如何选择正确的砂轮

2005年5月 中国特殊钢年会2005论文集 如何选择正确的砂轮 王大川 王金柱 (首钢特钢冷轧项目部，北京100043) 摘 要 砂轮是应用在磨床上重要的切削工具，直接影响着磨床的磨削性能和加工精度 发挥磨床性能的一个重要因素。本文从磨削工艺的角度出发，定性地 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了砂轮的粒度、硬度 度等参数，对磨削力、磨削比、磨削精度和磨削热的影响，综合出影响砂轮规格选择的6个因素 关键词 磨料 粒度 硬度 组织 磨削用量 砂轮速度 磨削力 磨削比 磨削精度 。为此，砂轮是 、磨削用量和速 砂轮是以磨料为主制造而成的切削工具，其 特性取决于磨料、粒度、硬度、结合剂和组织等5 个参数。在选用砂轮规格时，主要考虑以下6个 因素:(1)工件的材料、硬度;(2)磨削用量和精度 要求;(3)是干磨削还是带切削液磨削;(4)砂轮速 度;(5)磨削接触面积;(6)磨削方式的激烈程度。 1磨削工件的材料、硬度 首先，磨削加工件的材料、硬度直接影响着砂 轮的磨料、粒度、硬度和组织的选择。 工件的耐磨性对磨削力(F)、磨削比(‘)、表 面粗糙度(Ra)和磨削热(T)的影响见图i(a)o 磨料:目前工业上使用的几乎均为人造磨料， 常用的磨料有氧化铝陶瓷、刚玉类、碳化硅类和高 硬度磨料。一般来说，氧化铝陶瓷磨料适用于研 磨钢铁材料;刚玉类磨料适用于碳钢、合金钢、铸 铁、淬火钢和高速钢;碳化硅类磨料适用于铸铁、 黄铜、非金属和硬质合金等;高硬磨料类适用于硬 质合金、高速钢和宝石。 粒度:粒度系指磨料尺寸的大小，粒度号越大， 则磨料的颗粒越细。工件材料软时，为避免砂轮气 孔堵塞，也应选小粒度号;反之则选大粒度号。 粒度对磨削力(F)、磨削比(‘)、表面粗糙度 (Ra)和磨削热(T)的影响分别如图1(b)所示。 对于硬质材料来说，粒度号大的砂轮增加表 面磨削接触点，可以提高砂轮的磨削效率。粒度 ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ?? ? ? ? 耐磨性 耐磨性 耐磨性 耐磨性 ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? b) 认 ? ? ? 粒度 粒度 ??? ? ? ? ????? ? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ??? ? ??? 硬度 硬度 硬度 硬度 图1工件的耐磨性(a) ,粒度(b)，硬度(c)对磨削力(F)、磨削比(G)、表面粗糙度(Ra)和磨削热(T)的影响 中国特殊钢年会2005论文集 2005年5月 号小的砂轮，不宜于磨削硬质材料工件;对于柔软 的材料，大粒度号磨料，可以增大容屑空间，同时 有利于排屑和散热，提高砂轮的磨削性能。 组织:砂轮的组织系指磨粒、结合剂和气孔三 者体积的比例关系，用来表示结构紧密或经焙烧 后疏松的程度。砂轮的组织用组织号的大小来表 示。工件材质软时，组织号宜在8一14之间选取; 工件材质硬时，组织号宜在0一7之间选取。 硬度:(1)工件材料硬，选软的砂轮;反之，选 硬的砂轮。(2)有色金属等很软的材料，为避免磨 削时排屑困难，而选用较硬的砂轮。(3)硬度等级 较低的砂轮，更容易释放钝化的磨料颗粒，自锐性 能好。(4)硬度对磨削力(F)、磨削比(‘)、表面粗 糙度(Ra)和磨削热(约的影响分别如图1(c)所 示。(5)砂轮的硬度等级名称和代号见表11 2 磨削用盈和磨削精度要求 磨削用量对磨削力(F)、磨削比(G)、表面粗糙 表1 砂轮的硬度等级名称和代号 大级名称 小级名称 超软 超软 软 1 G 软 软2 软3 中软 中硬 硬 超硬 中软1中软2 中1 中2 中硬1中硬2中硬3 硬1 硬2 代号 D E F H J K L M N 尸 R S T Y 度(Ra)和磨削热(T)的影响分别如图2(a)所示。 粒度:(1)粗磨时以高生产率为主要目标，应选 小的粒度号，一般为36#一60# ; (2)精磨时以表面 的粗糙度小的Ra值为主要目标或磨削硬、脆材 料，应选大的粒度号，一般为80#一120";(3)成形 磨削，为保持砂轮轮廓的精度，宜选用大的粒度号。 硬度:精磨和成形磨削时，选用较硬的砂轮。 砂轮的粒度号较大时，应选用较软的砂轮。 结合剂:陶瓷结合剂一般用于快速磨削和质 量精度要求不高的磨削。树脂和橡胶结合剂，用 于磨削精度要求很高的磨削。 组织:精磨时，宜选取组织号在0一3之间的 组织紧密的砂轮;粗磨及磨削韧性大的工件，宜选 取组织号在8一12之间的组织疏松的砂轮。 ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ?? ? ? ? 磨削用量 磨削用量 磨削用量 磨削用量 ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ?? ? ? ? 含油量 含油量 含油量 含油量 ???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ?? ? ? ? 砂轮转速 砂轮转速 砂轮转速 砂轮转速 ???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ?? ? ? ? 接触面积 接触面积 接触面积 接触面积 图2 磨削用量(a)，含油量(b)，砂轮转速(o)，接触面积(d)对磨削力(F),磨削比(G)，表面粗糙度(Ra)和磨削热 (T)的影响 2005年5月 王大川等:如何选择正确的砂轮 3 是干磨削还是带切削液磨削 对精磨来说，磨削液是必不可少的。然而，在 某些情况下(例如，工具磨削)，磨削过程是干燥 的，在这种情况下较软的砂轮是必要的。反之，对 于带切削液磨削来说，使用较硬的砂轮，切削液可 以减少磨削热。磨削液的含油量对磨削力(F), 磨削比(‘)、表面粗糙度(Ra)和磨削热(T)的影 响分别如图2(b)所示。 4 砂轮速度 砂轮转速常常由结合剂的类型决定。陶瓷结 合剂砂轮的最大圆周速度不能超过33 rn/s，特殊 设计的砂轮除外。 标准的有机结合剂砂轮(树脂、橡胶)，适于最 大圆周线速度在35一45 m/s之间。特殊设计的砂 轮，其线速度可达到80 m/s。砂轮旋转速度是很 重要，速度太慢意味着磨料的浪费，反之，速度太 高导致磨削困难，并且可以使砂轮损坏。因此，砂 轮的安全转速在砂轮上有标记或有记录，砂轮工 作转速不能超过该值。 对于不同砂轮类型，常用的磨削速度见表20 表2 常用磨削速度 ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 磨削种类 曲轴磨削 外圆磨削 平面磨削 内圆磨削 粗磨树脂 粗磨陶瓷 砂轮速度/m·。一‘ 表面研磨 工具磨削 螺纹磨削 轨道磨削 凸轮轴磨削 注:仅轴承、保护装置和设备的刚性足够大时，才能用速度上限。 轮，实现连续的自由切削运动。另一方面，磨削接 触面积较小时，选用较硬的砂轮。但是，随着磨削 接触面积的减小，单位磨削压力增加。 砂轮磨削接触面积对磨削力(F)、磨削比 (‘)、表面粗糙度(Ra)和磨削热(T)的影响变化 分别见图2(d)所示。 组织:对于磨削接触面积较小时，宜选取组织 号0一7之间的组织紧密、强度高的砂轮。对于磨 削接触面积较大时，宜选取组织号8一12之间的 组织疏松、容屑空间大的砂轮。 6 磨削方式的激烈程度 磨料:对于强力磨削方式，一般选用磨料较 硬、粒度号小的砂轮，以便于排屑和散热。磨削时 必须充分供给大量切削液，以降低磨削温度，保证 磨削表面质量。一般中等硬度的磨料，可用于一 般的磨削工况。 硬度:磨削的激烈程度关系到砂轮的硬度等 级的选择。较硬等级的砂轮的耐磨性好，可用于 强力磨削。然而，中级或较软等级的砂轮通常应 用于磨削强度不高的场合。 组织:强力重负荷磨削，宜选取小气孔或紧密 组织的砂轮。 7 结论 根据用途选择适当的砂轮，如果正确的理解， 选择并不困难。在实际中，生产效率和精度、磨削 精度一样重要，砂轮选择也要特别认真。 有时最初选择的砂轮并不一定是最合适的， 修改硬度等级或粒度号是必要的。在这种情况 下，在试用过两到三种不同的磨料粒度和硬度等 级后，就可以选择出比较合适的砂轮规格了。另 外，操作工的技能也是一个重要因素。 砂轮速度对磨削力(F)、磨削比(G)、表面粗 糙度(Ra)和磨削热(T)的影响变化分别见图2 (。)所示。 5 磨削接触面积 粒度:当磨削接触面积较大时，采用小粒度号 的砂轮，以避免磨削温度过高，使工件表面烧伤。 另一方面，在表面粗磨时，提高磨料颗粒之间排屑 空间。当磨削接触面积较小时，单位磨削压力趋 于破坏砂轮面，宜选用粒度号大的砂轮。 硬度:磨削接触面积较大时，选用较软的砂 参考文献 1韩荣第，王 扬，张文生.现代机械加工新技术 北京:电子工 业出版社，2003.3 2 夏丽英，史新民.数控加工技术.北京:电子工业出版社，2001 3孙大涌.先进制造技术.北京:机械工业出版社，2000 4 机械制造工艺及设备(二)，机械工程手册(第二版)北京:机 械工业出版社，1997 5机械工业技师考评培训教材编审委员会，磨工技师培训教材， 北京:机械工业出版社，2的1 王大川，男，33岁，工程师，1995年山西矿业学院毕业。 从事冷轧机械技术工作。 收稿日期:2004-10-06