磨具<砂轮>的特性与选择

张国耀

砂轮的特性与选择

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。

砂轮的力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

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

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

砂轮磨粒率

组织号	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
磨料粒%	62	60	58	56	54	52	50	48	46	44	42	40	38	36	34

(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。

金属狂人

强
细

过客

学习了，了解很多

小强

又学习一下啊

CHENGCHENG

谢谢   大哥 厉害 啊

xcx118

真的受益了！真需要啊！收藏了

新锐工具

大体不错，部分细节有出入。
关于磨料颜色：CBN有黑色和琥珀色之分，
              金刚石基本色是黄绿色，含杂质时颜色有差异，但从未见过乳白色的:lol

jliu1985

总结的很详细，学习了！

新手试车

已经很详细了，不要吹毛求疵

实习生

太详细了，谢了

无械可机

新手拜读，谢谢分享

zydoplin

很好，谢谢分享

娃娃

赞一个{:soso_e142:}

青苹果

新手拜读，谢谢分享

国联002

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ajia

谢谢 谢谢！真好