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 主要 显微硬度 代 系 名称 颜色 特性 适用范围 别 号 成分 (HV) AL 2 O 硬度高，韧性好， 磨削碳钢、合金 价格便宜 钢、可锻铸铁、硬 3 棕刚玉 A 2200-2288 棕褐色 氧 青铜 化 91-96% 物 AL 2 O 硬度高于棕刚玉， 磨削淬硬的碳钢、 系 磨粒锋利，韧性差 咼速钢 3 白钢玉 WA 2200-2300 白色 97-99% 黑碳化 C 硅 碳 化 物 系 绿碳化 GC 硅 立方 硬度高于钢玉，性 磨削铸铁、黄铜、 SiC 黑色带 脆而锋利，有良好 铝及非金属 2840-3320 光泽 的导热性和导电 >95% 性 硬度和脆性高于 磨削硬质合金、宝 SiC 绿色带 黑碳化硅，有良好 石、陶瓷、光学玻 3280-3400 光泽 的导电性和导热 璃、不锈钢 >99% 性 立方 硬度仅次于金刚 磨削硬质合金、不 CBN 8000-9000 黑色 石，耐磨性和导电 锈钢、咼合金钢等 高 氮化硼 性好，发热量小 难加工材料 硬 氮化硼 硬度极高，韧性很 磨削硬质合金、宝 磨 人造 碳结 料 MBD 10000 乳白色 差，价格昂贵 石、陶瓷等高硬度 金刚石 晶体 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卩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卩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卩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 /卩m 2000-1600 12-36 500-400 400-315 46-80 200-160 165-125 100-280

颗粒尺寸范围 适用范围 /卩m 40-28 精磨、超精粗磨、荒磨、 磨、 螺纹磨、切断钢坯、打 W40-W2 0 珩磨 20-14 磨毛刺 14-10 粗磨、半精精磨、精细磨、 W14-W1 0 磨、 超精磨、精磨 10-7 镜面 磨 精磨、成型磨、 刀具刃磨、珩 磨 7-5 W7-W3.5 3.5-2.5 超精磨、镜面 磨、制作研磨 剂等 适用范围 粒度号 50-40 (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］ 陶瓷 代号 性能 用途 耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、 应用广泛，适用于v<35m/s的 V 易保持轮廓、弹性差 各种成形磨削、磨齿轮、磨螺 纹等 强度高、弹性大、耐冲击、坚固性 适用于v>50m/s的高速磨削， B 和耐热性差、气孔率小 可制成薄片砂轮，用于磨槽、 切割等 强度和弹性更咼、气孔率小、耐热 适用于无心磨的砂轮和导轮、 R 性差、磨粒易脱落 开槽和切割的薄片砂轮、抛光 1 树脂 橡胶 金属

砂轮等 韧性和成形性好、强度大、但自锐可制造各种金刚石磨具 性差 （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

硬度 大 等级 级 超软 软 中软 中 中 硬 1 P 中硬 中 硬 2 Q 硬 超 硬 小 级 代号

超软 D E F 中 软 软 软 软 1 2 3 1 G H J K 中 中 中 软 1 2 2 L M N 中 硬 硬 超 硬 1 2 硬 3 R S T Y 表6.9砂轮的硬度等级及代号

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

0 1 2 3 4 5 6 7 8 60 5 8 5 52 50 4 8 > 62 5( 54 46 组织号 磨粒 率% 类别 9 10 11 12 13 14 44 42 40 38 36 34 疏松 韧性大和硬度低的金属 紧密 精磨、成型磨 应用 中等 淬火工件、刀具 (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 o

表6.11常用砂轮形状、代号和用途

就翌用逾

砂驼名爾

平商砂轮

■ ■- _| 1 外阴if.内囲帝.早廨瓠兀心整」5

1 薄片砂轮

1 ■ 匸 捕理称轮

临越平凶

蜒體I号砂確

罐就打、蛟刀、拉刀

取屛曲秒轮

滑齿轮最挥坟

聃平閒■内

砂轮的特性均标记在砂轮的侧面上，其顺序是：形状代号、尺寸、磨料、 粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。例如：外径 300mm厚度50mm孔 径75mm棕刚玉，粒度60,硬度L, 5号组织，陶瓷结合剂，最高工作线速度 35m/s的平行砂轮，其标记为：砂轮 1-300 X 50 X 75-A60L5V-35m/s。