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科普丨认识传统砂轮规格

来源:moshangwang35    发布时间:2019-07-10 21:52:50
 
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第一章砂轮的基本认识


砂轮(Grinding wheel) 是由许多多角型的微小磨料颗粒与结合剂混和後,经由压制、成形、烧结而成,利用其微细脆硬的磨料颗粒为切刃的切削工具。以工业界常用的砂轮发展史来看,可分为两大类:

( 一) 传统型砂轮:氧化铝(Al2O3) 或碳化矽(SiC) 砂轮


( 二) 非传统型砂轮:钻石(SD) 或立方晶氮化硼(CBN) 砂轮


前者适用於一般金属材料或刀具材料;後者专用於难切削材料,如陶瓷金属、刀具或玻璃等。


砂轮磨削原理


由於砂轮是磨利刀具的工具之一,其轮面上的每一颗磨粒都是极硬、及脆且耐温的小矿粒,磨削时每颗锐硬的小矿粒,会以时速将近100100公里的切削速度通过工作物的表面,加工当中会产生磨屑,其磨屑包括工件的微小屑片及因为钝化而脱落的磨料。


磨削时会产生的现象


一是「火花」现象,磨屑是以瞬间高温脱离砂轮面,脱离的瞬间会迅速的与空气中的氧化合,就是所看到的「火花」,产生原因是磨屑与金属在空气中燃烧的结果,因表面积小故冷却速度也快,并不会对人体皮肤烧烫伤。


二是「热量」现象,磨削时会在磨屑与工件面产生热,这种热会降低材料的疲劳强度与薄件变形,温度过高时也会使金属的表面产生烧焦变色,对已淬火硬化的机件亦会发生退火现象。所以磨削的过程中,需充分的冷却以防止上述可能发生的问题。


第二章砂轮的选择


砂轮的选用,以被研磨的材料成为主要的关键,理想的砂轮应具备好的锐度与硬度条件之外,当磨料颗粒钝化後,是否会从结合剂自动脱落,使砂轮随时呈现良好的锐利状态。故砂轮的选用需要考虑以下几点因素:


(1) 磨料种类

(2) 粒度

(3) 磨料结合度

(4) 磨料组织

(5) 制造方法


磨料种类


传统的磨料颗粒有两大类:氧化铝(Al2O3)或碳化矽(SiC);非传统型的磨料颗粒也有两类:钻石(SD)或立方晶氮化硼(CBN), 两者之间差异与选用以表2-1所示。


表2-1 磨料种类




磨料粒度(粗细)


磨料的大小称为粒度,以筛网目的号数表示,即在25.4mm长的直线所拥有的筛孔数目,以磨粒能通过此筛孔的最大颗粒表示之,例如粒度#60,表示能通过每25.4mm长60个筛孔的颗粒。磨粒号数越大,其粒度越细,细的磨粒适用於精磨作业或脆硬材料的磨削(细磨粒可以减小磨屑,增加与加工面接触的磨粒数),粗磨粒则适用於粗磨作业或者软韧材料的磨削(粗磨粒可以增大磨屑,加大切削量)。


磨料粒度参考表




磨料结合度(硬度)


一颗颗磨料粒需以结合剂结合之,而黏结磨料粒间的结合力之强弱称为结合度结合度强的砂轮磨粒受力不易脱落,表示此砂轮的硬度高,高硬度的砂轮於使用依段时间後,常需以修整器修整,方能使得新的磨粒呈现;反之,结合度弱的砂轮,旧磨粒易脱落但砂轮的寿命时间亦短,业界称呼的软硬砂轮,是指结合度的强弱,而不是磨粒本身的硬度。且砂轮软硬选择的原则:硬砂轮适合使用於软质材料或小面积工件的磨削,而软砂轮适於硬质材料或大面积工件的磨削。


参考表2-3的结合度等级



磨料组织(气孔)


磨粒与磨料之间有适当的空隙,当进行磨削时磨屑会暂存於磨粒的空隙中,随後受离心力作用而飞脱,使各磨粒仍维持着磨削作用,组织代号越小者,磨料粒的含量均越高,表示该砂轮越密。疏组织砂轮内部气孔比较多,磨粒接触加工面比较少,排屑容易,故适合粗磨作业或软质材料的磨削。反之,密组织砂轮则适合精磨作业或硬质材料的磨削。


磨料组织表


第三章砂轮制造方法


磨粒与磨粒之间的的结合方式,就是砂轮的制造方法,工业界常用的6种材料作为结合磨粒的方法:


(一) 黏土法(代号V)

(二) 水玻璃法(代号S)

(三) 虫胶法(代号E)

(四) 橡胶法(代号R)

(五) 树脂法(代号B)

(六) 金属法(代号M


细说制造方法

1

黏土法(代号V):


以黏土和磨粒混合压成砂轮形状後烧结而成,具高强度、多孔性及耐潮湿等特性,工业上有75%的砂轮以此法制造,粗精磨作业皆适合。

2

水玻璃法(代号S):


以矽酸钠与磨粒混合,至於金属模中拍实,待乾燥後取出烧结而成,因烘烤温度不高(约260℃),故砂轮的变形量极少,适合制造大尺寸的砂轮,此法所制成的砂轮适合低温磨削,如刀具磨锐的作业。

3

虫胶法(代号E):


先以磨粒与虫胶在蒸汽炉中混合,使各磨粒均附上一层虫胶,再置入加热的金属模中加压成形,最後烘烤於150℃的炉中而成。此法所制成的砂轮具有极高的强度和弹性,常用於曲轴、凸轮面的精磨作业。

4

橡胶法(代号R):

以生橡胶加入硫磺为硬化剂与磨粒混合後,再以热滚子滚压制适当的厚度,以模子切成轮形後在压力下加热硬化而成。因橡胶极富弹性故可制成极薄的轮盘。此法所制成的砂轮适合高速磨削场合,如杆料锯切或铸件浇、冒口的去除等工作。

5

树脂法(代号B):

以热凝性树脂为结合剂,加入液体与磨粒混合後,在金属模中成形後烘烤而成。此法所制成的砂轮具有极高的硬度和强度,亦适合高速磨削的场合,除一般用途外,对於铸件或钢锭的修整及粗磨亦常使用。

6

金属法(代号M):

此法以高温的铜、黄铜或镍为结合剂与钻石或金钢石磨粒混合,并以电铸法或粉末冶金法制成钻石砂轮或金钢石磨轮,此法所制成的砂轮具有极高的硬度,适合任何高硬度的刀具或难削材料的研磨。


第四章砂轮标示与订购规格


D:外轮缘直径

T:中心孔径

H:砂轮片厚度

L:磨料结合度(硬度)~中硬

5:磨料组织(气孔)~中组织

V:制造方法~黏土法

WA:磨料~氧化铝

80:磨料粒度(粗细)~细粒


业界使用传统规格砂轮表




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