2017-10-21 01:58:19

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编辑分类

又称固结磨具,砂轮是由结合剂将普通磨料固结成一定形状(多数为圆形,中央有通孔),并具有一定强度的固结磨具。其一般由磨料、结合剂和气孔构成,这三部分常称为固结磨具的三要素。按照结合剂的不同分类,常见的有陶瓷(结合剂)砂轮、树脂(结合剂)砂轮、橡胶(结合剂)砂轮。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。

基本信息

  • 中文名

    砂轮

  • 分为

    天然磨料超硬磨料

  • 形状

    斜边砂轮、筒形砂轮

  • 属性

    磨料、粒度

  • 英文名

    Grinding Wheel

折叠 编辑本段 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。

折叠 编辑本段 分类

砂轮种类繁多。

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。砂轮的特性参数主要有磨料、粒度、硬度、结合剂、形状、尺寸等。

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。

折叠 编辑本段 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。

折叠 磨料的选择

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)

颜色

特性

适用范围

氧化物系

棕刚玉

A

AL2O3 91-96%

2200-2288

棕褐色

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

AL2O397-99%

2200-2300

白色

磨削淬硬的碳钢、高速钢

碳化物系

黑碳化硅

SiC

SiC>95%

2840-3320

黑色带光泽

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

绿色

优良的导电性

高硬磨料

立方氮化硼

CBN

立方氮化硼

8000-9000

黑色

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

乳白色

硬度极高,韧性很差,价格昂贵

表1 常用磨料

注:括号内的代号是旧标准代号。

折叠 粒度及其选择

是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大外圆磨砂轮外圆磨砂轮于 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超硬磨具超硬磨具度上有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表2。

磨 粒

磨 粒

微 粉

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 #

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

表2 磨料粒度号及其颗粒尺寸

注:比 14 # 粗的磨粒及比 W3.5 细的微粉很少使用,表中未列出。

折叠 编辑本段 磨料粒度

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。

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

2000-1600

500-400

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

折叠 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、性能及用途见表4。

种类

代号

性能

用途

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

表4 常用结合剂

折叠 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,希望还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表5。

硬度等级

大级

超软

中软

中硬超硬

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1

超硬2

超硬

3

代号

D

E

F

G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

S

T

Y

表5 常用砂轮硬度等级

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。

折叠 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。

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

表 6.10 砂轮组织分类

折叠 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。表6 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

简图

代号

尺寸表示法

主要用途

平形砂 轮

P

PD×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

PSXD×H×d

用于磨削齿轮和螺纹

筒形砂 轮

N

ND×H×d

用于立轴端磨平面

碟形砂 轮

D

DD×H×d

用于刃磨刀具前面

碗形砂 轮

BW

BWD×H×d

用于导轨磨及刃磨刀具

表6 常用砂轮形状及用途

折叠 举例说明

编号的含义

41-A30Q4BF MAX SPEED R.P.M

41

按国际惯例指 T41- 平行砂轮 T42- 钹型切断砂轮 T27- 钹型磨片砂轮

A

磨料:A- 棕刚玉 WA- 白刚玉 C- 黑炭化硅 GC 绿碳化硅

AC 混合磨料 SA- 单晶刚玉 MA- 微晶刚玉 BA- 黑刚玉 ZA- 锆刚玉

PA- 铬刚玉 FA- 半脆刚玉 SG- 陶瓷刚玉 SC-立方碳化硅BC- 碳化硼 D- 金刚石

30

磨料粒度:分 16 、 20 、 24 、 30 、 36 、 40 、 46 、 54 、 60 、 70 、 80 、 90 、 100 、 120 、 150 、 180 、 220 .240(以细称为微粉)

Q

砂轮硬度 分:F 、 Q 、 H 、 J 、 K 、 L 、 M 、 N 、 P 、 Q 、 R 、 S 、 T 、 Y

4

组织号:根据磨料在砂轮制品中所占的体积比率分

0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 、 9 、 10 、 11 、 12

B

结合剂类型

F

增强型

MAX SPEED

最大允许线速度 米 / 秒

R.P.M

最大允许转速 转 / 分

折叠 编辑本段 注意事项

砂轮的使用有一定的危险性。为了大家的安全,下边列出使用中的注意事项:

砂轮机是机械工厂最常用的机器设备之一,它的安装是否合理,是否符合安全要求;它的使用方法是否正确,是否符合安全操作规程。这些问题都直接关系到每一位职工的人身安全,因此在实际的使用中必须引起我们足够的重视。

折叠 安装注意事项

安装时首先要对砂轮的安全质量进行检测,方法,用尼绒锤(也可以用笔)轻敲砂轮侧面,音响清脆则没问题.

