平面磨床磨削砂輪的選擇

平面磨床磨削砂輪的選擇 砂輪磨具是磨削加工不可缺少的一種工具，砂輪選擇合適與否，是影響磨削質(zhì)量，磨削成本的重要條件。 本公司生產(chǎn)一系列的平面磨床， 需配置不同的砂輪來適應各種工件的平面加工。 為方便用戶及本公司設(shè)計、 工藝人員選擇，本文針對平面磨床磨削砂輪的選擇，常用不同工件材料的砂輪選擇進行匯總，以供大家使 用參考（見附表） 。砂輪的種類很多，并有各種形狀和尺寸，由于砂輪的磨料、結(jié)合劑材料以及砂輪的制造工藝不同，各種砂 輪就具有不同的工作性能。每一種砂輪根據(jù)其本身的特性，都有一定的適用范圍。因此，磨削加工時，必 須根據(jù)具體情況（如所磨工件的材料性質(zhì)、熱處理方法、工件形狀、尺寸及加工形式和技術(shù)要求等） ，選用 合適的砂輪。否則會因砂輪選擇不當而直接影響加工精度、表面粗糙度及生產(chǎn)效率。下面列出砂輪選擇的 基本原則以供參考。一、普通砂輪的選擇1. 磨料的選擇 磨料選擇主要取決于工件材料及熱處理方法。a. 磨抗張強度高的材料時，選用韌性大的磨料。b. 磨硬度低，延伸率大的材料時，選用較脆的磨料。c. 磨硬度高的材料時，選用硬度更高的磨料。d. 選用不易被加工材料發(fā)生化學反應的磨料。最常用的磨料是棕剛玉（A ）和白剛玉（WA）,其次是黑碳化硅（C）和綠碳化硅（GC）,其余常用的還有 鉻剛玉（PA）、單晶剛玉（SA）、微晶剛玉（MA ）、鋯剛玉（ZA ）。棕剛玉砂輪：棕剛玉的硬度高,韌性大,適宜磨削抗拉強度較高的金屬,如碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、硬 青銅等,這種磨料的磨削性能好,適應性廣,常用于切除較大余量的粗磨,價格便宜,可以廣泛使用。白剛玉砂輪：白剛玉的硬度略高于棕剛玉,韌性則比棕剛玉低,在磨削時,磨粒容易碎裂,因此,磨削熱 量小,適宜制造精磨淬火鋼、高碳鋼、高速鋼以及磨削薄壁零件用的砂輪,成本比棕剛玉高。黑碳化硅砂輪：黑碳化硅性脆而鋒利,硬度比白剛玉高,適于磨削機械強度較低的材料,如鑄鐵、黃銅、 鋁和耐火材料等。綠碳化硅砂輪：綠碳化硅硬度脆性較黑碳化硅高,磨粒鋒利,導熱性好,適合于磨削硬質(zhì)合金、光學玻璃、 陶瓷等硬脆材料。鉻剛玉砂輪：適于磨削刀具,量具、儀表,螺紋等表面加工質(zhì)量要求高的工件。 單晶剛玉砂輪：適于磨削不銹鋼、高釩高速鋼等韌性大、硬度高的材料及易變形燒傷的工件。微晶剛玉砂輪：適于磨削不銹鋼、軸承鋼和特種球墨鑄鐵等,用于成型磨,切入磨,鏡面磨削。鋯剛玉砂輪：適于磨削奧氐體不銹鋼、鈦合金、耐熱合金，特別適于重負荷磨削。2. 粒度的選擇 主要取決于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率。粒度是指磨料的顆粒尺寸，其大小則用粒度號表示（見表1）。用粗粒度砂輪磨削時，生產(chǎn)效率高，但磨出的工件表面較粗糙；用細粒度砂輪磨削時，磨出的工件表面粗 糙度較好，而生產(chǎn)率較低。在滿足粗糙度要求的前提下，應盡量選用粗粒度的砂輪，以保證較高的磨削效 率。一般粗磨時選用粗粒度砂輪，精磨時選用細粒度砂輪。當砂輪和工件接觸面積較大時，要選用粒度粗一些的砂輪。例如，磨削相同 的平面，用砂輪的端面磨削比 用砂輪的周邊磨削選的粒度要粗些。不同粒度的砂輪其適用范圍（見表 2）。3. 硬度的選擇 主要取決于被磨削的工件材料、磨削效率和加工表面質(zhì)量。硬度是指砂輪在外力作用下磨粒脫落的難易程度,為了適應不同工件材料磨加工的要求 ,制造砂輪時分成不同硬度的等級（見表 3）。