砂輪的種類與性能一、砂輪的種類與性能（一）、概況砂輪是磨削加工中最主要的一類磨具。砂輪是在磨料中加入結合劑，經(jīng)壓坯、干燥和焙燒而制成的多孔體。由于磨料、結合劑及制造工藝不同，砂輪的特性差別很大，因此對磨削的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著重要影響。砂輪的特性主要是由磨料、粒度、結合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等因素決定。（二）、砂輪的分類砂輪種類繁多，按所用磨料可分為普通磨料（剛玉（Al2O3）和碳化硅等）砂輪和超硬磨料（金剛石和立方氮化硼）砂輪；按砂輪形狀可分為平形砂輪、斜邊砂輪、筒形砂輪、杯形砂輪、碟形砂輪等；按結合劑可分為陶瓷砂輪、樹脂砂輪、橡膠砂輪、金屬砂輪等。先有個感性認識，砂輪示例：白剛玉砂輪棕剛玉砂輪綠碳化硅砂輪金剛石砂輪（三）、砂輪的屬性砂輪是用磨料和結合劑等制成的中央有通孔的圓形固結磨具。砂輪的特性由磨料、粒度、硬度、結合劑、形狀及尺寸等因素來決定，現(xiàn)分別介紹如下。1、磨料及其選擇磨料是制造砂輪的主要原料，它擔負著切削工作。因此，磨料必須鋒利，并具備高的硬度、良好的耐熱性和一定的韌性。常用磨料的名稱、代號、特性和用途見表1。表1常用磨料類別名稱代號特性用途氧化物系棕剛玉A(GZ)含9196%氧化鋁。棕色，硬度高，韌性好，價格便宜磨削碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、硬青銅等白剛玉WA(GB)含9799%的氧化鋁。白色，比棕剛玉硬度高、韌性低，自銳性好，磨削時發(fā)熱少精磨淬火鋼、高碳鋼、高速鋼及薄壁零件碳化物系黑色碳化硅C(TH)含95%以上的碳化硅。呈黑色或深藍色，有光澤。硬度比白剛玉高，性脆而鋒利，導熱性和導電性良好磨削鑄鐵。黃銅、鋁、耐火材料及非金屬材料綠色碳化硅GC(TL)含97%以上的碳化硅。呈綠色，硬度和脆性比TH更高，導熱性和導電性好磨削硬質(zhì)合金、光學玻璃、寶石、玉石、陶瓷、珩磨發(fā)動機氣缸套等超硬磨料系人造金剛石D(JR)無色透明或淡黃色、黃綠色、黑色。硬度高，比天然金剛石性脆。價格比其它磨料貴好多倍磨削硬質(zhì)合金、寶石等高硬度材料立方氮化硼CBN(JLD)立方型晶體結構，硬度略低于金剛石，強度較高，導熱性能好磨削、研磨、珩磨各種既硬又韌的淬火鋼和高鉬、高礬、高鈷鋼、不銹鋼2、粒度及其選擇粒度指磨料顆粒的大小。粒度分磨粒與微粉兩種類型。磨粒用篩選法分類，它的粒度號以篩網(wǎng)上一英寸長度內(nèi)的孔眼數(shù)來表示。例如60#粒度的的磨粒，說明能通過每英寸長有60個孔眼的篩網(wǎng)，而不能通過每英寸70個孔眼的篩網(wǎng)。120#粒度說明能通過每英寸長有120個孔眼的篩網(wǎng)。對于顆粒尺寸小于40m（微米，1毫米=1000微米）的磨料，稱為微粉。微粉用顯微測量法分類，它的粒度號以磨料的實際尺寸來表示（W）。各種粒度號的磨粒尺寸見表2。