無心磨床磨削砂輪的選擇

引言：砂輪磨具是磨削加工不可缺少的一種工具，砂輪選擇合適與否，是影響磨削質量，磨削成本的重要條件。本公司生產一系列的平面磨床，需配置不同的砂輪來適應各種工件的平面加工。為方便用戶及本公司設計、工藝人員選擇，本文針對平面磨床磨削砂輪的選擇，常用不同工件材料的砂輪選擇進行匯總，以供大家使用參考。

       砂輪的種類很多，并有各種形狀和尺寸，由于砂輪的磨料、結合劑材料以及砂輪的制造工藝不同，各種砂輪就具有不同的工作性能。每一種砂輪根據其本身的特性，都有一定的適用范圍。因此，磨削加工時，必須根據具體情況（如所磨工件的材料性質、熱處理方法、工件形狀、尺寸及加工形式和技術要求等），選用合適的砂輪。否則會因砂輪選擇不當而直接影響加工精度、表面粗糙度及生產效率。下面列出砂輪選擇的基本原則以供參考。

       普通砂輪的選擇

       1. 磨料的選擇    磨料選擇主要取決于工件材料及熱處理方法。

       a.磨抗張強度高的材料時，選用韌性大的磨料。

       b.磨硬度低，延伸率大的材料時，選用較脆的磨料。

       c.磨硬度高的材料時，選用硬度更高的磨料。

       d.選用不易被加工材料發生化學反應的磨料。

       最常用的磨料是棕剛玉（A）和白剛玉（WA），其次是黑碳化硅（C）和綠碳化硅（GC），其余常用的還有鉻剛玉（PA）、單晶剛玉（SA）、微晶剛玉（MA）、鋯剛玉（ZA）。

       2. 粒度的選擇    主要取決于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率。

       粒度是指磨料的顆粒尺寸，其大小則用粒度號表示。

       用粗粒度砂輪磨削時，生產效率高，但磨出的工件表面較粗糙；用細粒度砂輪磨削時，磨出的工件表面粗糙度較好，而生產率較低。在滿足粗糙度要求的前提下，應盡量選用粗粒度的砂輪，以保證較高的磨削效率。一般粗磨時選用粗粒度砂輪，精磨時選用細粒度砂輪 。當砂輪和工件接觸面積較大時，要選用粒度粗一些的砂輪。例如，磨削相同的平面，用砂輪的端面磨削比用砂輪的周邊磨削選的粒度要粗些。

       3. 硬度的選擇    主要取決于被磨削的工件材料、磨削效率和加工表面質量。

       硬度是指砂輪在外力作用下磨粒脫落的難易程度,為了適應不同工件材料磨加工的要求,制造砂輪時分成不同硬度的等級。

       砂輪選得過硬，磨鈍的磨粒不易脫落，砂輪易堵塞，磨削熱增加，工件易燒傷，磨削效率低，影響工件表面質量；砂輪選得過軟，磨粒還在鋒利時就脫落，增加了砂輪損耗，易失去正確的幾何形狀，影響工件精度。所以砂輪硬度的選擇要適當，還應根據砂輪與工件接觸面積大小、工件形狀、磨削的方式、冷卻方式、砂輪的結合劑種類等因素來綜合考慮。

       4. 結合劑的選擇    應根據磨削方法，使用速度和表面加工要求等條件予以考慮。

       最常用的砂輪結合劑有陶瓷結合劑（V）和樹脂結合劑（B）。

       陶瓷結合劑是一種無機結合劑，化學性能穩定、耐熱、抗腐蝕性好，氣孔率大，這種結合劑制造的砂輪磨削效率高、磨耗小，能較好地保持砂輪的幾何形狀，應用范圍最廣。適于磨削普通碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、硬質合金、有色金屬等。但是，陶瓷結合劑砂輪脆性較大，不能受劇烈的振動。一般只能在35米/秒以內的速度下使用。

       樹脂結合劑是一種有機結合劑，這種結合劑制造的砂輪強度高，具有一定的彈性，耐熱性低，自銳性好，制作簡便，工藝周期短。可制造工作速度高于50米/秒的砂輪和很薄的砂輪。它的應用范圍僅次于陶瓷結合劑，廣泛用于粗磨、荒磨、切斷和自由磨削，如磨鋼錠，鑄件打毛刺等。可制造高速、高光潔度砂輪，重負荷、切斷以及各種特殊要求的砂輪。

       5. 組織的選擇    主要考慮工件所受的壓力、磨削方法、工件材質等。

       組織是指砂輪中磨粒所占砂輪體積的百分比。砂輪組織等級的劃分是以62%的磨粒體積百分數為“0”號組織，磨粒體積每減2%，其組織增加一號，依此類推，共分15個號。號數越大，組織越松。

       組織緊密的砂輪能磨出較好的工件表面，組織疏松的砂輪，因空隙大，可以保證磨削過程中容納磨屑，避免砂輪堵塞。通常粗磨和磨削較軟金屬時，砂輪易堵塞，應選用疏松組織的砂輪；成型磨削和精密磨時，為保持砂輪的幾何形狀和得到較好的粗糙度，應選用較緊密組織的砂輪；磨削機床導軌和硬質合金工具時，為減少工件熱變形，避免燒傷裂紋，宜采用松組織的砂輪；磨削熱敏性大的材料、有色金屬、非金屬材料宜采用大于12#組織的砂輪。

