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砂轮的种类与性能一、砂轮的种类与性能（一）、概况砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。（二）、砂轮的分类砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。先有个感性认识，砂轮示例：白刚玉砂轮棕刚玉砂轮绿碳化硅砂轮金刚石砂轮（三）、砂轮的属性砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。1、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常用磨料类别名称代号特性用途氧化物系棕刚玉A(GZ)含91~96%氧化铝。棕色，硬度高，韧性好，价格便宜磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等白刚玉WA(GB)含97~99%的氧化铝。白色，比棕刚玉硬度高、韧性低，自锐性好，磨削时发热少精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件碳化物系黑色碳化硅C(TH)含95%以上的碳化硅。呈黑色或深蓝色，有光泽。硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性和导电性良好磨削铸铁。黄铜、铝、耐火材料及非金属材料绿色碳化硅GC(TL)含97%以上的碳化硅。呈绿色，硬度和脆性比TH更高，导热性和导电性好磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷、珩磨发动机气缸套等超硬磨料系人造金刚石D(JR)无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色。硬度高，比天然金刚石性脆。价格比其它磨料贵好多倍磨削硬质合金、宝石等高硬度材料立方氮化硼CBN(JLD)立方型晶体结构，硬度略低于金刚石，强度较高，导热性能好磨削、研磨、珩磨各种既硬又韧的淬火钢和高钼、高矾、高钴钢、不锈钢2、粒度及其选择粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两种类型。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如60#粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有60个孔眼的筛网，而不能通过每英寸70个孔眼的筛网。120#粒度说明能通过每英寸长有120个孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（W）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2。表2砂轮的粒度颗粒尺寸表粒度号颗粒尺寸（um）粒度号颗粒尺寸（um）粒度号颗粒尺寸（um）14#1600~125070#250~200W440~2816#1250~100080#200~160W2828~2020#1000~800100#160~125W2020~1424#800~630120#125~100W1414~1030#630~500150#100~80W1010~736#500~400180#80~63W77~546#400~315240#63~50W55~3.560#315~250280#50~40W3.53.5~2.5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，磨粒越细，磨削表面粗糙度越好。粒度不是起决定性作用的唯一因素，我见过用80K砂轮磨出镜面的。不同粒度砂轮的应用见表3。表3不同粒度砂轮的使用范围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3、结合剂及其选择结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。（1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。（2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300℃)，自锐性好。关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。（3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。（4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。表4结合剂代号，性能及用途种类代号主要成分性能用途陶瓷结合剂V黏土，长石滑石。（1）耐水酸，碱及热（2）较脆不易堵塞（3）价格便宜（4）线速度为35M/S除切削零件窄槽的磨削树脂结合剂B石碳酸与甲醛制成的树脂1）强度高弹性好2）耐热耐腐差3）存放时间不超过一年磨削窄槽。切割用的磨砂轮。抛光用的砂轮橡胶结合剂R人造橡胶1）强度大弹性高2）退让性好吸振3）不耐油窄槽磨削磨成型面菱苔土结合剂Mg1）自锐性好2）磨削热小磨削大面积表面及导热差的金属12-362000-1600500-400粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺W40-2040-2820-14精磨、超精磨、螺纹磨、珩磨46-80400-315200-160粗磨、半精磨、精磨W14-1014-1010-7精磨、精细磨、超精磨、镜面磨100-280165-12550-40精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨W7-3.57-53.5-2.5超精磨、镜面磨、制作研磨剂等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。