表2砂輪的粒度顆粒尺寸表粒度號顆粒尺寸（um）粒度號顆粒尺寸（um）粒度號顆粒尺寸（um）14#1600125070#250200W4402816#1250100080#200160W28282020#1000800100#160125W20201424#800630120#125100W14141030#630500150#10080W1010736#500400180#8063W77546#400315240#6350W553.560#315250280#5040W3.53.52.5磨料粒度的選擇，主要與加工表面粗糙度和生產(chǎn)率有關。粗磨時，磨削余量大，要求的表面粗糙度值較大，應選用較粗的磨粒。因為磨粒粗、氣孔大，磨削深度較大，砂輪不易堵塞和發(fā)熱。精磨時，余量較小，要求粗糙度值較低，可選取較細磨粒。一般來說，磨粒越細，磨削表面粗糙度越好。粒度不是起決定性作用的唯一因素，我見過用80K砂輪磨出鏡面的。不同粒度砂輪的應用見表3。表3不同粒度砂輪的使用范圍粒度號顆粒尺寸范圍/m適用范圍粒度號顆粒尺寸范圍/m適用范圍12-362000-1600500-400粗磨、荒磨、切斷鋼坯、打磨毛刺W40-2040-2820-14精磨、超精磨、螺紋磨、珩磨46-80400-315200-160粗磨、半精磨、精磨W14-1014-1010-7精磨、精細磨、超精磨、鏡面磨100-280165-12550-40精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨W7-3.57-53.5-2.5超精磨、鏡面磨、制作研磨劑等3、結合劑及其選擇結合劑的作用是將磨粒粘合在一起，使砂輪具有必要的形狀和強度。（1）、陶瓷結合劑（V）：化學穩(wěn)定性好、耐熱、耐腐蝕、價廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，線速度一般為35m/s。（2）、樹脂結合劑（B）：強度高彈性好，耐沖擊，適于高速磨或切槽切斷等工作，但耐腐蝕耐熱性差(300)，自銳性好。關于自銳性：砂輪的磨削作用主要靠磨粒外露的鋒利的棱角，在磨削過程中，鋒利的棱角會慢慢會磨掉而變鈍，削弱砂輪的磨削能力。這時表面的磨粒會脫落或斷裂，從而形成新的磨削刃，以達到鋒利的磨削效果，這就是自銳性。（3）、橡膠結合劑（R）：強度高彈性好，耐沖擊，適于拋光輪、導輪及薄片砂輪，但耐腐蝕耐熱性差(200)，自銳性好。（4）、金屬結合劑（M）：青銅、鎳等，強度韌性高，成形性好，但自銳性差，適于金剛石、立方氮化硼砂輪。表4結合劑代號，性能及用途種類代號主要成分性能用途陶瓷結合劑V黏土，長石滑石。（1）耐水酸，堿及熱（2）較脆不易堵塞（3）價格便宜（4）線速度為35M/S除切削零件窄槽的磨削樹脂結合劑B石碳酸與甲醛制成的樹脂1）強度高彈性好2）耐熱耐腐差3）存放時間不超過一年磨削窄槽。切割用的磨砂輪。拋光用的砂輪橡膠結合劑R人造橡膠1）強度大彈性高2）退讓性好吸振3）不耐油窄槽磨削磨成型面菱苔土結合劑Mg1）自銳性好2）磨削熱小磨削大面積表面及導熱差的金屬4、硬度及其選擇砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟，表示砂輪的磨粒容易脫落，砂輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。