砂轮的规格与选择砂轮的选择方法.docx
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砂轮的规格与选择砂轮的选择方法
砂轮的规格与选择（砂轮的选择方法）
砂轮的种类与性能
一、砂轮的种类与性能
（一）、概况
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、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。
（二）、砂轮的分类
砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。
先有个感性认识，砂轮示例：
白刚玉砂轮
棕刚玉砂轮
绿碳化硅砂轮
金刚石砂轮
（三）、砂轮的属性
砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。
1、磨料及其选择
磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。
因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。
常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。
表1常用磨料
类别
名称
代号
特性
用途
氧化物系
棕刚玉
A（GZ）
磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等
白刚玉
WA（GB）
精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件
碳化物系
黑色碳化硅
C（TH）
磨削铸铁。
黄铜、铝、耐火材料及非金属材料
绿色碳化硅
GC（TL）
含97%以上的碳化硅。
呈绿色，硬度和脆性比TH更高，导热性和导电性好
磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷、珩磨发动机气缸套等
超硬磨料系
人造金刚石
D（JR）
无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色。
硬度高，比天然金刚石性脆。
价格比其它磨料贵好多倍
磨削硬质合金、宝石等高硬度材料
立方氮化硼
CBN（JLD）
立方型晶体结构，硬度略低于金刚石，强度较高，导热性能好
磨削、研磨、珩磨各种既硬又韧的淬火钢和高钼、高矾、高钴钢、不锈钢
2、粒度及其选择
粒度指磨料颗粒的大小。
粒度分磨粒与微粉两种类型。
磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。
例如60#粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有60个孔眼的筛网，而不能通过每英寸70个孔眼的筛网。
120#粒度说明能通过每英寸长有120个孔眼的筛网。
对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。
微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（W）。
各种粒度号的磨粒尺寸见表2。
表2砂轮的粒度颗粒尺寸表
粒度号
颗粒尺寸（um）
粒度号
颗粒尺寸（um）
粒度号
颗粒尺寸（um）
14#
1600~1250
70#
250~200
W4
40~28
16#
1250~1000
80#
200~160
W28
28~20
20#
1000~800
100#
160~125
W20
20~14
24#
800~630
120#
125~100
W14
14~10
30#
630~500
150#
100~80
W10
10~7
36#
500~400
180#
80~63
W7
7~5
46#
400~315
240#
63~50
W5
5~3.5
60#
315~250
280#
50~40
W3.5
3.5~2.5
磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。
粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值较大，应选用较粗的磨粒。
