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2019
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05
磨床基础知识 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、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。
(1)磨料
磨料是砂轮的主要组成部分,它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性,以承受磨削时的切削热和切削力,同时还应具备锋利的尖角,以利磨削金属。常用磨料代号、特点及应用范围简表 6.6
表 6.6 常用磨料代号、特性及适用范围
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 |
AL 2 O 3 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 |
AL 2 O 3 97-99% |
2200-2300 |
白色 |
硬度高于棕刚玉,磨粒锋利,韧性差 |
磨削淬硬的碳钢、高速钢 |
|
碳化物系 |
黑碳化硅 |
C |
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 |
GC |
SiC >99% |
3280-3400 |
绿色带光泽 |
硬度和脆性高于黑碳化硅,有良好的导电性和导热性 |
磨削硬质合金、宝石、陶瓷、光学玻璃、不锈钢 |
|
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 |
磨削硬质合金、宝石、陶瓷等高硬度材料 |
(2)粒度
粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于 40 μ m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40 μ m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20 μ m。
砂轮的粒度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗,磨削深度大,生产率高,但表面粗糙度值大。反之,则磨削深度均匀,表面粗糙度值小。所以粗磨时,一般选粗粒度,精磨时选细粒度。磨软金属时,多选用粗磨粒,磨削脆而硬材料时,则选用较细的磨粒。粒度的选用见表 6.7。
表 6.7 磨料粒度的选用
粒度号 |
颗粒尺寸范围 / μ m |
适用范围 |
粒度号 |
颗粒尺寸范围 / μ m |
适用范围 |
12-36 |
2000-1600 500-400 |
粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 |
W40-W20 |
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-W10 |
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-W3.5 |
7-5 3.5-2.5 |
超精磨、镜面磨、制作研磨剂等 |
(3)结合剂
结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性极耐腐蚀性,主要取决于结合剂的种类和性质。常用结合剂的种类、性能及适用范围见表 6.8。
表 6.8常用结合剂的种类、性能及适用范围
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
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 |
砂轮硬度是指砂轮工作时,磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬,表示磨粒难以脱落;砂轮软,表示砂轮容易脱落。砂轮的硬度等级见表 6.9。
表 6.9 砂轮的硬度等级及代号
砂轮的硬度与磨料的硬度是完全不同的两个概念。硬度相同的磨料可以制成硬度不同的砂轮,砂轮的硬度主要决定于结合剂性质、数量和砂轮的制造工艺。例如,结合剂与磨粒粘固程度越高,砂轮硬度越高。
砂轮硬度的选用原则是:工件材料硬,砂轮硬度应选用软一些,以便砂轮磨钝磨粒及时脱落,露出锋利的新磨粒继续正常磨削;工件材料软,因易于磨削,磨粒不易磨钝,砂轮应选硬一些。但对于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时,由于切屑容易堵塞砂轮,应选用较软砂轮。粗磨时,应选用较软砂轮;而精磨、成型磨削时,应选用硬一些的砂轮,以保持砂轮的必要形状精度。机械加工中常用砂轮硬度等级为 H至N(软2-中2)。
(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 |
(6)形状与尺寸
砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。常用砂轮名称、形状简图、代号和主要用途见表 6.11。
表 6.11 常用砂轮形状、代号和用途
(7)磨具标记
磨具标记的书写顺序是:形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂和允许的最高线速度。例如:砂轮的标记为
P 400×40×127 WA 60 L 5 V 35
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
平行砂轮 外径×厚度×孔径 磨料 粒度 硬度 组织号 结合剂 最高工作线速度(m/s)