（重要！砂轮的硬度并不是指砂轮的坚硬程度）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。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。知道工厂里是怎么测试砂轮硬度的吗？说起来您别笑：是用凿子剜的。表5砂轮硬度分级及代号硬度级代号大级小级超软超软D．E．F．软软1G软2H软3J中软软1K软2L中中1M中2N中硬中硬1P中硬2Q中硬3R硬硬1S硬2T超硬超硬Y注：上表中的“代号”为现行的新国标代号，老国标代号就是汉字的首字母+数字来表示的，如：中硬1=ZY1，有些砂轮上仍在延用老的国标代号，如上面图中有一片砂轮上的“R3”，就是“软3”。表6砂轮硬度的简单选择标准软←————砂轮硬度————→硬质硬、脆←————工件材质————→质软、粘宽←————接触面积————→狭小快←————砂轮转速————→慢慢←————工件进给速度————→快良好←————材料机械加工性能————→不良熟练←————工人技术————→不熟练5、砂轮的组织砂轮的组织，是磨料、结合剂和气孔三者在数量上比例的分布状况。简单地讲就是磨料颗粒之间的距离。磨料之间的距离非常难测量，以砂轮体积中磨料所占的百分比，即磨料率作为组织的标准。根据组织的不同，可以制成紧密或者松散的不同密度的砂轮，以适合不同的研磨状况。使砂轮的磨料颗粒磨钝后能快速崩碎，以使新的刃露出来继续磨削。组织密的砂轮气孔少，组织松的砂轮气孔多。气孔多虽然结合度弱，但有较大的切削空间，可提高切削效果。气孔大、孔数少的称为粗砂轮；气孔小、孔数多的称为密砂轮。简单地说，大气孔的砂轮适合磨削质软、粘的材料，比如铝、铜等；反之适合磨削质地坚硬、脆的物质。6、砂轮的形状砂轮的形状大概分为五种，平形、斜边（双斜边、单斜边）、碟形、碗形和杯形。平形砂轮用途最为广泛，磨削平面、外圆、开槽等，并可根据实际使用需要，修成各种形状做成型磨削。斜边砂轮不用讲太多了，大家都明白，木工平时磨合金锯片用的就是单斜边砂轮。碟形和碗形砂轮通常是用来磨削各种刀具和刃具的，如钻头、铣刀等。杯形砂轮可以有多种用途，比如磨刨刀的机器上用的就是这种砂轮，另外碗形砂轮也可以用于垂直磨削平面，效率很高，缺点是散热差。常用的还有带柄砂轮（如：电磨上用的）等多种形式，砂轮可以做成很多种形状以适应不同的需求。7、砂轮的尺寸砂轮的尺寸通常用一串数字表示砂轮的标志示例：SPA400×100×127A60L5B35SPA-----形状代号400------外径D100------厚度H127------孔径DA---------磨料60--------粒度L---------硬度5---------组织号B--------结合剂35-------最高工作线速度m/s二、砂轮的保管和运输砂轮强度较低且易受温度、湿度、振动、碰撞、挤压及储存时间等因素的影响，正确地保管运输砂轮，对防止事故具有重要意义。为此，应做到以下几点：1、砂轮应存放在专用的储存架上。2、砂轮存放应尽可能的减少搬运，以防碰击和振动产生裂纹。砂轮质脆，请勿受撞击，坠落及碰撞。3、存放橡胶结合剂砂轮应注意不要接触油类；树脂结合剂砂轮不要接触碱溶液。陶瓷磨具不能放在潮湿或冰冻的地方，否则会降低磨具强度及磨削力。树脂、橡胶结合剂砂轮保管时应夹在两块光滑平整的金属板中，金属板应大于砂轮直径，另外不要放在潮湿和风机下直接吹风以防止弯曲变形。砂轮不可长期存放，超过一年树脂和橡胶就会变质，此时需必须严格检验后方可使用。橡胶、树脂结合剂薄片砂轮，存放时应防止变形。4、砂轮的保存应以制造厂的说明书为准，过期砂轮不能随便使用。5、砂轮运输过程中，不能和金属物及安装在一起；并减少振动和撞击。6、磨具应存放在干燥地方，室温不低于5摄氏度；砂轮叠放时，叠放高度一般不超过1.5m。7、磨具应按规格分开放置，存放处设有标志，以免出现混乱和差错，放置方法应视磨削形状大小而定。直径大或较厚的磨具应直立和稍倾斜摆放，较薄和较小的砂轮应平叠摆放，但不宜过高，并在其上其下各放一平整铁板，防止砂轮变形或破裂。三、关于金刚石砂轮之所以把金刚石砂轮单独拿出来说，是因为很多人对金刚石砂轮并不是太了解，容易进入误区。但凡看到“金刚石”这几个字，就只会有一种想法，那就是“硬”。目前金刚石在自然界中是硬度最高的材料，因此用金刚石制作的磨具具有先天的优势，特别是用在难磨材料时就显得更明显。下面有一张表，表示了各种磨料的硬度指标，这个表格是台湾一所大学的教科书上的，我还没具体弄清楚上面的“HK”指的是哪种硬度标准，但从表中可以看出各种材料硬度之间的硬度对比，有点类似于摩氏硬度的标示方法，大家可以作一个参考：磨料硬度（HK）钻石（D）7000碳化硅（GC）2550碳化硅（C）2500氧化铝（HA）2300氧化铝（WA）2200氧化铝（A）2000烧结氧化铝1300金刚石砂轮主要以金刚石为主要磨料，再由结合剂结合成形，结合剂大致分为四种：金属、树脂、陶瓷和电镀，可以制成多种形状。金刚石砂轮可用作磨削、抛光、研磨切削等用途。同时，用于研磨高硬度的合金、非金属材料。金刚石硬度高、抗压强度高、耐磨性好，使金刚石砂轮在磨削加工中成为硬脆材料及硬质合金最理想的工具，金刚石砂轮不但效率高、精度高，而且磨削后工件表面粗糙度好、砂轮消耗少、使用寿命长，同时磨削时也不会产生大量粉尘，改善的工作条件。金刚石砂轮的用途：用于普通砂轮