定位问题 砂轮机安装在什么位置,是我们安装过程中首先要考虑的问题,只有选定了合理又合适的位置,我们才能进行其它的工作。砂轮机禁止安装在正对着附近设备及操作人员或经常有人过往的地方,一般较大的车间应设置专用的砂轮机房。如果确因厂房地形的限制不能设置专用的砂轮机房,应在砂轮机正面装设不低于1.8m高度的防护档板,并且档板要求牢固有效。

平衡问题 砂轮的不平衡主要是由砂轮的制造和安装不准确,使砂轮重心与回转轴不重合而引起的。不平衡造成的危害主要表现在两个方面,一方面在砂轮高速旋转时,引起振动,易造成工件表面产生多角形振痕;另一方面,不平衡加速了主轴的振动和轴承的磨损,严重时会造成砂轮的破裂,甚至造成事故。因此,要求直很大大于或等于200mm的砂办公楼装上卡盘后应先进行静平衡,砂轮在经过整形修整后或在工作中发现不平衡时,应重复进行静平衡。

匹配问题 匹配问题主要是指卡盘与砂轮的安装配套问题。按标准要求,砂轮卡盘直径不得小于被安装砂盘直径的1/3,且相应规定砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时应更换新砂轮。这样就存在一个卡盘和砂轮的匹配问题,否则会出现这样的情况,"大马拉小车"造成设备和材料的浪费;"小马拉大车"又不符合安全要求,易造成人身事故。因此,卡盘与砂轮的合理匹配,一方面可以节约设备,切约材料;另一方面又符合安全操作要求。此外,在砂轮与卡盘之间还应加装直径大于卡盘直径2mm,厚度为1mm~2mm的软垫。

防护问题防护罩是砂轮机最主要的防护装置,其作用是:当砂轮在工作中因故破坏时,能够有效地罩住砂轮碎片,保证人员的安全。砂轮防护罩的形状有圆形和方形两种,其最大开口角度不允许超过90°;防护罩的材料为抗拉强度不低于415N/mm2的钢。更换新砂轮时,防护罩的安装要牢固可靠,并且防护罩不得随意拆卸或丢弃不用。

挡悄屏板是砂轮机的主要防护附件之一,防护罩在主轴水平面以上开口大于等于30(时必须设此装置。它的主要功能是用来遮挡磨削过程中的飞悄,以免伤及操作人员。它安装于防护罩开口正端,宽度应大于砂轮防护罩宽度,并且应牢固地固定在防护罩上。此外,要求砂轮圆周表面与档板的间隙应小于6mm。

托架问题 托架是砂轮机常用的附件之一,按规定砂轮直径在150mm以上的砂轮机必须设置可调托架。砂轮与托架之间的距离应小于被磨工件最小外形尽寸的1/2,但最大不应超过3mm。

接地问题 砂轮机使用动力线,因此设备的外壳必须有良好的接地保护装置。这也是易造成事故的重要因素之一。

折叠 使用注意事项

侧面磨削问题:

在砂轮机的日常使用中,我们常常可以发现有的操作者不分砂轮机的种类、不分砂轮的种类,随意地就使用砂轮的侧面进行磨削,这是严重违反安全操作规程的违章操作行为。按规程用圆周表面做工作面的砂轮不宜使用侧面进行磨削,这种砂轮的径向强度较大,轴向强度很小,操作者用力过大时会造成砂轮破碎,甚至伤人,在实际的使用过程中应禁止这种行为。

正面操作问题:

