2019-04-25 15:27:23

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磨具(Abrasives)是用以磨削研磨抛光的工具。大部分的磨具是用磨料加上结合剂制成的人造磨具,也有用天然矿岩直接加工成的天然磨具。磨具除在机械制造和其他金属加工工业中被广泛采用外,还用于粮食加工、造纸工业和陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡胶、木材等非金属材料的加工。

基本信息

  • 粒度

    磨料颗粒的尺寸

  • 用途

    打磨相关器具

折叠 编辑本段 简介

折叠 概述

磨具组织粗分为紧密、中等和疏松三类。每类又可再细分数等,用组织号来区分。磨具组织号越大,磨料在磨具中所占的体积百分率越小,磨粒之间的间隙越宽,表示组织越松。反之,组织号越小表示组织越紧。较松组织的磨具使用时不易钝化,在磨削过程中发热少,能减少工件的发热变形和烧伤。较紧组织的磨具磨粒不易脱落,有利于保持磨具的几何形状。磨具的组织只在制造时按磨具配方予以控制,一般不作测定。超硬磨料固结磨具主要是由金刚石、立方氮化硼等与结合剂固结成的磨具。由于金刚石、立方氮化硼的价格高、具有很好的耐磨性能,用它们制造的固结磨具与普通磨料固结磨具不同,除超硬磨料层外,还有过渡层和基体。超硬磨料层是起切削作用的部分,由超硬磨料和结合剂组成。基体是在磨削中起支托作用的,由金属、电木或陶瓷等材料组成。过渡层用于连接基体和超硬磨料层,由结合剂构成,有时也可省去。常用的结合剂有树脂、金属、电镀金属和陶瓷等。固结磨具的制造工序有:分配料、混料、成型、热处理、加工和检查等。随结合剂不同,制造工艺也不尽一样。陶瓷结合剂磨具主要采用压型法,将磨料和结合剂按配方的重量比例称量后,置于混料机内混合均匀,投入金属模具内,在压力机上成型出磨具毛坯。毛坯经干燥再装入窑内焙烧,烧成温度一般为1300℃左右。当采用低熔点烧熔结合剂时,烧成温度低于1000℃。再按规定尺寸形状精确加工,最后检查产品。树脂结合剂磨具一般是在室温条件下在压力机上成型,也有采用在加热条件下边加热边加压的热压工艺。成型后在硬化炉内硬化。以酚醛树脂为结合剂时,硬化温度为180~200℃。橡胶结合剂磨具主要采用对辊机混料,并滚压成薄片,然后用冲刀冲裁成型;也有的用松散料,投入金属模具内在压力机上成型。成型后在硫化罐内硫化,温度为165~180℃。金属结合剂磨具的制造工艺有粉末冶金法和电镀法两种,主要用于超硬磨料固结磨具。粉末冶金法以青铜等为结合剂,混料后采用热压或在室温条件下加压成型,然后烧结加工。电镀法以镍或镍钴合金等为电镀金属,按电镀工艺将磨料固结在基体上,制成磨具。特殊品种的磨具有烧结刚玉磨具和纤维磨具等。烧结刚玉磨具是用氧化铝微粉和适量的氧化铬混合、成型,在1800℃左右烧结制成。这种磨具结构紧密,有较高强度,主要用于加工钟表、仪表等零件。纤维磨具是用含有或粘附有磨料的纤维丝(如尼龙丝)作原料制成的,它的弹性好,主要用于金属材料及其制品的抛光。

折叠 使用情况

磨具在使用过程中,当磨粒磨钝时,由于磨粒自身部分碎裂或结合剂断裂,磨粒从磨具上局部或完全脱落,而磨具工作面上的磨料不断出现新的切削刃口,或不断露出新的锋利磨粒,使磨具在一定时间内能保持切削性能。磨具的这种自锐性,是磨具与一般刀具相比突出的特点。磨具磨具早在新石器时代,人类就已经开始应用天然的磨石来加工石刀、石斧、骨器、角器和牙器等工具了;在19世纪美国出现了用天然磨料与粘土相结合烧成的陶瓷砂轮;1900年前后,人造磨料问世,采用人造磨料制造的各种磨具相继产生,为磨削和磨床的快速发展创造了条件。此后,天然磨具在磨具中所占比例逐渐减少。

磨具按其原料来源分,有天然磨具和人造磨具两类。机械工业中常用的天然磨具只有油石。人造磨具按基本形状和结构特征区分,有砂轮、磨头、油石,砂瓦以上统称固结磨具涂附磨具五类。此外,习惯上也把研磨剂列为磨具的一类。

