砂輪的組成特性

1、砂輪的組成特性機(jī)電12-6 十組1一.概述 砂輪是磨削的主要工具，它是由磨料和結(jié)合劑構(gòu)成的多孔物體。其中磨料、結(jié)合劑和孔隙是砂輪的三個(gè)基本組成要素。隨著磨料、結(jié)合劑及砂輪制造工藝等的不同，砂輪特性可能差別很大，對(duì)磨削加工的精度、粗糙度和生產(chǎn)效率有著重要的影響。因此，必須根據(jù)具體條件選用合適的砂輪。 2砂輪的特性由磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、形狀及尺寸等因素來決定，現(xiàn)分別介紹如下 :（ 1 ）磨料及其選擇 磨料是制造砂輪的主要原料，它擔(dān)負(fù)著切削工作。因此，磨料必須鋒利，并具備高的硬度、良好的耐熱性和一定的韌性。常用磨料的名稱、代號(hào)、特性和用途見下表 。 34（ 2 ）粒度及其選擇 粒度指磨料顆料的

2、大小。粒度分磨粒與微粉兩組。磨粒用篩選法分類，它的粒度號(hào)以篩網(wǎng)上一英寸長度內(nèi)的孔眼數(shù)來表示。例如 60 # 粒度的的磨粒，說明能通過每英寸長有 60 個(gè)孔眼的篩網(wǎng)，而不能通過每英寸 70 個(gè)孔眼的篩網(wǎng)。微粉用顯微測量法分類，它的粒度號(hào)以磨料的實(shí)際尺寸來表示（ W ）。各種粒度號(hào)的磨粒尺寸見表1 。 5表1 磨料粒度號(hào)及其顆粒尺寸磨 粒 磨 粒 微 粉 粒度號(hào) 顆粒尺寸（ m ） 粒度號(hào) 顆粒尺寸（ m） 粒度號(hào) 顆粒尺寸（m ） 14 # 16001250 70 # 250200 W40 4028 16 # 12501000 80 # 200160 W28 2820 20 # 1000800

3、100 # 160125 W20 2014 24 # 800630 120 # 125100 W14 1410 30 # 630500 150 # 10080 W10 107 36 # 500400 180 # 8063 W7 75 46 # 400315 240 # 6350 W5 53.5 60 # 315250 280 # 5040 W3.5 3.52.5 注：比 14 # 粗的磨粒及比 W3.5 細(xì)的微粉很少使用，表中未列出。 6磨料粒度的選擇，主要與加工表面粗糙度和生產(chǎn)率有關(guān)。 粗磨時(shí)，磨削余量大，要求的表面粗糙度值較大，應(yīng)選用較粗的磨粒。因?yàn)槟チ４帧饪状?，磨削深度可較大，砂輪不易

4、堵塞和發(fā)熱。精磨時(shí)，余量較小，要求粗糙度值較低，可選取較細(xì)磨粒。一般來說，磨粒愈細(xì)，磨削表面粗糙度愈好。 不同粒度砂輪的應(yīng)用見表2 。 7表2 不同粒度砂輪的使用范圍8（ 3 ）結(jié)合劑及其選擇 砂輪中用以粘結(jié)磨料的物質(zhì)稱結(jié)合劑。砂輪的強(qiáng)度、抗沖擊性、耐熱性及抗腐蝕能力主要決定于結(jié)合劑的性能。常用的結(jié)合劑種類、性能及用途見表3 。 9表3 常用結(jié)合劑名 稱 代號(hào) 性 能 用 途 陶瓷結(jié)合劑 V(A) 耐水、耐油、耐酸、耐堿的腐蝕，能保持正確的幾何形狀。氣孔率大，磨削率高，強(qiáng)度較大，韌性、彈性、抗振性差，不能承受側(cè)向力 V 輪 35m/s 的磨削，這種結(jié)合劑應(yīng)用最廣，能制成各種磨具，適用于成形磨削

5、和磨螺紋、齒輪、曲軸等 樹脂結(jié)合劑 B(S) 強(qiáng)度大并富有彈性，不怕沖擊，能在高速下工作。有摩擦拋光作用，但堅(jiān)固性和耐熱性比陶瓷結(jié)合劑差，不耐酸、堿，氣孔率小，易堵塞 V 輪 50m/s 的高速磨削，能制成薄片砂輪磨槽，刃磨刀具前刀面。高精度磨削。濕磨時(shí)切削液中含堿量應(yīng) 1.5% 橡膠結(jié)合劑 R(X) 彈性比樹脂結(jié)合劑更大差，強(qiáng)度也大。氣孔率小，磨粒容易脫落，耐熱性差，不耐油，不耐酸，而且還有臭味 制造磨削軸承溝道的砂輪和無心磨削砂輪、導(dǎo)輪以及各種開槽和切割用的薄片砂輪，制成柔軟拋光砂輪等 金屬結(jié)合劑 J 韌性、成型性好，強(qiáng)度大，自銳性能差 制造各種金剛石磨具，使用壽命長 ( 青銅、電鍍鎳 )