在日常的使用中,许多操作者总习惯正对着砂轮进行操作,原因是这个方向上能用上劲,其实这种行为是砂轮机操作中应特别禁止的行为。按操作规程,使用砂轮机磨削工件时,操作者应站在砂轮的侧面,不得在砂轮的正面进行操作,以免砂轮出故障时,砂轮飞出或砂轮破碎飞出伤人。

用力操作问题:

在砂轮机的使用时,有些操作者,尤其是年青的操作者,为求磨削的速度快,用力过大过猛,这是一种极不安全的操作行为。任何砂轮的平身都有一定的强度,这样做很可能会造成砂轮的破碎,甚至是飞出伤人,也是一种应禁止的行为。

共同操作问题:

在实际的日常操作中,也有这样的情况发生,有人为赶生产任务、抢工作时间,两人共用一台砂轮机同时操作,这是一种严重的违章操作行为,应严格禁止。一台砂轮机不够用的时候,可以采用添加砂轮机的办法解决,绝对不允许同时共用一台砂轮机。

折叠 更换注意事项

磨损问题:

任何砂轮都有它的一定的使用磨损要求,磨损情况达到一定的程度就必须重新更换新的砂轮。不能为了节约材料,就超磨损要求使用,这是一种极不安全的违章行为。一般规定,当砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时就应更换新砂轮。

有效期问题:

从库房领出的新砂轮不一定是合格的砂轮,甚至从厂家买进的新砂轮也不一定是合格的砂轮。任何砂轮都有它一定的有效期限,在有效期限内使用,它是合格砂轮;超过有效期使用,就不一定是合格的砂轮。规程规定"砂轮应在有效期内使用,树脂和橡胶结合剂砂轮存贮一年后必须经回转试验,合格者方可使用"。

质地问题:

在使用过程中,如果发现砂轮局部出现裂纹,应立即停止使用,重新更换新的砂轮,以免造成砂轮破碎伤人事故。

折叠 其它应注意事项

环境问题:

砂轮机一般应设置专用砂轮机房,且严禁在砂轮机房或砂轮机附近堆放易燃易爆的物品,以免发生火灾或爆炸事故,也不应在砂轮机附近乱放其它零件或物品。

管理问题:

砂轮机应有专人负责,凡非本单位人员欲在砂轮机上磨削物件时,需经专职负责人许可,并且严格遵守安全操作规程,严禁未经负责人员同意,外人私自乱用砂轮机。此外,砂轮的更换亦应由专人负责,禁止他人私自更换、安装砂轮。

关车问题:

操作人员停止工作后,应立即关车。禁止砂轮机在无人使用、无人管理的情况下空转。此外,使用后应保持中短波轮机的清洁。

折叠 编辑本段 存在问题

1、表面粗糙度太大

表面粗糙度的高低决定着胶辊质量的好坏,胶辊表面粗糙度Ra值一般在0.5-0.8um之间为宜,75°以上的胶辊,Ra值可降至0.2um;65°及不处理胶辊由于胶辊配方决定了Ra值,太多次数的磨砺也不会使Ra<0.5um。胶辊表粗糙度过大(Ra>0.8um),一般是以下几种原因造成的。

①精磨量>0.3mm

②往复次数太少。以A802磨床为例,75°-80°胶辊的往复次数应不低于2个来回;65°及不处理胶辊的往复次数应不低于4个来回。

③大气孔砂轮外园修整不园正锋利。解决的办法是重新抄砂轮直至达到要求。

④大气孔砂轮平衡未校调好。砂轮自振过大。要重新校平衡。

⑤大气孔砂轮存在厚薄不一,气孔、磨粒分布不匀。这种大气孔砂轮严禁使用。

2、表面螺纹线和花斑

①大砂轮钝化。要抄砂轮。

②大气孔砂轮两侧被丁腈粉末堵塞,最易起螺纹线。

③砂轮转速,车头转速太小,而横动速度过快也易起螺纹线。一般砂轮的转速在2000-2100转/分,车头转速在500转/分也会使这种现象得以改善。

④夹持胶辊的力过小,在磨砺过程中胶辊打滑,胶辊表面易起不规则的花斑。

3、胶辊表面环状起泡主要是粗磨时磨削量过大,手动速度过快,磨砺时胶辊回转减慢造成的。解决表面环状起泡的有效方法是分二次或多次粗磨或减慢床面横动速度。

另外,粗磨时选用的大气孔砂轮粒度太小,比如选用120#以上的大气孔砂轮,磨砺时产生热量过大,造成胶辊内层"灼伤"而产生环状起泡。所以粗磨胶辊最好选用45#-60#的大气孔砂轮。