（重要！砂輪的硬度并不是指砂輪的堅硬程度）砂輪的硬度和磨料的硬度是兩個不同的概念。同一種磨料可以做成不同硬度的砂輪，它主要決定于結合劑的性能、數(shù)量以及砂輪制造的工藝。磨削與切削的顯著差別是砂輪具有“自銳性”，選擇砂輪的硬度，實際上就是選擇砂輪的自銳性，希望還鋒利的磨粒不要太早脫落，也不要磨鈍了還不脫落。選擇砂輪硬度的一般原則是：加工軟金屬時，為了使磨料不致過早脫落，則選用硬砂輪。加工硬金屬時，為了能及時的使磨鈍的磨粒脫落，從而露出具有尖銳棱角的新磨粒（即自銳性），選用軟砂輪。前者是因為在磨削軟材料時，砂輪的工作磨粒磨損很慢，不需要太早的脫離；后者是因為在磨削硬材料時，砂輪的工作磨粒磨損較快，需要較快的更新。精磨時，為了保證磨削精度和粗糙度，應選用稍硬的砂輪。工件材料的導熱性差，易產(chǎn)生燒傷和裂紋時（如磨硬質(zhì)合金等），選用的砂輪應軟一些。知道工廠里是怎么測試砂輪硬度的嗎？說起來您別笑：是用鑿子剜的。表5砂輪硬度分級及代號硬度級代號大級小級超軟超軟DEF軟軟1G軟2H軟3J中軟軟1K軟2L中中1M中2N中硬中硬1P中硬2Q中硬3R硬硬1S硬2T超硬超硬Y注：上表中的“代號”為現(xiàn)行的新國標代號，老國標代號就是漢字的首字母+數(shù)字來表示的，如：中硬1=ZY1，有些砂輪上仍在延用老的國標代號，如上面圖中有一片砂輪上的“R3”，就是“軟3”。表6砂輪硬度的簡單選擇標準軟砂輪硬度硬質(zhì)硬、脆工件材質(zhì)質(zhì)軟、粘寬接觸面積狹小快砂輪轉(zhuǎn)速慢慢工件進給速度快良好材料機械加工性能不良熟練工人技術不熟練5、砂輪的組織砂輪的組織，是磨料、結合劑和氣孔三者在數(shù)量上比例的分布狀況。簡單地講就是磨料顆粒之間的距離。磨料之間的距離非常難測量，以砂輪體積中磨料所占的百分比，即磨料率作為組織的標準。根據(jù)組織的不同，可以制成緊密或者松散的不同密度的砂輪，以適合不同的研磨狀況。使砂輪的磨料顆粒磨鈍后能快速崩碎，以使新的刃露出來繼續(xù)磨削。組織密的砂輪氣孔少，組織松的砂輪氣孔多。氣孔多雖然結合度弱，但有較大的切削空間，可提高切削效果。氣孔大、孔數(shù)少的稱為粗砂輪；氣孔小、孔數(shù)多的稱為密砂輪。簡單地說，大氣孔的砂輪適合磨削質(zhì)軟、粘的材料，比如鋁、銅等；反之適合磨削質(zhì)地堅硬、脆的物質(zhì)。6、砂輪的形狀砂輪的形狀大概分為五種，平形、斜邊（雙斜邊、單斜邊）、碟形、碗形和杯形。平形砂輪用途最為廣泛，磨削平面、外圓、開槽等，并可根據(jù)實際使用需要，修成各種形狀做成型磨削。斜邊砂輪不用講太多了，大家都明白，木工平時磨合金鋸片用的就是單斜邊砂輪。碟形和碗形砂輪通常是用來磨削各種刀具和刃具的，如鉆頭、銑刀等。杯形砂輪可以有多種用途，比如磨刨刀的機器上用的就是這種砂輪，另外碗形砂輪也可以用于垂直磨削平面，效率很高，缺點是散熱差。常用的還有帶柄砂輪（如：電磨上用的）等多種形式，砂輪可以做成很多種形狀以適應不同的需求。