1 材料分類

在磨削加工中，砂輪是由磨料和結(jié)合劑以適當?shù)谋壤旌?，?jīng)壓制，干燥，燒結(jié)而成。它主要由磨粒、結(jié)合劑和空隙三部分組成。磨粒相當于切削工具的切削刃，起切削的作用，結(jié)合劑使各磨粒位置固定，起支持磨粒的作用。空隙則有助于排削和散熱的作用。

砂輪的工作特性由磨料，粒度，結(jié)合劑，硬度，組織強度，形狀和尺寸等幾個要素衡量，各種特性都有其適用范圍。
磨料是砂輪的主體材料。在磨削時需經(jīng)強烈的摩擦，擠壓和高溫的作用，因此對磨料的性能和成分都有一定的要求：如要有較高的硬度，當硬度高于工件硬度時，才能切掉剩余金屬。還要有較高的強度、韌性等。

在外力的作用下，產(chǎn)生抵抗破裂的能力，同時要具有較高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。在高溫的條件下，保持物理性能，有利于減少切削變形，化學穩(wěn)定性好，才能不與工件粘附，護散，不發(fā)生化學反應，延緩磨輪鈍化，防止氣孔堵塞，提升切磨能力，延長使用壽命。

2 砂輪的主要成分

磨削用砂輪種類大體分為：剛玉類、碳化物類、超硬磨料類三種。

（1）剛玉類主要成分為氧化鋁，適于磨削抗拉硬度較高的材料，如各種鋼材。它又細分為：棕剛玉，白剛玉，鉻剛玉，單晶剛玉，微晶剛玉等，切削性能好，且有良好的“自銳性”。

（2）碳化物類分為黑碳化硅，綠碳化硅兩種，顏色分別呈現(xiàn)黑色和綠。

（3）超硬類磨料是近期發(fā)展的新型磨料，分為人造金剛石和立方碳化硼兩種。人造金剛石以石墨為原料，刀口非常鋒利，切削性能優(yōu)良，但價格昂貴，適用于加工高硬度材料，如硬合金，光學玻璃等。立方氧化硼硬度略低于金剛石，具有較好的磨削性能，熱化學性能穩(wěn)定，磨削效率較高。

3 結(jié)合劑對砂輪壽命的影響

砂輪在高速旋轉(zhuǎn)中，進行磨削加工，且又是在高溫高壓，強沖擊載荷及強腐蝕性磨削的條件下工作，磨料的粘結(jié)一定要牢固，對砂輪使用有較高的要求。大體分為以下幾種：

（1）陶瓷粘合劑：它的物理性能和化學性能穩(wěn)定，空隙較多，能較好地保持砂輪的幾何形狀，冷、熱、干、濕皆能適應，且不怕水、油、酸、堿的侵蝕，價格便宜，使用廣泛。注意使用時的轉(zhuǎn)速不能過大。

（2）結(jié)合劑：它的粘結(jié)度較高，可用于制造薄片砂輪，并且具有一定的彈性，有較好的拋光性能，但耐熱性能差，在高溫下自己首先被燒毀，砂粒容易脫落，自銳性好，磨削效率高，但容易失去正確的外形，另外樹脂結(jié)合劑耐堿性差，在堿性切削液的作用下磨損快，在潮濕的環(huán)境下強度降低。所以，砂輪存放期不宜超過一年。

（3）橡膠結(jié)合劑：其彈性高，砂輪退讓性好，尤其是在高溫下，易產(chǎn)生變形，不易燒傷工件并有良好的拋光作用。氣孔小、空隙少，組織緊密，砂輪外形保持好。但橡膠結(jié)合劑耐熱，耐油，耐濕性較差，砂輪存放期不宜超過兩年。

（4）菱苦土結(jié)合劑:菱苦土結(jié)合劑強度低，砂輪自銳性好，磨削中的發(fā)熱也少，耐水性能差，只宜干磨。

（5）增強樹脂結(jié)合劑和增強橡膠結(jié)合劑：在樹脂結(jié)合劑或橡膠結(jié)合劑中加入高強度聚酯塑料等物質(zhì)，增強了結(jié)合強度，提高了砂輪抗破裂的程度。

4 對磨削加工的要求

砂輪的硬度是指結(jié)合劑粘結(jié)磨粒的牢固程度，粘結(jié)越牢固，砂輪越硬，它適用于磨削較軟的工件。反之，軟砂輪宜磨硬度高的工件，且有較高的表面光潔度。

一般選擇原則：棕剛玉，硬度高，韌性大，適用于磨削抗拉程度較高的金屬，如碳鋼、合金鋼、青銅等。白剛玉：自銳性好，磨削力和磨削熱小，適用于磨削淬火鋼，高碳鋼，齒輪、薄壁件等。鉻剛玉：韌性和硬度都好，適用于磨削高速鋼，錳鋼，刃磨刀具等。單晶剛玉和微晶剛玉：硬度、韌性強度都好，適用于磨削不銹鋼，軸承鋼、球墨鑄鐵等。黑碳化硅和綠碳化硅：脆性大，硬度高，適用于磨黃銅，硬質(zhì)合金刀具，光學玻璃等。立方化硼和人造金剛石：硬度高，耐磨性好，適用于磨削韌而粘的材料，寶石玉器等。

