砂輪的組成特性

1、砂輪的組成特性機電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、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 個孔眼的篩網(wǎng)，而不能通過每英寸 70 個孔眼的篩網(wǎng)。微粉用顯微測量法分類，它的粒度號以磨料的實際尺寸來表示（ W ）。各種粒度號的磨粒尺寸見表1 。 5表1 磨料粒度號及其顆粒尺寸磨 粒 磨 粒 微 粉 粒度號 顆粒尺寸（ m ） 粒度號 顆粒尺寸（ m） 粒度號 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，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。因為磨粒粗、氣孔大，磨削深度可較大，砂輪不易

4、堵塞和發(fā)熱。精磨時，余量較小，要求粗糙度值較低，可選取較細磨粒。一般來說，磨粒愈細，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 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：括號內(nèi)的代號是舊標(biāo)準代號。 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見表4 。 11表4 常用砂輪硬度等級硬度 大級 軟 中 軟 中 中 硬 硬 等級 小級 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 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：括號內(nèi)的代號是舊標(biāo)準代號；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，為了使磨料不致過早脫落，則選用硬砂輪。加工硬金屬時，為了能及時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，砂輪的工作磨粒磨損很慢，不需要太早的脫離；后者是因為在磨削硬材料時，砂輪的工作磨粒磨損較快，需要較快的更新。 精磨時，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（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，這樣對提高磨削加工生產(chǎn)率與表面粗糙度有利。此外，在機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，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，需要按照以上所述的原則選用砂輪外，一般只要機床上現(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拜啠x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、數(shù)碼相機等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，也在進行著用微爛金剛石和工程陶瓷制成的。另外，也在進行著用微粒金剛石砂輪進行磨削加工直接獲得非球面透鏡的試驗。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)透鏡的磨削已達到實用化，可尚未達到要求更高精度的大型非球面透鏡的要求精度。 今后對微粒金剛石砂輪要求的要素，需對超微金剛石磨料作固定磨粒使用時的磨粒特性進行研究。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