磨削加工中的砂輪選擇，趕緊收藏！
2024-07-26
1 材料分類
在磨削加工中，砂輪是由磨料和結合劑以適當的比例混合，經壓制，干燥，燒結而成。它主要由磨粒、結合劑和空隙三部分組成。磨粒相當于切削工具的切削刃，起切削的作用，結合劑使各磨粒位置固定，起支持磨粒的作用。空隙則有助于排削和散熱的作用。
砂輪的工作特性由磨料，粒度，結合劑，硬度，組織強度，形狀和尺寸等幾個要素衡量，各種特性都有其適用范圍。
磨料是砂輪的主體材料。在磨削時需經強烈的摩擦，擠壓和高溫的作用，因此對磨料的性能和成分都有一定的要求：如要有較高的硬度，當硬度高于工件硬度時，才能切掉剩余金屬。還要有較高的強度、韌性等。在外力的作用下，產生抵抗破裂的能力，同時要具有較高的熱穩定性和化學穩定性。在高溫的條件下，保持物理性能，有利于減少切削變形，化學穩定性好，才能不與工件粘附，護散，不發生化學反應，延緩磨輪鈍化，防止氣孔堵塞，提升切磨能力，延長使用壽命。
2 砂輪的主要成分
磨削用砂輪種類大體分為：剛玉類、碳化物類、超硬磨料類三種。
（1）剛玉類主要成分為氧化鋁，適于磨削抗拉硬度較高的材料，如各種鋼材。它又細分為：棕剛玉，白剛玉，鉻剛玉，單晶剛玉，微晶剛玉等，切削性能好，且有良好的“自銳性”。
（2）碳化物類分為黑碳化硅，綠碳化硅兩種，顏色分別呈現黑色和綠。
（3）超硬類磨料是近期發展的新型磨料，分為人造金剛石和立方碳化硼兩種。人造金剛石以石墨為原料，刀口非常鋒利，切削性能優良，但價格昂貴，適用于加工高硬度材料，如硬合金，光學玻璃等。立方氧化硼硬度略低于金剛石，具有較好的磨削性能，熱化學性能穩定，磨削效率較高。
3 結合劑對砂輪壽命有著較大的影響
砂輪在高速旋轉中，進行磨削加工，且又是在高溫高壓，強沖擊載荷及強腐蝕性磨削的條件下工作，磨料的粘結一定要牢固，對砂輪使用有較高的要求。大體分為以下幾種：
（1）陶瓷粘合劑：它的物理性能和化學性能穩定，空隙較多，能較好地保持砂輪的幾何形狀，冷、熱、干、濕皆能適應，且不怕水、油、酸、堿的侵蝕，價格便宜，使用廣泛。注意使用時的轉速不能過大。
（2）結合劑：它的粘結度較高，可用于制造薄片砂輪，并且具有一定的彈性，有較好的拋光性能，但耐熱性能差，在高溫下自己首先被燒毀，砂粒容易脫落，自銳性好，磨削效率高，但容易失去正確的外形，另外樹脂結合劑耐堿性差，在堿性切削液的作用下磨損快，在潮濕的環境下強度降低。所以，砂輪存放期不宜超過一年。
（3）橡膠結合劑：其彈性高，砂輪退讓性好，尤其是在高溫下，易產生變形，不易燒傷工件并有良好的拋光作用。氣孔小、空隙少，組織緊密，砂輪外形保持好。但橡膠結合劑耐熱，耐油，耐濕性較差，砂輪存放期不宜超過兩年。
（4）菱苦土結合劑:菱苦土結合劑強度低，砂輪自銳性好，磨削中的發熱也少，耐水性能差，只宜干磨。
（5）增強樹脂結合劑和增強橡膠結合劑：在樹脂結合劑或橡膠結合劑中加入高強度聚酯塑料等物質，增強了結合強度，提高了砂輪抗破裂的程度。
4 對磨削加工的要求
砂輪的硬度是指結合劑粘結磨粒的牢固程度，粘結越牢固，砂輪越硬，它適用于磨削較軟的工件。反之，軟砂輪宜磨硬度高的工件，且有較高的表面光潔度。一般選擇原則：棕剛玉，硬度高，韌性大，適用于磨削抗拉程度較高的金屬，如碳鋼、合金鋼、青銅等。白剛玉：自銳性好，磨削力和磨削熱小，適用于磨削淬火鋼，高碳鋼，齒輪、薄壁件等。鉻剛玉：韌性和硬度都好，適用于磨削高速鋼，錳鋼，刃磨刀具等。單晶剛玉和微晶剛玉：硬度、韌性強度都好，適用于磨削不銹鋼，軸承鋼、球墨鑄鐵等。黑碳化硅和綠碳化硅：脆性大，硬度高，適用于磨黃銅，硬質合金刀具，光學玻璃等。立方化硼和人造金剛石：硬度高，耐磨性好，適用于磨削韌而粘的材料，寶石玉器等。
