详细说明
磨料及其选择
磨料是制造砂轮的主要原料,它担负着切削工作。因此,磨料必须锋利,并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1 。
表1 常用磨料
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 | AL2O3 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 | AL2O397-99% | 2200-2300 | 白色 | 磨削淬硬的碳钢、高速钢 |
碳化物系 | 黑碳化硅 | SiC | 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 | 绿碳化硅 | GC | 3280-3400 | | 绿色 | 优良的导电性 |
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 |
注:括号内的代号是旧标准代号。
(2)粒度及其选择
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
外圆磨砂轮
于 40μm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40μm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20μm。各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。
表2 磨料粒度号及其颗粒尺寸
磨 粒 | 磨 粒 | 微 粉 |
粒 度 号 | 颗 粒 尺 寸 ( um ) | 粒度号 | 颗 粒 尺 寸 ( um) | 粒 度 号 | 颗 粒 尺 寸 (um) |
14 # | 1600~1250 | 70 # | 250~200 | W40 | 40~28 |
16 # | 1250~1000 | 80 # | 200~160 | W28 | 28~20 |
20 # | 1000~800 | 100 # | 160~125 | W20 | 20~14 |
24 # | 800~630 | 120 # | 125~100 | W14 | 14~10 |
30 # | 630~500 | 150 # | 100~80 | W10 | 10~7 |
36 # | 500~400 | 180 # | 80~63 | W7 | 7~5 |
46 # | 400~315 | 240 # | 63~50 | W5 | 5~3.5 |
60 # | 315~250 | 280 # | 50~40 | W3.5 | 3.5~2.5 |
注:比 14 # 粗的磨粒及比 W3.5 细的微粉很少使用,表中未列出。
磨料粒度的选择,主要与加工表面粗糙度和生产率有关。
粗磨时,磨削余量大,要求的表面粗糙度值较大,应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大,磨削深度可较大,砂轮不易堵塞和发热。精磨时,余量较小,要求粗糙度值较低,可选取较细磨粒。一般来说,磨粒愈细,磨削表面粗糙度愈好。
不同粒度砂轮的使用范围[1]
粒度号 | 颗粒尺寸范围/μm | 适用范围 | 粒度号 | 颗粒尺寸范围/μm | 适用范围 |
12-36 | 2000-1600 500-400 | 粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 | W40-20 | 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 | W14-10 | 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 | W7-3.5 | 7-5 3.5-2.5 | 超精磨、镜面磨、制作研磨剂等 |
(3)结合剂及其选择
砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、性能及用途见表4 。
表4 常用结合剂
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 v<35m/s的各种成形磨削、磨齿轮、磨螺纹等 |
树脂 | B | 强度高、弹性大、耐冲击、坚固性和耐热性差、气孔率小 | 适用于 v>50m/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
注:括号内的代号是旧标准代号。
(4)硬度及其选择
砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软,表示砂轮的磨粒容易脱落,砂轮的硬度硬,表示磨粒较难脱落。砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮,它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。磨削与切削的显著差别是砂轮具有“自锐性”,选择砂轮的硬度,实际上就是选择砂轮的自锐性,希望还锋利的磨粒不要太早脱落,也不要磨钝了还不脱落。
根据规定,常用砂轮的硬度等级见表5 。
表5 常用砂轮硬度等级
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 |
注:括号内的代号是旧标准代号;超软,超硬未列入;表中 1 , 2 , 3 表示硬度递增的顺序。
选择砂轮硬度的一般原则是:加工软金属时,为了使磨料不致过早脱落,则选用硬砂轮。加工硬金属时,为了能及时的使磨钝的磨粒脱落,从而露出具有尖锐棱角的新磨粒(即自锐性),选用软砂轮。前者是因为在磨削软材料时,砂轮的工作磨粒磨损很慢,不需要太早的脱离;后者是因为在磨削硬材料时,砂轮的工作磨粒磨损较快,需要较快的更新。
精磨时,为了保证磨削精度和粗糙度,应选用稍硬的砂轮。工件材料的导热性差,易产生烧伤和裂纹时(如磨硬质合金等),选用的砂轮应软一些。
(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 |