07

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

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

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

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

中软

中硬

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。

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 HN(软2-2)。

   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

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。

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)