5 組織和強度對砂輪有更高的要求
組織緊密，易保持砂輪的幾何形狀，保證較高的磨削精度，延長砂輪的使用壽命。組織疏松，空隙可容納磨屑，能把切削液或空氣一同帶入磨削區，減少磨削熱，提高磨削效率，但使砂輪磨損快，壽命縮短。
強度對砂輪的安全使用要求很高，其系數為1.5。砂輪在旋轉時，有很大的離心力，沒有足夠強度的砂輪就會爆裂引起嚴重的事故，因此，砂輪轉速一定要遠低于爆裂速度。
5.1 刀具的正確使用及磨削缺陷
首先要正確使用砂輪，可根據設備、磨削用量、工藝要求、工件加工精度的要求、表面粗糙度的要求、生產效率及生產成本上考慮，其次是規范砂輪的更換，安裝要求，嚴格兩次靜平衡，金剛筆要正確修整。
先規范一下砂輪的修整：金剛筆首先要緊固，銜牢，軸線一般低于砂輪中心1～2mm，并向下傾斜5°～10°，以防金剛筆因振動而扎入砂輪。粗修時，采用大的背齒刀量，反復修整多次，精修時，采用較小的走刀量和吃刀深度，往復2--3次，最后一次從右往左修整，修整時應先修端面，再修圓周面。修砂輪側面時，如手動修整，金剛筆一定要拿牢，輕輕接觸砂輪側面，采用較小的吃刀深度，最好有個支點，緩慢，勻速移動，同時，注意充分冷卻。
5.2 砂輪修整不正確，易出現缺陷
刀具應及時修整：工件材質、硬度、大小、長短、幾何形狀不同，磨削時間不同，砂輪工作一定時間，外形變化應及時修整，否則，會造成工件燒傷、變形、超差、擠壓變成不正常磨削等。
（1）砂輪磨鈍：磨削時間過長，工件材料過硬，砂輪失去自銳性，刀具不鋒利，和工件不正常磨削，形成擠壓，火花跳動，工件出現震痕，尺寸精度達不到要求，粗糙度較高，造成工件不合格。
（2）工件幾何形狀復雜，不經過修整的砂輪，圓周面不直，容易造成工件錐形，各部尺寸不等，造成零件不合格，或測量不準。
（3）磨削階臺軸時，切刀磨而不能橫向走刀，多個階臺且長短不同，造成砂輪圓周面有階臺，磨出的工件有螺旋痕跡，光潔度不高，形成不良品。
（4）硬度較高的工件，或有氧化皮的工件，在磨削加工中，很快把砂輪磨粒擠掉，破壞自銳性，且迅速堵塞氣孔，使砂輪變鈍，燒傷工件或出現多棱柱，素線不直，造成工件不合格。
（5）砂輪在磨削階臺軸時，由于軸肩圓弧大小不等，自身的圓弧角越來越大，造成圓角要求不合格，或工件不清根，不符合工藝要求，形成次品。
（6）磨削側面時進刀量大，沒有散熱角度，磨削區溫度過高，刀刃不鋒利，造成工件側面龜裂，形成磨削裂紋。
（7）手動修整砂輪側面，沒有支點，移動不均勻，形成斷續修整，砂輪側面形成無數高、低點，與工件磨削時，形成網狀花紋，特別是磨削面積大時，增大了表面的不平整度。
（8）修整砂輪圓周面時，金剛筆移動過快，刀刃不平整度高，短時間內使磨粒迅速脫落，砂輪磨鈍，工件表面出現振紋，形成多棱柱。
（9）修整砂輪圓周面時，金剛筆移動過慢，單位面積內，磨粒平整，均勻，但增加了磨削時的抗力，產生磨削熱過快，易使工件表面燒傷或產生裂紋，也容易使工件造成圓度超差。
（10）修整砂輪圓周面，走刀不均勻，形成斷續修整，使工件吃刀量不準，刻度盤標示與實際進刀量不符，進半絲，尺寸沒有變化，再進半絲，還沒變化，再進半絲，就可能吃刀兩絲，形成扎刀。公差小的工件容易超差，工件彎曲，跳動等。
6 結論
在磨削加工中，砂輪的正確選擇及刀具的正確修整是提高加工精度和磨削技術水平的關鍵，磨削工序基本是零件加工的最后一道工序，最終的幾何尺寸決定著零件的加工精度，好的產品一定要消除各方面的加工缺陷，按照工藝流程，嚴格加工步驟，消除不利因素的影響，只有把豐富經驗和過硬的加工水平融合在一起，才能創造出極致的精品。
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