砂輪選得過硬，磨鈍的磨粒不易脫落，砂輪易堵塞，磨削熱增加，工件易燒傷，磨削效率低，影響工件表 面質(zhì)量；砂輪選得過軟，磨粒還在鋒利時就脫落，增加了砂輪損耗，易失去正確的幾何形狀，影響工件精 度。所以砂輪硬度的選擇要適當，還應根據(jù)砂輪與工件接觸面積大小、工件形狀、磨削的方式、冷卻方式、 砂輪的結(jié)合劑種類等因素來綜合考慮。下列砂輪硬度選擇原則供參考：a. 磨削軟材料時要選較硬的砂輪，磨削硬材料時則要選軟砂輪；b. 磨削軟而韌性大的有色金屬時，硬度應選得軟一些；c. 磨削導熱性差的材料應選較軟的砂輪；d. 端面磨比圓周磨削時，砂輪硬度應選軟些；e. 在同樣的磨削條件下，用樹脂結(jié)合劑砂輪比陶瓷結(jié)合劑砂輪的硬度要高 12 小級；f. 砂輪旋轉(zhuǎn)速度高時，砂輪的硬度可選軟 12 小級；g. 用冷卻液磨削要比干磨時的砂輪硬度高 12 小級。4. 結(jié)合劑的選擇 應根據(jù)磨削方法，使用速度和表面加工要求等條件予以考慮。最常用的砂輪結(jié)合劑有陶瓷結(jié)合劑（ V ）和樹脂結(jié)合劑（ B）陶瓷結(jié)合劑是一種無機結(jié)合劑，化學性能穩(wěn)定、耐熱、抗腐蝕性好，氣孔率大，這種結(jié)合劑制造的砂輪磨 削效率高、磨耗小，能較好地保持砂輪的幾何形狀，應用范圍最廣。適于磨削普通碳鋼、合金鋼、不銹鋼、 鑄鐵、硬質(zhì)合金、有色金屬等。但是，陶瓷結(jié)合劑砂輪脆性較大，不能受劇烈的振動。一般只能在35 米/秒以內(nèi)的速度下使用。樹脂結(jié)合劑是一種有機結(jié)合劑，這種結(jié)合劑制造的砂輪強度高，具有一定的彈性，耐熱性低，自銳性好， 制作簡便，工藝周期短?？芍圃旃ぷ魉俣雀哂?0 米/秒的砂輪和很薄的砂輪。它的應用范圍僅次于陶瓷結(jié)合劑，廣泛用于粗磨、荒磨、切斷和自由磨削，如磨鋼錠，鑄件打毛刺等。可制造高速、高光潔度砂輪， 重負荷、切斷以及各種特殊要求的砂輪。5. 組織的選擇 主要考慮工件所受的壓力、磨削方法、工件材質(zhì)等。組織是指砂輪中磨粒所占砂輪體積的百分比。砂輪組織等級的劃分是以62%的磨粒體積百分數(shù)為 “0”號組織，磨粒體積每減 2%，其組織增加一號，依此類推，共分15 個號。號數(shù)越大，組織越松（見表4）。組織緊密的砂輪能磨出較好的工件表面，組織疏松的砂輪，因空隙大，可以保證磨削過程中容納磨屑，避 免砂輪堵塞。通常粗磨和磨削較軟金屬時，砂輪易堵塞，應選用疏松組織的砂輪；成型磨削和精密磨時， 為保持砂輪的幾何形狀和得到較好的粗糙度， 應選用較緊密組織的砂輪； 磨削機床導軌和硬質(zhì)合金工具時， 為減少工件熱變形，避免燒傷裂紋，宜采用松組織的砂輪；磨削熱敏性大的材料、有色金屬、非金屬材料 宜采用大于 12#組織的砂輪。6. 形狀和尺寸的選擇 應根據(jù)磨床條件和工件形狀來選擇。常用砂輪形狀有平形砂輪 （P）、單面凹砂輪（PDA ）、雙面凹砂輪（PSA）、薄片砂輪（PB）、筒形砂輪（N）、 碗形砂輪（BW ）、碟形一號砂輪（D1）等。每種磨床所能使用的砂輪形狀和尺寸都有一定的范圍。 在可能的條件下， 砂輪的外徑應盡可能選得大一些， 以提高砂輪的線速度，獲得較高的生產(chǎn)率和工件表面質(zhì)量，砂輪寬度增加也可以獲得同樣的效果?，F(xiàn)國標砂輪書寫順序：砂輪代號、尺寸（外徑褥度汛徑）、磨粒、粒度、硬度、組織、結(jié)合劑、最高工作線速度。