折叠 编辑本段 生产工艺

引起砂轮不平衡的原因主要是砂轮几何尺寸不对称,砂轮各部分密度不均匀以及安装偏芯等。不平衡的砂轮在高速运转时,会产生振动,从而影响磨削质量。

调整静平衡的方法

图一

调整静平衡的方法(见图1)。

找出砂轮的重心最下位置点A。

在A点同一直径上的对应点做一记号B。

加入平衡块C,使A和B两点位置不变。

再加入平衡块D、E并仍使A、B点位置不变,如有变动可以上下调动D、E。使A、B两点恢复原位。此时砂轮左右已平衡。

将砂轮转动90度。如不平衡,将D、E同时向A或B点移动直到A、B两点平衡为止。如此调整使砂轮在任何方位上稳定下来。砂轮就平衡了。

调整平衡时注意事项

平衡架要放水平,特别是纵向。

砂轮要紧固,法兰块,平衡块要洗净。

砂轮法兰盘内锥孔与平衡芯轴要配合紧密,芯轴不应弯曲。

砂轮平衡后,平衡块要紧固。

折叠 编辑本段 安装与使用

1.砂轮安装使用前必须进行外观检查,视其是否有裂纹或损伤,并用木锤敲击砂轮,发出的声音应当清脆.在使用前应按GB/T2493标准规定进行回转试验,否则,严禁使用.

2.安装前必须核对机床上的主轴转速,不得超过砂轮上标明的最高工作速度.

3.紧固砂轮只允许使用专用螺母扳手,且必须在主轴相对的两侧对称地按顺序分次逐渐拧紧,螺母松紧应适当.禁止使用补充夹具或敲打工具.

关掉冷却液以免砂轮不平衡.

5.砂轮孔径与砂轮主轴及卡盘的配合应符合GB4674标准规定.

6.新安装的砂轮必须在有防护罩的情况下,以工作速度按下列时间进行空转:

外径<400毫米的砂轮不小于2分钟,外径≥400毫米的砂轮不小于5分钟.空转时,操作者不要站在砂轮的前面或者切线方向.

7.不是专门使用端面磨削的砂轮(例如平行砂轮),不得以砂轮端面进行磨削,不是专门使用外圆磨削的砂轮(例如碗形、杯形砂轮)同样也不得以砂轮外圆进行磨削,以免砂轮破碎.

8.砂轮在磨削工件时,禁止以杠杆推压工件在增加对砂轮的压力.

9.对于薄片砂轮和钹形砂轮,切削时,如用力过猛,易发生砂轮停转卡住和撞碎砂轮现象,造成砂轮损坏.切削工件时不能多件工件叠起来切削,以防意外.

折叠 编辑本段 搬运与存放

1.砂轮属于易碎物品,搬运时必须小心轻放,防止震裂与损伤.

2.砂轮应存放在货架上或箱匣内,防止受潮.

3.树脂结合剂砂轮不宜与碱类物质接触,存放时间超过一年后,必须再经过回转强度试验,合格者方可使用.

折叠 编辑本段 安全要求

1.砂轮卡盘的直径不得小于被安装砂轮直径的三分之一。切断砂轮用砂轮卡盘的直径不得小于被安装砂轮直径的四分之一。

2.任何形式的砂轮卡盘,其左右两部分的直径和压紧面径向宽度等尺寸必须相等。

3.砂轮卡盘的各表面应保证平滑及无锐棱,并平衡良好。

4.磨削机械上所有回转件,例如:砂轮、电机、皮带轮和工件头架等,必须安设防护罩。防护罩应牢固,其连接强度不得低于防护罩的强度。

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