       6. 形狀和尺寸的選擇    應根據磨床條件和工件形狀來選擇。

       常用砂輪形狀有平形砂輪（P）、單面凹砂輪（PDA）、雙面凹砂輪（PSA）、薄片砂輪（PB）、筒形砂輪（N）、碗形砂輪（BW）、碟形一號砂輪（D1）等。

       每種磨床所能使用的砂輪形狀和尺寸都有一定的范圍。在可能的條件下，砂輪的外徑應盡可能選得大一些，以提高砂輪的線速度，獲得較高的生產率和工件表面質量，砂輪寬度增加也可以獲得同樣的效果。

       現國標砂輪書寫順序：砂輪代號、尺寸（外徑×厚度×孔徑）、磨粒、粒度、硬度、組織、結合劑、最高工作線速度。  

       例示：P 400×150×203 A60 L 5 B 35

       金剛石砂輪的選擇

       金剛石砂輪比用碳化硼、碳化硅、剛玉等一般磨粒制成的砂輪刃角鋒利、磨耗小、壽命長、生產率高、加工質量好，但價格昂貴，因而適用于精磨硬質合金、陶瓷、半導體等高硬度脆性難加工材料。

       金剛石砂輪的特征包括磨料種類、粒度、硬度、濃度、結合劑、砂輪形狀與尺寸。  

       磨料：廣泛使用人造金剛石（JR），根據它的結晶形狀和顆粒強度，分各種型號，按其特定用途選型號。

       粒度：要以工件粗糙度、磨削生產率和金剛石的消耗三個方面綜合考慮。

       硬度：只有樹脂結合劑金剛石砂輪才有“硬度”這一特性。一般采用S（Y1）級或更高。

       結合劑：常用的結合劑有四種，其結合能力和耐磨性以樹脂、陶瓷、青銅、電鍍金屬為序，依次漸強。樹脂結合劑金剛石砂輪磨削效率高，被加工工件粗糙度好，適用范圍廣，自銳性好，不易堵塞，發熱量小，易修整，主要用于精磨工序。陶瓷結合劑金剛石砂輪主要用于各種非金屬硬脆材料、硬質合金、超硬材料等的磨削。  

       濃度：濃度選擇要根據使用砂輪的粒度、結合劑、形狀、加工方法、生產效率及砂輪壽命的要求而定。高濃度金剛石砂輪保持砂輪形狀的能力強，低濃度砂輪磨削時，金剛石的消耗往往更低些，應根據需要酌情選取。

       形狀和尺寸：按工件的形狀、尺寸和機床條件選用。

       立方氮化硼（CBN）砂輪的選擇

       立方氮化硼（CBN）砂輪的立方氮化硼顆粒粘在普通砂輪表面只有很薄一層，其磨粒韌性、硬度、耐用度是剛玉類砂輪的100倍，最適于加工硬度高、粘性大、高溫強度高、熱傳導率低的難磨鋼材及高速或超高速磨削。其應用范圍與人造金剛石起著互相補充的作用。金剛石砂輪在磨削硬質合金和非金屬材料時，具有獨特的效果，但在磨削鋼料時，尤其是磨削特種鋼時，效果不顯著。立方氮化硼砂輪磨削鋼件的效率比剛玉類砂輪要高近百倍，比金剛石砂輪高五倍，但磨削脆性材料不及金剛石。  

       立方氮化硼砂輪的選擇和金剛石砂輪的選擇相類似。但在結合劑選用上，大部分是樹脂結合劑，次之是電鍍，金屬結合劑。陶瓷結合劑CBN砂輪主要用于鈦合金、高速鋼、可鍛鑄鐵等難加工的黑色金屬的磨削，樹脂結合劑CBN砂輪適用于磨削鐵磁性材料，是加工鋼材的理想選擇。CBN砂輪濃度一般在100%~150%間選用較經濟合理，它不能用普通切削液，需特殊的切削液。

       大氣孔砂輪的選擇

       大氣孔砂輪在磨削時具有不易被堵塞、耐用度高和切削能力強等優點。適用于軟金屬和塑料、橡皮和皮革等非金屬材料的粗、精磨。同時，它具有散熱快的特點，所以在磨削一些熱敏性大的材料、薄壁工件和干磨工序中（例如刃磨硬質合金刀具和機床導軌等）有良好的效果。

       大氣孔砂輪和一般陶瓷結合劑砂輪的制造方法基本一樣。不同點是在配料中外加一定量的增孔劑，它在砂輪燒結前完全揮發或被燒燼，從而產生大氣孔。

       大氣孔砂輪生產范圍是：磨料一般選擇碳化物和剛玉等，如常用的有黑碳化硅（C）、綠碳化硅（GC）和白剛玉（WA）等幾種，這些磨料的硬度高、性脆而鋒利，具有良好的導熱和導電性能；磨料粒度（36#~180#）；結合劑（陶瓷結合劑）；硬度（G~M各級）；形狀（平形、杯形、碗形或碟形等）；氣孔尺寸（約0.7~1.4毫米）。  

       以上非常詳細的闡述了各種無心磨床的砂輪的選擇，用戶可以根據各種砂輪的特性來選擇符合自己需求的砂輪，隨著數控無心磨床在工業化生產過程中越來越普及，砂輪的需求也會越來越大，做為磨床中最重要的一個部件之一，將來的應用場景將會十分廣闊。