折叠 分类

固结磨具按所用磨料的不同,可分为普通磨料固结磨具和超硬磨料固结磨具。前者用刚玉和碳化硅等普通磨料,后者用金刚石和立方氮化硼等超硬磨料制成。此外,还有一些特殊品种,如烧结刚玉磨具等。

普通磨料固结磨具是由结合剂将普通磨料固结成一定形状,并具有一定强度的磨具。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。

磨料在磨具中起切削作用。结合剂是把松散的磨料固结成磨具的材料,有无机的和有机的两类。无机结合剂有陶瓷、菱苦土和硅酸钠等;有机的有树脂、橡胶和虫胶等。其中最常用的是陶瓷、树脂和橡胶结合剂。

气孔在磨削时对磨屑起容屑和排屑作用,并可容纳冷却液,有助于磨削热量的散逸。为满足某些特殊加工要求,气孔内还可以浸渍某些填充剂,如硫黄和石蜡等,以改善磨具的使用性能。这种填充剂,也被称为磨具的第四要素。

表示普通磨料固结磨具特征的项目有:形状、尺寸磨料、粒度、硬度、组织和结合剂。磨具硬度是指磨粒在外力作用下,从磨具表面脱落的难易程度,它反映了结合剂把持磨粒的强度。

折叠 磨具粒度

粒度是指磨料颗粒的尺寸,其大小用粒度号表示。

国标规定了磨料和微粉两种粒度号。

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1 。

表1 磨料粒度号及其颗粒尺寸

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不同粒度砂轮的使用范围

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。

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

结合剂的作用是将磨料粘合成具有一定强度和形状的砂轮。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力,主要取决于结合剂的性能。

常用的结合剂有陶瓷结合剂(V)、树脂结合剂(B) 、橡胶结合剂(R)和金属结合剂(M)等。

陶瓷结合剂:应用最广,适用于外圆、内圆、平面、无心磨削和成形磨削的砂轮等;

树脂结合剂:适用于切断和开槽的薄片砂轮及高速磨削砂轮;

橡胶结合剂:适用于无心磨削导轮、抛光砂轮;

金属结合剂:适用于金刚石砂轮等。

折叠 磨具硬度

磨具的硬度主要取决于结合剂加入量的多少和磨具的密度,磨粒容易脱落的表示磨具硬度低;反之,表示硬度高。硬度的等级一般分为超软、软、中软、中、中硬、硬和超硬七大级,从这些等级中还可再细分出若干小级。测定磨具硬度的方法,较常用的有手锥法、机械锥法、洛氏硬度计测定法和喷砂硬度计测定法。

磨具的硬度与其动态弹性模量具有对应关系,这有利于用音频法测定磨具的动弹性模量来表示磨具硬度。在磨削加工中,若被磨工件的材质硬度高,一般选用硬度低的磨具;反之,则选用硬度高的磨具。

折叠 编辑本段 菱镁磨具

折叠 概述

菱镁磨具是由菱镁水泥与碳化硅以一定比例复合而成,既继承了菱镁水泥强度高、硬度大的优点,又保留了碳化硅良好的耐磨性。

折叠 特点

1)、强度高、硬度大、耐磨性好,具有良好的削磨能力;

2)、仿形好,抛磨起光快、光泽度好;

3)、菱镁水泥胶黏性好,磨块结合效果好,不蹦边;

4)、削磨量少,消磨力强,打磨效率高;

5)、成本低廉,耐磨性好,具有极高的性价比。

折叠 用途

菱镁磨具主要用于瓷砖、微晶玻璃等表面的粗磨、中磨、细磨直到抛光,实用性强,用量大,可广泛应用于天然石材、陶瓷、微晶玻璃等非金属材料的切割、打磨和抛光,可以减少换装工具的时间,提高工作效率,尤其适用于手提电动工具、手推切割机、自动桥式切割机,市场前景广阔,正在全国范围内普及应用。

折叠 编辑本段 相关资料

折叠 有机特性

有机磨具的特征是使用范围广,具有一定的弹性和较高的结合强度,并具有良好抛光性能。在粗、精、细、抛等磨削工艺中均得到应用,其树脂磨具具有下列特点:

1、结合强度高

与陶瓷结合剂相比,树脂结合剂结合强度高,其树脂砂轮磨削线速度达80~120m/s,并可承受较大的磨削压力。重负荷砂轮磨削压力高达10×104~40×104N,广泛应用于钢铁工业,如各种钢锭、钢坯等荒磨工序。高速重负荷专用砂轮等粗磨加工具有操作安全,适合高速磨削和大进给磨削,磨削效率高。

2、具有一定的弹性

相对陶瓷磨具树脂磨具具有良好的韧性,有一定的可塑性和延展性。其弹性模量(E)比陶瓷低几十倍。所以,树脂磨具适宜于制备各种规格的薄片砂轮和高速切割砂轮。同时,由于有一定的弹性变形,可以缓冲磨削力的作用。因而磨削效果好,有抛光效果,能提高加工表面的粗糙度。