7、砂輪的尺寸砂輪的尺寸通常用一串數(shù)字表示砂輪的標志示例：SPA400100127A60L5B35SPA-形狀代號400-外徑D100-厚度H127-孔徑DA-磨料60-粒度L-硬度5-組織號B-結合劑35-最高工作線速度m/s二、砂輪的保管和運輸砂輪強度較低且易受溫度、濕度、振動、碰撞、擠壓及儲存時間等因素的影響，正確地保管運輸砂輪，對防止事故具有重要意義。為此，應做到以下幾點：1、砂輪應存放在專用的儲存架上。2、砂輪存放應盡可能的減少搬運，以防碰擊和振動產(chǎn)生裂紋。砂輪質(zhì)脆，請勿受撞擊，墜落及碰撞。3、存放橡膠結合劑砂輪應注意不要接觸油類；樹脂結合劑砂輪不要接觸堿溶液。陶瓷磨具不能放在潮濕或冰凍的地方，否則會降低磨具強度及磨削力。樹脂、橡膠結合劑砂輪保管時應夾在兩塊光滑平整的金屬板中，金屬板應大于砂輪直徑，另外不要放在潮濕和風機下直接吹風以防止彎曲變形。砂輪不可長期存放，超過一年樹脂和橡膠就會變質(zhì)，此時需必須嚴格檢驗后方可使用。橡膠、樹脂結合劑薄片砂輪，存放時應防止變形。4、砂輪的保存應以制造廠的說明書為準，過期砂輪不能隨便使用。5、砂輪運輸過程中，不能和金屬物及安裝在一起；并減少振動和撞擊。6、磨具應存放在干燥地方，室溫不低于5攝氏度；砂輪疊放時，疊放高度一般不超過1.5m。7、磨具應按規(guī)格分開放置，存放處設有標志，以免出現(xiàn)混亂和差錯，放置方法應視磨削形狀大小而定。直徑大或較厚的磨具應直立和稍傾斜擺放，較薄和較小的砂輪應平疊擺放，但不宜過高，并在其上其下各放一平整鐵板，防止砂輪變形或破裂。三、關于金剛石砂輪之所以把金剛石砂輪單獨拿出來說，是因為很多人對金剛石砂輪并不是太了解，容易進入誤區(qū)。但凡看到“金剛石”這幾個字，就只會有一種想法，那就是“硬”。目前金剛石在自然界中是硬度最高的材料，因此用金剛石制作的磨具具有先天的優(yōu)勢，特別是用在難磨材料時就顯得更明顯。下面有一張表，表示了各種磨料的硬度指標，這個表格是臺灣一所大學的教科書上的，我還沒具體弄清楚上面的“HK”指的是哪種硬度標準，但從表中可以看出各種材料硬度之間的硬度對比，有點類似于摩氏硬度的標示方法，大家可以作一個參考：磨料硬度（HK）鉆石（D）7000碳化硅（GC）2550碳化硅（C）2500氧化鋁（HA）2300氧化鋁（WA）2200氧化鋁（A）2000燒結氧化鋁1300金剛石砂輪主要以金剛石為主要磨料，再由結合劑結合成形，結合劑大致分為四種：金屬、樹脂、陶瓷和電鍍，可以制成多種形狀。金剛石砂輪可用作磨削、拋光、研磨切削等用途。同時，用于研磨高硬度的合金、非金屬材料。金剛石硬度高、抗壓強度高、耐磨性好，使金剛石砂輪在磨削加工中成為硬脆材料及硬質(zhì)合金最理想的工具，金剛石砂輪不但效率高、精度高，而且磨削后工件表面粗糙度好、砂輪消耗少、使用壽命長，同時磨削時也不會產(chǎn)生大量粉塵，改善的工作條件。金剛石砂輪的用途：用于普通砂輪難以加工的低鐵含量的金屬和非金屬硬脆性材料，如：硬質(zhì)合金、瑪瑙寶石、半導體材料、玻璃、高鋁陶瓷、石材等。在這里，請注意是“低鐵含量的金屬和非金屬材料”以下為個人見解：1.關于結合劑及用途。