因为磨粒粗、气孔大，磨削深度较大，砂轮不易堵塞和发热。
精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选取较细磨粒。
一般来说，磨粒越细，磨削表面粗糙度越好。
粒度不是起决定性作用的唯一因素，我见过用80K砂轮磨出镜面的。
不同粒度砂轮的应用见表3。
表3不同粒度砂轮的使用范围
粒度号
颗粒尺寸范围/μm
适用范围
粒度号
颗粒尺寸范围/μm
适用范围
12-36
2000-1600500-400
粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺
W40-20
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
W14-10
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
W7-3.5
7-5
3.5-2.5
超精磨、镜面磨、制作研磨剂等
3、结合剂及其选择
结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。
（1）、陶瓷结合剂（V）：
化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。
（2）、树脂结合剂（B）：
强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差（300℃），自锐性好。
关于自锐性：
砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。
这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。
（3）、橡胶结合剂（R）：
强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差（200℃），自锐性好。
（4）、金属结合剂（M）：
青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。
表4结合剂代号，性能及用途
种类
代号
主要成分
性能
用途
陶瓷结合剂
V
黏土，长石滑石。
（1）耐水酸，碱及热
（2）较脆不易堵塞（3）价格便宜（4）线速度为35M/S
除切削零件窄槽的磨削
树脂结合剂
B
石碳酸与甲醛制成的树脂
1）强度高弹性好2）耐热耐腐差3）存放时间不超过一年
磨削窄槽。
切割用的磨砂轮。
抛光用的砂轮
橡胶结合剂
R
人造橡胶
1）强度大弹性高2）退让性好吸振3）不耐油
窄槽磨削磨成型面
菱苔土结合剂
Mg
1）自锐性好2）磨削热小
磨削大面积表面及导热差的金属
4、硬度及其选择
砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。
砂轮的硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落，砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。
（重要！
砂轮的硬度并不是指砂轮的坚硬程度）
砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。
同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。
磨削与切削的显著差别是砂轮具有“自锐性”，选择砂轮的硬度，实际上就是选择砂轮的自锐性，希望还锋利的磨粒不要太早脱落，也不要磨钝了还不脱落。
选择砂轮硬度的一般原则是：
加工软金属时，为了使磨料不致过早脱落，则选用硬砂轮。
加工硬金属时，为了能及时的使磨钝的磨粒脱落，从而露出具有尖锐棱角的新磨粒（即自锐性），选用软砂轮。
前者是因为在磨削软材料时，砂轮的工作磨粒磨损很慢，不需要太早的脱离；后者是因为在磨削硬材料时，砂轮的工作磨粒磨损较快，需要较快的更新。
精磨时，为了保证磨削精度和粗糙度，应选用稍硬的砂轮。
工件材料的导热性差，易产生烧伤和裂纹时（如磨硬质合金等），选用的砂轮应软一些。
知道工厂里是怎么测试砂轮硬度的吗？
说起来您别笑：
是用凿子剜的。
表5砂轮硬度分级及代号
硬度级
代号
大级
小级
超软