3、能制成各种复杂形状和特殊要求的磨具

由于树脂结合剂磨具硬化温度低,可常温硬化,收缩率较小,可制成各种复杂形状和特殊要求的磨具。如:采用玻璃纤维增强的树脂砂轮,易排屑、散热性好的多孔树脂砂轮和沟槽砂轮;改善磨削工艺条件的螺栓紧固砂轮、电解磨削砂轮、抛光砂轮;以及筒形、碗形、蝶形等异形砂轮。

4、适用范围广

由于新型树脂结合剂品种多,可以制成各种强度和性能的树脂磨具。因而,可广泛用于荒磨、粗磨、切割、半精磨、精磨、抛光等工序。树脂磨具结合强度高,使用速度高,耐冲击,适于粗磨和荒磨加工;树脂磨具具有良好的韧性,适用于切割加工工序;树脂磨具弹性好,有一定的抛光性,可用于精磨和抛光加工。树脂磨具耐热性较低,易磨损,适用于平面磨和精磨加工。

5、有利于防止被磨削工件产生烧伤

树脂结合剂耐热性较低,可减少或避免烧伤工件现象。工件在磨削过程中产生的热量,首先使树脂炭化,促使钝化了的磨料自动脱落,露出新的锋利的磨粒,降低了磨削区域的热量,避免了工件烧伤。

6、树脂磨具硬化温度低,生产周期短,设备简单

有利于专业化生产。不足之处在于:

(1)树脂磨具耐碱性、耐水性较差,易老化。一般有效存放期为一年。因此,不能长期存放。

(2)树脂磨具耐热性较低,磨削加工时,磨耗较大,不适于定型成形磨削。

(3)树脂磨具气孔率低,加工有气味,应注意环境污染问题。

折叠 有机应用

有机磨具即是树脂磨具,主要用于钢铁、汽车、轴承、铁道、车辆、造船、化工、仪表、航空航天、建材及其它机械加工工业。可用于加工各种非金属材料和金属材料。如:木材、橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、石材、铜、铝、铸铁、钢材等,以及硬质合金、高速钢、高钒钢、钛钢、不锈钢等。此外,在粮食加工,医学及地质勘探等领域都得以应用。

根据加工目的和用量不同,可以进行荒磨、粗磨、半精磨、精磨、细磨和高精度低粗糙度磨削。同时,可根据加工对象的不同,进行外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、工具磨削、专用磨削、电焊磨削、珩磨、超精加工、研磨及抛光等。

1、粗磨加工应用

粗磨是指以高效切削大量多余材料为主要特征的磨削方法。荒磨则是许多种粗磨加工广泛使用的俗称。

粗磨加工应用领域:

(1)用树脂荒磨砂轮和高速重负荷树脂砂轮,粗磨退火或不退火优质合金钢或不锈钢坯的精整加工。用于表面外观缺陷(焊缝、裂纹、氧化层等)的磨削加工。

(2)用树脂荒磨砂轮对铸件的浇口、冒口和坯缝进行磨削加工和一般性精整加工。

(3)用树脂荒磨砂轮对模锻、锻件的大毛刺或浇口整修后留下来的飞边,进行彻底的磨除。

(4)在焊接操作时,残留在焊件表面上的焊缝要采用荒磨平整焊缝和倒圆磨削。

(5)对大型板材气割成圆形或其它复杂形状时,气割所产生的熔渣,要采用便携式荒磨机磨除。如:大型热轧建筑型钢和管切的粗切加工等。

2、手持磨削加工应用

手持磨削是磨削方法的综合概括。它们的共同特征是:无论是工件还是磨削机械的支承使工件与磨具相接触,制导和移动等均直接依靠手工进行。

手持磨削又分为固定式手持磨削和移动式手持磨削。将磨削机械固定,手持加工工件进行磨削的方式,称为固定式手持磨削。加工时采用的手持砂轮机进行可移动的磨削方式,称为移动式手持磨削。

手持磨削主要应用领域:

(1)用手提式树脂荒磨砂轮,加工庞大而笨重难以在磨床上安装的工件。如:大型铸件的粗磨。

(2)用高速钹形砂轮或钢纸磨片,加工已装配有其它'零件的工件。如:重型建筑构件和船舶构件。

(3)对小型调整时需要进行的磨削加工。如:在常见大型部件的有限部位上校正装配件。

(4)用高速钹形砂轮等,对工件最终成形或对工件与邻接部位接合处的倒圆,对已经装配或已经焊接的工件进行磨削。如:对汽车车体的加工。

(5)用于形状不规则表面上的雕塑加工。如:模具的加工。

(6)工件光整加工。即要求对工件进行倒圆或光整磨削,使其表面美观,性能满意,而对形状和尺寸无严格要求。如:用可弯曲钹形砂轮加工不锈钢制品,用PVA砂轮加工石材等。