6、 注：括號(hào)內(nèi)的代號(hào)是舊標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。 10（ 4 ）硬度及其選擇 砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟，表示砂輪的磨粒容易脫落，砂輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。砂輪的硬度和磨料的硬度是兩個(gè)不同的概念。同一種磨料可以做成不同硬度的砂輪，它主要決定于結(jié)合劑的性能、數(shù)量以及砂輪制造的工藝。磨削與切削的顯著差別是砂輪具有“自銳性”，選擇砂輪的硬度，實(shí)際上就是選擇砂輪的自銳性，希望還鋒利的磨粒不要太早脫落，也不要磨鈍了還不脫落。 根據(jù)規(guī)定，常用砂輪的硬度等級(jí)見表4 。 11表4 常用砂輪硬度等級(jí)硬度 大級(jí) 軟 中 軟 中 中 硬 硬 等級(jí) 小級(jí) 軟 1 軟 2 軟 3 中

7、軟 1 中軟 2 中 1 中 2 中硬 1 中硬 2 中硬 3 硬 1 硬 2 代 號(hào) G H J K L M N P Q R S T (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (ZR 1 ) (ZR 2 ) (Z 1 ) (Z 2 ) (ZY 1 ) (ZY 2 ) (ZY 3 ) (Y 1 ) (Y 2 ) 注：括號(hào)內(nèi)的代號(hào)是舊標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)；超軟，超硬未列入；表中 1 ， 2 ， 3 表示硬度遞增的順序。 12 選擇砂輪硬度的一般原則是：加工軟金屬時(shí)，為了使磨料不致過早脫落，則選用硬砂輪。加工硬金屬時(shí)，為了能及時(shí)的使磨鈍的磨粒脫落，從而露出具有尖銳棱角的新磨粒（即自銳性），選用軟砂輪。前者是因

8、為在磨削軟材料時(shí)，砂輪的工作磨粒磨損很慢，不需要太早的脫離；后者是因?yàn)樵谀ハ饔膊牧蠒r(shí)，砂輪的工作磨粒磨損較快，需要較快的更新。 精磨時(shí)，為了保證磨削精度和粗糙度，應(yīng)選用稍硬的砂輪。工件材料的導(dǎo)熱性差，易產(chǎn)生燒傷和裂紋時(shí)（如磨硬質(zhì)合金等），選用的砂輪應(yīng)軟一些。 13（ 5 ）形狀尺寸及其選擇 根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)與磨削加工的需要，砂輪制成各種形狀與尺寸。表5 是常用的幾種砂輪形狀、尺寸、代號(hào)及用途。 砂輪的外徑應(yīng)盡可能選得大些，以提高砂輪的圓周速度，這樣對(duì)提高磨削加工生產(chǎn)率與表面粗糙度有利。此外，在機(jī)床剛度及功率許可的條件下，如選用寬度較大的砂輪，同樣能收到提高生產(chǎn)率和降低粗糙度的效果，但是在磨削熱敏性

9、高的材料時(shí)，為避免工件表面的燒傷和產(chǎn)生裂紋，砂輪寬度應(yīng)適當(dāng)減小。 14表5 常用砂輪形狀及用途15在砂輪的端面上一般都印有標(biāo)志，例如砂輪上的標(biāo)志為 WA60LVP400 40 127 ，它的含意是：圖1 砂輪型號(hào)16圖2標(biāo)志的含義由于更換一次砂輪很麻煩，因此，除了重要的工件和生產(chǎn)批量較大時(shí)，需要按照以上所述的原則選用砂輪外，一般只要機(jī)床上現(xiàn)有的砂輪大致符合磨削要求，就不必重新選擇，而是通過適當(dāng)?shù)匦拚拜?，選用合適的磨削用量來滿足加工要求 。17作為超精密磨削加工用砂輪多使用微粒金剛石砂輪，除鏡面磨削用途外，也可作為手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等200以下的小型非球面透鏡成型模具加工用砂輪。這些模具由于是用作

10、光學(xué)玻璃的熱壓成型，大多是硬質(zhì)合金和工程陶瓷制成的。另外，也在進(jìn)行著用微爛金剛石和工程陶瓷制成的。另外，也在進(jìn)行著用微粒金剛石砂輪進(jìn)行磨削加工直接獲得非球面透鏡的試驗(yàn)。這些磨加工所使用的金剛石粒度目前多為15003000#左右，可獲得形狀精度0.1微米以下，表面粗糙度Ry40mm左右的加工精度。這些作為要求精度不太高的民生用光學(xué)透鏡的磨削已達(dá)到實(shí)用化，可尚未達(dá)到要求更高精度的大型非球面透鏡的要求精度。 今后對(duì)微粒金剛石砂輪要求的要素，需對(duì)超微金剛石磨料作固定磨粒使用時(shí)的磨粒特性進(jìn)行研究。另外，其基本要素要考慮構(gòu)成微粒金剛石砂輪的磨粒、結(jié)合劑、填料等各個(gè)原料，不陰礙健全地磨削加工，高精度的均勻分散技術(shù)的開發(fā)也很重要。 18超精密加工用磨床的現(xiàn)狀可說是最小切入設(shè)定值幾年前100nm為極限，可最近已制出更高精度的最小分辨能為1nm，象限也調(diào)整到最小限度的磨床。雖然以往一直制造著粒度6000#以上的微