超软
D．E．F．
软
软1
G
软2
H
软3
J
中软
软1
K
软2
L
中
中1
M
中2
N
中硬
中硬1
P
中硬2
Q
中硬3
R
硬
硬1
S
硬2
T
超硬
超硬
Y
注：
上表中的“代号”为现行的新国标代号，老国标代号就是汉字的首字母+数字来表示的，如：
中硬1=ZY1，有些砂轮上仍在延用老的国标代号，如上面图中有一片砂轮上的“R3”，就是“软3”。
表6砂轮硬度的简单选择标准
软
←————砂轮硬度————→
硬
质硬、脆
←————工件材质————→
质软、粘
宽
←————接触面积————→
狭小
快
←————砂轮转速————→
慢
慢
←————工件进给速度————→
快
良好
←————材料机械加工性能————→
不良
熟练
←————工人技术————→
不熟练
5、砂轮的组织
砂轮的组织，是磨料、结合剂和气孔三者在数量上比例的分布状况。
简单地讲就是磨料颗粒之间的距离。
磨料之间的距离非常难测量，以砂轮体积中磨料所占的百分比，即磨料率作为组织的标准。
根据组织的不同，可以制成紧密或者松散的不同密度的砂轮，以适合不同的研磨状况。
使砂轮的磨料颗粒磨钝后能快速崩碎，以使新的刃露出来继续磨削。
组织密的砂轮气孔少，组织松的砂轮气孔多。
气孔多虽然结合度弱，但有较大的切削空间，可提高切削效果。
气孔大、孔数少的称为粗砂轮；气孔小、孔数多的称为密砂轮。
简单地说，大气孔的砂轮适合磨削质软、粘的材料，比如铝、铜等；反之适合磨削质地坚硬、脆的物质。
6、砂轮的形状
砂轮的形状大概分为五种，平形、斜边（双斜边、单斜边）、碟形、碗形和杯形。
平形砂轮用途最为广泛，磨削平面、外圆、开槽等，并可根据实际使用需要，修成各种形状做成型磨削。
斜边砂轮不用讲太多了，大家都明白，木工平时磨合金锯片用的就是单斜边砂轮。
碟形和碗形砂轮通常是用来磨削各种刀具和刃具的，如钻头、铣刀等。
杯形砂轮可以有多种用途，比如磨刨刀的机器上用的就是这种砂轮，另外碗形砂轮也可以用于垂直磨削平面，效率很高，缺点是散热差。
常用的还有带柄砂轮（如：
电磨上用的）等多种形式，砂轮可以做成很多种形状以适应不同的需求。
7、砂轮的尺寸
砂轮的尺寸通常用一串数字表示
砂轮的标志示例：
SPA400×100×127A60L5B35
SPA-----形状代号
400------外径D
100------厚度H
127------孔径D
A---------磨料
60--------粒度
L---------硬度
5---------组织号
B--------结合剂
35-------最高工作线速度m/s
二、砂轮的保管和运输
砂轮强度较低且易受温度、湿度、振动、碰撞、挤压及储存时间等因素的影响，正确地保管运输砂轮，对防止事故具有重要意义。
为此，应做到以下几点：
1、砂轮应存放在专用的储存架上。
2、砂轮存放应尽可能的减少搬运，以防碰击和振动产生裂纹。
砂轮质脆，请勿受撞击，坠落及碰撞。
3、存放橡胶结合剂砂轮应注意不要接触油类；树脂结合剂砂轮不要接触碱溶液。
陶瓷磨具不能放在潮湿或冰冻的地方，否则会降低磨具强度及磨削力。
树脂、橡胶结合剂砂轮保管时应夹在两块光滑平整的金属板中，金属板应大于砂轮直径，另外不要放在潮湿和风机下直接吹风以防止弯曲变形。
砂轮不可长期存放，超过一年树脂和橡胶就会变质，此时需必须严格检验后方可使用。
橡胶、树脂结合剂薄片砂轮，存放时应防止变形。
4、砂轮的保存应以制造厂的说明书为准，过期砂轮不能随便使用。
5、砂轮运输过程中，不能和金属物及安装在一起；并减少振动和撞击。
6、磨具应存放在干燥地方，室温不低于5摄氏度；砂轮叠放时，叠放高度一般不超过1.5m。
7、磨具应按规格分开放置，存放处设有标志，以免出现混乱和差错，放置方法应视磨削形状大小而定。
直径大或较厚的磨具应直立和稍倾斜摆放，较薄和较小的砂轮应平叠摆放，但不宜过高，并在其上其下各放一平整铁板，防止砂轮变形或破裂。
三、关于金刚石砂轮
之所以把金刚石砂轮单独拿出来说，是因为很多人对金刚石砂轮并不是太了解，容易进入误区。
但凡看到“金刚石”这几个字，就只会有一种想法，那就是“硬”。
目前金刚石在自然界中是硬度最高的材料，因此用金刚石制作的磨具具有先天的优势，特别是用在难磨材料时就显得更明显。
下面有一张表，表示了各种磨料的硬度指标，这个表格是台湾一所大学的教科书上的，我还没具体弄清楚上面的“HK”指的是哪种硬度标准，但从表中可以看出各种材料硬度之间的硬度对比，有点类似于摩氏硬度的标示方法，大家可以作一个参考：
