去部分粘结剂层，然后在砂面上接头VS31S形对接砂带砂面磨掉，背面接头先磨去背面浆料应露出布基，但不能割断砂线，不能出现烧伤和玻璃状，再磨砂面的磨料，在背面接头VZ11VZ21VZ31平口对接砂带11、21、31与VS11、21、31含义相同先将砂布块切成斜边（非S形），其余按以上1131磨边方式和接头方式对接3嵌接法嵌接法是对接法的另一种形式,从形式上看很相似,其不同点在于所用的衬垫材料的材质和形式不一样,另外嵌接法是适用于基体材料特别厚的砂带,正因为基体特别厚所以用搭接法和对接法是难以完成的嵌接法所用的衬底材料强度是很高的材料、其基体基本相等的一种塑料材料,它是把衬底材料边缘和砂带接头边缘都加工成同角度的斜面,并涂以接头胶,经压合嵌接成为砂带这种方法一般使用于特厚的砂带如复合基砂带4单接头与多接头砂带单接头砂带当砂带的宽度不超过砂布纸大卷的幅面宽度,则一般采用单接头的方法,可用以上搭接和对接多接头砂带当砂带的宽度超过砂布纸卷的幅面宽度,就需要采用多接头的方法来制作砂带所谓多接头砂带是指一条砂带上出现二个或二个以上接头时称多接头砂带多接头砂带的出现是砂带制作技术上的一次新的突破,便有限的砂布纸的幅面宽度,可以制成比砂布纸卷幅面宽几倍的宽砂带,从而解决了窄的生产设备制作宽砂带的难题多接头砂带的制作程序是第一部根据长、宽尺寸和砂布大卷的幅面宽度按照多接头砂带的数学计算公式，计算出应有多少个平行四边形块组成砂带和每一个平行四边形的具体尺寸第二步裁取平行四边形块。第三步在两个平行四边形的两个上下边进行磨边第四步依次将若干个平行四边形搭接成一个宽砂带5螺旋形接头砂带螺旋形砂带与多接头砂带具有同样的功能,即把比较窄的砂带布和纸幅面接成宽于宽于幅面数倍的砂带,但与多接头砂带的接头方