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砂轮的种类与性能

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砂轮的种类与性能

  • 分类:砂轮百科
  • 作者:湖南兴大
  • 来源:湖南兴大
  • 发布时间:2024-06-05 11:54
  • 访问量:

【概要描述】随着工业生产的不断发展,砂轮作为磨削加工中的关键工具,其性能直接影响到加工效率和产品质量。

砂轮的种类与性能

【概要描述】随着工业生产的不断发展,砂轮作为磨削加工中的关键工具,其性能直接影响到加工效率和产品质量。

  • 分类:砂轮百科
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  (一)、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,按所用磨料可分为超硬磨料(金刚石和立方氮化硼)砂轮和普通磨料(刚玉(Al2O3)和碳化硅等)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。
  
  
  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
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、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷等
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、各种既硬又韧的淬火钢和高
钼、高矾、高钴钢、不锈钢,碳钢、合金钢、可
锻铸铁
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
一些硬度低的材料
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
一些硬度低的材料
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
一些硬度低的材料
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
一些硬度低的材料

 


  
  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# 1600~1250 70# 250~200 W4 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~
60# 315~250 280# 50~40 ~  


  
  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
12-36
 
  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
6-80 400-315
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   7-5 超精磨、镜面磨、制作研磨剂等


  
  (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°C),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°C),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
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
菱苔土结合剂 Mg   1)自锐性好 2)磨
削热小
磨削大面积表面
及导热差的金属


  
  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。磨削与切削的显着差别是砂轮具有“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 1 G
软 2 H
软 3 J
中软 软 1 K
软 2 L
中 1 M
中 2 N
中硬 中硬 1 P
中硬 2 Q
中硬 3 R
硬  硬 1 S
硬 2 T
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

←————砂轮硬度————→
质硬、脆 ←————工件材质————→ 质软、粘
←————接触面积————→ 狭小
←————砂轮转速————→
←————工件进给速度————→
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:SPA400×100×127A60L5B35

SPA -----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

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