(7)在工件表面的有限面积上做少量磨削,以便形成一种特殊的形状,例如:各种刀具的锐磨等。

3、切割加工应用

树脂薄片砂轮主要用于冶金工业的钢棒、钢管、扁钢、角铁、槽钢、钢轨、钢板等金属材料的切割加工;半导体工业的硅、锗、蓝宝石、铁素体、石墨、陶瓷、石英等金属和非金属材料的精密超薄切片加工;似及建筑材料工业、化学工业、航空航天工业、机械工业、汽车工业、船舶工业的金属材料和非金属材料的切割加工。

在金属材料切割加工中,采用树脂薄片砂轮切割,具有以下优点:

(1)切割速度快。在切割金属材料时,切割砂轮的切割速度是其它切削方法(如锯、车切)的10倍。

(2)切割尺寸精度高。采用砂轮切割,其切口宽度和切割面的平整度,一般来说比金工锯切要好。

(3)切割表面平滑。砂轮切割后其表面经常不须进行精加工,而锯切后的切断面很明显。

(4)可用于硬质材料的切割加工。如淬硬钢和金属碳化物以及硬脆非金属材料的切割加工。

(5)磨具使用过程中,自锐性好,不需要修整。

(6)成本低。使用砂轮切割所需成本明显低于其它切割方法。

(7)其它方面的应用。如窄槽切口,或者淬硬钢或超硬非金属加工件的切缝等。

树脂磨具切割加工所具有的这些特性,使其在许多金属加工业和非金属加工业,以及在工业生产的其它领域得到广泛应用。

4、常规磨削加工应用

(1)用树脂砂轮在外圆磨床或万能磨床上对轴类、套筒以及其他类型零件的圆柱面、圆锥面和肩端面进行磨削加工。

(2)用树脂砂轮外圆周面或砂轮的端面,如螺栓紧固砂轮、大气孔砂轮、开槽砂轮、多孔砂轮和多孔带沟槽砂轮,以及多用杯形砂轮、筒形砂轮的端面等,对机械零件的各种平直为满足平直度、表面粗糙度和平面之间相互位置精度等要求而进行平面磨削加工。

(3)用树脂砂轮的外圆面或树脂磨头,在内圆磨床、万能磨床或专用磨床上,对表面质量要求较高的通孔、盲孔、台阶孔、锥孔和轴承内沟道等部件进行内圆磨削加工。

(4)用树脂砂轮、树脂和橡胶导轮,在无心磨床上,采用柔性定位的方式,使用砂轮的外圆周面,对旋转对称的内圆或外圆表面进行无心磨削加工。

(5)用专用树脂砂轮磨螺纹砂轮。在螺纹磨床上,对高精度及表面粗糙度的传动螺纹,测量机件的螺纹,工量具螺纹和淬硬处理的螺纹部分进行螺纹加工。如螺纹、蜗杆、丝锥、滚刀、量规等带锥螺纹、多头螺纹、平行螺纹等磨削加工。

(6)用环氧树脂珩磨轮以及双锥面、蝶型、双蝶型、蜗杆式砂轮等,在齿轮磨床上,对经淬硬处理的齿轮进行齿轮磨削加工。

(7)用树脂强力磨砂轮,在工具磨削上,对具有较高的硬度热硬性,耐磨性与足够的强度和韧性的切削工具材料,如碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金等,进行工具磨削加工,以达到理想的精度,表面粗糙度和正确的几何形状,使切削刃具具有较高的锋利性和耐用度。

5、其它专用磨削加工中的应用

(1)用树脂磨钢轨砂轮,在专用钢轨修磨列车上,对钢轨进行修磨加工。

(2)用导电树脂砂轮,在电解磨床上,对一些高硬度的零件,如各种硬质合金刀具、量具、挤压拉丝模具、轧辊等,以及普通磨削很难加工的小孔、深孔、薄壁筒、细长杆零件和复杂型面的零件,进行电解磨削加工。其中电解作用占加工量的95%。磨料的机械加工作用仅占5%。因此,电解磨削比普通磨削加工效率高。

(3)用PVA(聚乙烯醇)抛光轮,PU(聚氨酯)抛光轮、无纺布抛光轮等,在抛光机上,对石材、玻璃、不锈钢等进行抛光加工。

(4)磨录音机磁头、钟表、仪器行业所用的精磨抛光砂轮。如FBB(耐水聚乙烯醇)砂轮等。

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