5 組織和強度

組織緊密，易保持砂輪的幾何形狀，保證較高的磨削精度，延長砂輪的使用壽命。組織疏松，空隙可容納磨屑，能把切削液或空氣一同帶入磨削區(qū)，減少磨削熱，提高磨削效率，但使砂輪磨損快，壽命縮短。

強度對砂輪的安全使用要求很高，其系數(shù)為1.5。砂輪在旋轉(zhuǎn)時，有很大的離心力，沒有足夠強度的砂輪就會爆裂引起嚴重的事故，因此，砂輪轉(zhuǎn)速一定要遠低于爆裂速度。

5.1 刀具的正確使用及磨削缺陷

首先要正確使用砂輪，可根據(jù)設備、磨削用量、工藝要求、工件加工精度的要求、表面粗糙度的要求、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本上考慮，其次是規(guī)范砂輪的更換，安裝要求，嚴格兩次靜平衡，金剛筆要正確修整。

先規(guī)范一下砂輪的修整：金剛筆首先要緊固，銜牢，軸線一般低于砂輪中心1～2mm，并向下傾斜5°～10°，以防金剛筆因振動而扎入砂輪。粗修時，采用大的背齒刀量，反復修整多次，精修時，采用較小的走刀量和吃刀深度，往復2--3次，最后一次從右往左修整，修整時應先修端面，再修圓周面。修砂輪側(cè)面時，如手動修整，金剛筆一定要拿牢，輕輕接觸砂輪側(cè)面，采用較小的吃刀深度，最好有個支點，緩慢，勻速移動，同時，注意充分冷卻。

5.2 砂輪修整不正確，易出現(xiàn)缺陷

刀具應及時修整：工件材質(zhì)、硬度、大小、長短、幾何形狀不同，磨削時間不同，砂輪工作一定時間，外形變化應及時修整，否則，會造成工件燒傷、變形、超差、擠壓變成不正常磨削等。

（1）砂輪磨鈍：磨削時間過長，工件材料過硬，砂輪失去自銳性，刀具不鋒利，和工件不正常磨削，形成擠壓，火花跳動，工件出現(xiàn)震痕，尺寸精度達不到要求，粗糙度較高，造成工件不合格。

（2）工件幾何形狀復雜，不經(jīng)過修整的砂輪，圓周面不直，容易造成工件錐形，各部尺寸不等，造成零件不合格，或測量不準。

（3）磨削階臺軸時，切刀磨而不能橫向走刀，多個階臺且長短不同，造成砂輪圓周面有階臺，磨出的工件有螺旋痕跡，光潔度不高，形成不良品。

（4）硬度較高的工件，或有氧化皮的工件，在磨削加工中，很快把砂輪磨粒擠掉，破壞自銳性，且迅速堵塞氣孔，使砂輪變鈍，燒傷工件或出現(xiàn)多棱柱，素線不直，造成工件不合格。

（5）砂輪在磨削階臺軸時，由于軸肩圓弧大小不等，自身的圓弧角越來越大，造成圓角要求不合格，或工件不清根，不符合工藝要求，形成次品。

（6）磨削側(cè)面時進刀量大，沒有散熱角度，磨削區(qū)溫度過高，刀刃不鋒利，造成工件側(cè)面龜裂，形成磨削裂紋。

（7）手動修整砂輪側(cè)面，沒有支點，移動不均勻，形成斷續(xù)修整，砂輪側(cè)面形成無數(shù)高、低點，與工件磨削時，形成網(wǎng)狀花紋，特別是磨削面積大時，增大了表面的不平整度。

（8）修整砂輪圓周面時，金剛筆移動過快，刀刃不平整度高，短時間內(nèi)使磨粒迅速脫落，砂輪磨鈍，工件表面出現(xiàn)振紋，形成多棱柱。

（9）修整砂輪圓周面時，金剛筆移動過慢，單位面積內(nèi)，磨粒平整，均勻，但增加了磨削時的抗力，產(chǎn)生磨削熱過快，易使工件表面燒傷或產(chǎn)生裂紋，也容易使工件造成圓度超差。

（10）修整砂輪圓周面，走刀不均勻，形成斷續(xù)修整，使工件吃刀量不準，刻度盤標示與實際進刀量不符，進半絲，尺寸沒有變化，再進半絲，還沒變化，再進半絲，就可能吃刀兩絲，形成扎刀。公差小的工件容易超差，工件彎曲，跳動等。

6 結(jié)論

在磨削加工中，砂輪的正確選擇及刀具的正確修整是提高加工精度和磨削技術(shù)水平的關(guān)鍵，磨削工序基本是零件加工的最后一道工序，最終的幾何尺寸決定著零件的加工精度，好的產(chǎn)品一定要消除各方面的加工缺陷，按照工藝流程，嚴格加工步驟，消除不利因素的影響，只有把豐富經(jīng)驗和過硬的加工水平融合在一起，才能創(chuàng)造出極致的精品。

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