磨料
硬度（HK）
钻石（D）
7000
碳化硅（GC）
2550
碳化硅（C）
2500
氧化铝（HA）
2300
氧化铝（WA）
2200
氧化铝（A）
2000
烧结氧化铝
1300
金刚石砂轮主要以金刚石为主要磨料，再由结合剂结合成形，结合剂大致分为四种：
金属、树脂、陶瓷和电镀，可以制成多种形状。
金刚石砂轮可用作磨削、抛光、研磨切削等用途。
同时，用于研磨高硬度的合金、非金属材料。
金刚石硬度高、抗压强度高、耐磨性好，使金刚石砂轮在磨削加工中成为硬脆材料及硬质合金最理想的工具，金刚石砂轮不但效率高、精度高，而且磨削后工件表面粗糙度好、砂轮消耗少、使用寿命长，同时磨削时也不会产生大量粉尘，改善的工作条件。
金刚石砂轮的用途：
用于普通砂轮难以加工的低铁含量的金属和非金属硬脆性材料，如：
硬质合金、玛瑙宝石、半导体材料、玻璃、高铝陶瓷、石材等。
在这里，请注意是“低铁含量的金属和非金属材料”
以下为个人见解：
1.关于结合剂及用途。
金属结合剂的金刚石砂轮一般是用青铜烧结金刚石颗粒，多用于石材的切割和打磨非常好，结合强度高，使用寿命长，适合重切削作业。
树脂结合剂的金刚石砂轮用途较为广泛，用来磨削硬质合金非常好，我用了一片新的金刚石砂轮磨了十几把整体硬质合金（YG6x，硬度大于YG8）的篆刻刀（8mm宽的8支，6mm宽的8支），磨完后发现砂轮几乎没有磨损，真的是连表皮都没有磨掉，而且效率非常高。
我不太相信五金店里卖的金刚石砂轮，我用的砂轮是定制的。
陶瓷结合剂的金刚石砂轮制作比较麻烦一些，市面上比较少，我们也用不到，这里就不再说了。
再说说电镀的。
电镀的金刚石砂轮是把金刚石颗粒用电镀的方法镀在基体上，这种砂轮其实真的是好东西，我挺喜欢这种砂轮。
这种砂轮的优点是可以把基体加工成任意形状，镀上一层金刚石粒，做成型磨削。
金刚石砂轮硬度很高，你无法象修整刚玉砂轮一样把它修成任意形状，这时候成型的基体就显得非常重要，又因为只有表面有一层金刚石，造价也比较低。
电镀的缺点是容易把镀在上面的金刚石颗粒碰掉，大多数颗粒都是被工件挂掉的，而不是磨没的。
好在我比较有条件，磨光了可以拿到厂里再镀，这样非常方便。
某宝的“电镀金刚石油石”，我是不敢买，那上面亮晶晶闪着光的，大都是绿碳化硅颗粒。
我不会做磨具，但我问过厂里的师傅，师傅说把金刚石和碳化硅同时电镀到钢板上，技术上难度非常大。
这说明别人也是在用技术赚钱，无可厚非。
2.关于金刚石砂轮磨刀
很多人都喜欢用金刚石砂轮磨刨刀、凿子等，认为金刚石很硬，磨削效率高，但这其实不是一个好的选择。
金刚石是很硬，但并不适合磨削铁碳合金（钢材）。
起初用金刚石来磨，你会觉得“下肉”很快，金刚石中的碳会跟钢材中的碳亲和起化学反应，结果是很快金刚石也会被磨没了。
工厂里修整金刚石砂轮，就是用铁块修的，一点一点把金刚石磨没。
所以，并不是说金刚石不能磨钢材，是因为“不划算”，金刚石太昂贵了。
3.磨刀的选择
一般磨手工用的钢制刀具，用普通油石就可以了，碳化硅的或者氧化铝的都不错，用软一点的氧化铝油石可能效果最好。
这就是“多快好省”最好的方法。
我不用天然石头磨刀，好不容易快磨好了再碰上块杂质崩掉一块，瞎耽误功夫了。
有人觉得“天然浆石”好用，这是对的，这种石头比较软，磨着掉着，等于是把表面磨钝的颗粒磨掉了，露出来的又是锋利的刃，被磨掉的颗粒也起着研磨修光的作用，没见老剃头师傅的磨石磨下来的“浆”都不舍得洗掉，磨完赶紧用毛巾包起来藏好。
上篇贴子已经说了，不要迷信“天然日本浆石”，动辄就标价几百几百的，日本的石头不会比天朝的更好，岛国估计新成的火山岩更多一点罢了。
还有，某宝上那些“天然玛瑙油石”、“红宝石油石”之类，全是刚玉烧结的，反正我要是有那么大块漂亮宝石，肯定不舍得拿来当磨刀石卖。
我不用天然石磨刀的原因有三：
一是可能会有杂质；二是不耐用，磨损太快；三是没有太多的粒度可以选择。
如果有条件，磨刀可以选用氮化硼油石，注意是“氮化硼”，不是“碳化硼”，这种磨料硬度很高，非常适合磨金属材料，用这个肯定能“多快好”，“省”就不占了，不过，四样占了三样，也知足了，这东西太贵了我没有用过，用过的老鸟们可以白活白活，让俺的思维也肆意徜徉一下。
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