金屬結合劑的金剛石砂輪一般是用青銅燒結金剛石顆粒，多用于石材的切割和打磨非常好，結合強度高，使用壽命長，適合重切削作業(yè)。樹脂結合劑的金剛石砂輪用途較為廣泛，用來磨削硬質(zhì)合金非常好，我用了一片新的金剛石砂輪磨了十幾把整體硬質(zhì)合金（YG6x，硬度大于YG8）的篆刻刀（8mm寬的8支，6mm寬的8支），磨完后發(fā)現(xiàn)砂輪幾乎沒有磨損，真的是連表皮都沒有磨掉，而且效率非常高。我不太相信五金店里賣的金剛石砂輪，我用的砂輪是定制的。陶瓷結合劑的金剛石砂輪制作比較麻煩一些，市面上比較少，我們也用不到，這里就不再說了。再說說電鍍的。電鍍的金剛石砂輪是把金剛石顆粒用電鍍的方法鍍在基體上，這種砂輪其實真的是好東西，我挺喜歡這種砂輪。這種砂輪的優(yōu)點是可以把基體加工成任意形狀，鍍上一層金剛石粒，做成型磨削。金剛石砂輪硬度很高，你無法象修整剛玉砂輪一樣把它修成任意形狀，這時候成型的基體就顯得非常重要，又因為只有表面有一層金剛石，造價也比較低。電鍍的缺點是容易把鍍在上面的金剛石顆粒碰掉，大多數(shù)顆粒都是被工件掛掉的，而不是磨沒的。好在我比較有條件，磨光了可以拿到廠里再鍍，這樣非常方便。某寶的“電鍍金剛石油石”，我是不敢買，那上面亮晶晶閃著光的，大都是綠碳化硅顆粒。我不會做磨具，但我問過廠里的師傅，師傅說把金剛石和碳化硅同時電鍍到鋼板上，技術上難度非常大。這說明別人也是在用技術賺錢，無可厚非。2.關于金剛石砂輪磨刀很多人都喜歡用金剛石砂輪磨刨刀、鑿子等，認為金剛石很硬，磨削效率高，但這其實不是一個好的選擇。金剛石是很硬，但并不適合磨削鐵碳合金（鋼材）。起初用金剛石來磨，你會覺得“下肉”很快，金剛石中的碳會跟鋼材中的碳親和起化學反應，結果是很快金剛石也會被磨沒了。工廠里修整金剛石砂輪，就是用鐵塊修的，一點一點把金剛石磨沒。所以，并不是說金剛石不能磨鋼材，是因為“不劃算”，金剛石太昂貴了。3.磨刀的選擇一般磨手工用的鋼制刀具，用普通油石就可以了，碳化硅的或者氧化鋁的都不錯，用軟一點的氧化鋁油石可能效果最好。這就是“多快好省”最好的方法。我不用天然石頭磨刀，好不容易快磨好了再碰上塊雜質(zhì)崩掉一塊，瞎耽誤功夫了。有人覺得“天然漿石”好用，這是對的，這種石頭比較軟，磨著掉著，等于是把表面磨鈍的顆粒磨掉了，露出來的又是鋒利的刃，被磨掉的顆粒也起著研磨修光的作用，沒見老剃頭師傅的磨石磨下來的“漿”都不舍得洗掉，磨完趕緊用毛巾包起來藏好。上篇貼子已經(jīng)說了，不要迷信“天然日本漿石”，動輒就標價幾百幾百的，日本的石頭不會比天朝的更好，島國估計新成的火山巖更多一點罷了。還有，某寶上那些“天然瑪瑙油石”、“紅寶石油石”之類，全是剛玉燒結的，反正我要是有那么大塊漂亮寶石，肯定不舍得拿來當磨刀石賣。我不用天然石磨刀的原因有三：一是可能會有雜質(zhì)；二是不耐用，磨損太快；三是沒有太多的粒度可以選擇。如果有條件，磨刀可以選用氮化硼油石，注意是“氮化硼”，不是“碳化硼”，這種磨料硬度很高，非常適合磨金屬材料，用這個肯定能“多快好”，“省”就不占了，不過，四樣占了三樣，也知足了，這東西太貴了我沒有用過，用過的老鳥們可以白活白活，讓俺的思維也肆意徜徉一下。