例示：P 400 X150X203 A60 L 5 B 35二、金剛石砂輪的選擇金剛石砂輪比用碳化硼、碳化硅、剛玉等一般磨粒制成的砂輪刃角鋒利、磨耗小、壽命長、生產(chǎn)率高、加 工質(zhì)量好，但價格昂貴，因而適用于精磨硬質(zhì)合金、陶瓷、半導體等高硬度脆性難加工材料。金剛石砂輪的特征包括磨料種類、粒度、硬度、濃度、結(jié)合劑、砂輪形狀與尺寸。磨料：廣泛使用人造金剛石（JR）,根據(jù)它的結(jié)晶形狀和顆粒強度，分各種型號，按其特定用途選型號。粒度：要以工件粗糙度、磨削生產(chǎn)率和金剛石的消耗三個方面綜合考慮。硬度：只有樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪才有 “硬度”這一特性。一般采用 S（Y1 ）級或更高。結(jié)合劑：常用的結(jié)合劑有四種，其結(jié)合能力和耐磨性以樹脂、陶瓷、青銅、電鍍金屬為序，依次漸強。樹 脂結(jié)合劑金剛石砂輪磨削效率高，被加工工件粗糙度好，適用范圍廣，自銳性好，不易堵塞，發(fā)熱量小， 易修整，主要用于精磨工序。陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪主要用于各種非金屬硬脆材料、硬質(zhì)合金、超硬材料 等的磨削。濃度：濃度選擇要根據(jù)使用砂輪的粒度、結(jié)合劑、形狀、加工方法、生產(chǎn)效率及砂輪壽命的要求而定。高 濃度金剛石砂輪保持砂輪形狀的能力強，低濃度砂輪磨削時，金剛石的消耗往往更低些，應根據(jù)需要酌情 選取。形狀和尺寸：按工件的形狀、尺寸和機床條件選用。三、立方氮化硼（ CBN ）砂輪的選擇立方氮化硼（ CBN ）砂輪的立方氮化硼顆粒粘在普通砂輪表面只有很薄一層，其磨粒韌性、硬度、耐用度 是剛玉類砂輪的 100 倍，最適于加工硬度高、粘性大、高溫強度高、熱傳導率低的難磨鋼材及高速或超高 速磨削。其應用范圍與人造金剛石起著互相補充的作用。金剛石砂輪在磨削硬質(zhì)合金和非金屬材料時，具 有獨特的效果，但在磨削鋼料時，尤其是磨削特種鋼時，效果不顯著。立方氮化硼砂輪磨削鋼件的效率比 剛玉類砂輪要高近百倍，比金剛石砂輪高五倍，但磨削脆性材料不及金剛石。立方氮化硼砂輪的選擇和金剛石砂輪的選擇相類似。但在結(jié)合劑選用上，大部分是樹脂結(jié)合劑，次之是電 鍍，金屬結(jié)合劑。陶瓷結(jié)合劑 CBN 砂輪主要用于鈦合金、高速鋼、可鍛鑄鐵等難加工的黑色金屬的磨削， 樹脂結(jié)合劑 CBN 砂輪適用于磨削鐵磁性材料，是加工鋼材的理想選擇。 CBN 砂輪濃度一般在 100%150% 間選用較經(jīng)濟合理，它不能用普通切削液，需特殊的切削液。四、大氣孔砂輪的選擇大氣孔砂輪在磨削時具有不易被堵塞、耐用度高和切削能力強等優(yōu)點。適用于軟金屬和塑料、橡皮和皮革 等非金屬材料的粗、精磨。同時，它具有散熱快的特點，所以在磨削一些熱敏性大的材料、薄壁工件和干 磨工序中（例如刃磨硬質(zhì)合金刀具和機床導軌等）有良好的效果。大氣孔砂輪和一般陶瓷結(jié)合劑砂輪的制造方法基本一樣。不同點是在配料中外加一定量的增孔劑，它在砂 輪燒結(jié)前完全揮發(fā)或被燒燼，從而產(chǎn)生大氣孔。大氣孔砂輪生產(chǎn)范圍是：磨料一般選擇碳化物和剛玉等，如常用的有黑碳化硅（C）、綠碳化硅（GC）和白剛玉（WA）等幾種，這些磨料的硬度高、 性脆而鋒利，具有良好的導熱和導電性能； 磨料粒度（36#180#）; 結(jié)合劑（陶瓷結(jié)合劑） ；硬度（ GM 各級）；形狀（平形、杯形、碗形或碟形等） ；氣孔尺寸（約 0.71.4 毫 米）。