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砂轮知识学习

砂轮简介

定义：用磨料和结合剂混合经压坯、干燥、焙烧而制成的，疏松的盘状、轮状等各种形状的磨具。

概况：砂轮简单说就是用磨料生产三水醋酸钠和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。

砂轮

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。

分类：按所用磨料可分为普通磨料（刚玉和碳化硅等）砂轮和天然磨料超硬磨料和（金刚石和立方氮化硼等）砂轮；按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。

砂轮

属性: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，且由于砂轮通常在高速下工作，因而使用前应进行回转试验（保证砂轮在最高工作转速下，不会破裂）

和静平衡试验（防止工作时引起机床振动）。砂轮在工作一段时间后，应进行修整以恢复磨削性能和正确的几何形状。

砂轮属性现分别介绍如下：

（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 。

系别	名称	代号	主要成分	显微硬度(HV)	颜	特性	适用范围
氧化物系	棕刚玉	A	AL2O3 91-96%	2200- 2288	棕褐	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	AL2O3 97-99%	2200- 2300	白	磨削淬硬的碳钢、高速钢
碳化物系	黑碳化硅	SiC	SiC>95%	2840- 3320	黑带光泽	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	绿碳化硅	GC	3280- 3400		绿	优良的导电性
高硬磨料	立方氮化硼	CBN	立方氮化硼	8000- 9000	黑	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	硬度极高，韧性很差，价格昂贵

（2）粒度及其选择

粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。砂轮计量单位目是指原料颗粒的尺寸，一般以颗粒的最大长度来表示，即目等同于粒度。目有量度含义，以1英寸（25.4mm）宽度筛网内筛孔数表示，因而称之为“目数” ；目数越大颗粒越细，粒度(um)越小。“目” 为非标准单位，为了使用方便，经验换算公式为：粒度d(mm)=16／目数。

粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于 40μm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

外圆磨砂轮体外碎石机超硬磨具

度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40μm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20μm。各种粒度号的磨粒尺寸见下表。

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	W40	40~28
16 #kvm管理系统	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 棉籽皮
60 #	315~250	280 #	50~40	W3.5	3.5~2.5

注：比 14 # 粗的磨粒及比 W3.5 细的微粉很少使用，表中未列出。

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，磨削深度可较大，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，磨粒愈细，磨削表面粗糙度愈好。归纳不同粒度砂轮的使用范围如下表：

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

砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、性能及用途如下表所示：

种类	代号	性能	用途
灵性锁陶瓷	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。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，希望锋利的磨粒不要太早脱落，也不要磨钝了还不脱落。根据规定，常用砂轮的硬度等级见下表：

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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

注：表中 1 ， 2 ， 3 表示硬度递增的顺序。

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。

（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，如下表所示：

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）形状尺寸及其选择

根据机床结构与磨削加工的需要，砂轮制成各种形状与尺寸。下表是常用的几种砂轮形状、尺寸、代号及用途。

砂轮的外径应尽可能选得大些，以提高砂轮的圆周速度，这样对提高磨削加工生产率与表面粗糙度有利。此外，在机床刚度及功率许可的条件下，如选用宽度较大的砂轮，同样能收到提高生产率和降低粗糙度的效果，但是在磨削热敏性高的材料时，为避免工件表面的烧伤和产生裂纹，砂轮宽度应适当减小。

砂轮名称	代号	尺寸表示法	主要用途
平形砂轮	P	P D × H × d	用于磨外圆、内圆、平面和无心磨等
双面凹砂轮	PSA	PSA D × H × d—2—d 1 × t 1 × t 2	用于磨外圆、无心磨和刃磨刀具
双斜边砂轮	PSX	PSX D × H × d	用于磨削齿轮和螺纹
筒形砂轮	N	N D × H × d	用于立轴端磨平面
碟形砂轮	D	D D × H × d	用于刃磨刀具前面
碗形砂轮	BW	BW D × H × d	用于导轨磨及刃磨刀具

举例说明编号的含义：

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