砂轮的选择及诺顿砂轮介绍

吴飞

砂轮选择及诺顿砂轮介绍 　 砂轮选择及诺顿砂轮介绍砂轮选择在磨削中的重要性磨削加工一般作为工件加工的终工序，其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的精度和表面质量。磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系，一定的精度应有相应的表面粗糙度。一般情况下，对尺寸要进行有效的控制，则粗糙度Ra值应不超过尺寸公差的八分之一，磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是：表面粗糙度值越小，则零件的耐磨性，耐蚀性，耐疲劳性越好。反之则相反。因此，在磨削加工中，必须注意降低表面粗糙度。影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响，砂轮粒度越细，同时参与磨削的磨粒就越多，则磨削表面粗糙度就越低。一般磨削时取46～80号粒度的砂轮，精磨时应选用150～240号粒度的砂轮，镜面磨削时应选用W10～W7粒度的树脂石墨砂轮，可获得较好的工件表面粗糙度。近年来随着新技术的开发应用，高精度磨削技术的发展，使磨削尺寸达到0.1～0.3μm，表面粗糙度达到0.2～0.05μm，磨削表面变质层和残留应力均甚小，明显提高的加工质量。成形磨削，特别是高精度的成形磨削，经常是生活中的关键问题。成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性，而这二者往往是有矛盾的。二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度。因而为了提高磨削的效率和精度，特别是对于难加工材料的高效精加工，高效和强力磨削采用了CBN砂轮，使得强力磨突破传统磨削的限制，生产率成倍提高，有些零件的毛坯不需要经过粗加工，可直接磨削成为成品，这不仅提高了加工效率，同时还提高了加工质量。如SG磨料。它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料，以纯刚玉为原料，将其在水中与氧化镁之类媒介结合，产生块状胶凝物，干燥之后形成脆性物体。再将其碾碎至所需粒度，在1300℃到1400℃到温度下烧结而成。其硬度大大高于普通氧化铝，且韧性好，因此可以在较高速度和较大载荷条件下运转，金属磨除率比普通氧化铝高三倍以上。它最大的优点是磨削区温度低，砂轮始终具有锋利的磨削刃，砂轮形状保持性好、时间长。立方氮化硼磨削。它是一种坚硬而耐磨的磨料，并具有高的导热性和耐化学侵蚀等优异的性质。最新一代的磨料是以尖锐、高强和可用于无支撑切削为特征的，这些特征可降低磨削加工过程中的磨削力，从而减少对工件的损伤。实际上，对磨料合成条件控制得严格与否将会直接影响到磨粒的最终晶型和包括强度、热稳定性和断裂特征在内的物理性质，从而影响到它的使用性能。如De Beers公司生产的四种ABN产品，这四种产品每种都具有自己不同的特性。ABN200是脆性的黑色磨料，主要用于陶瓷粘结磨削工具和金属包敷树脂粘结的磨削工具。ABN300具有与ABN200相似的强度，但颜色为琥珀色，通常应用于金属和环氧树脂粘结的磨削工具。ABN600为黑色，是一种典型的具有特定晶面的高强立方氧化硼磨料，也是应用于金属和环氧树脂粘结的磨具。ABN800则是最新一代的高强单晶立方氧化化硼材料。ABN800具有与ABN600相似的强度，但是，可以看到两者存在着显著的不同，前者具有尖锐棱角和高热稳定性。 在磨削过程中，块状或圆的磨粒可考虑采用与工件呈较大的负前角进行磨削。而对尖锐的多角状的粒子在多数情况下采用较大的正前角进行磨削。因此，在磨削碳化物含量较高的钢（如某些高速钢）时，最好选择具有负前角的磨料粒子。当加工更硬的强韧材料（如某些高速钢和表面硬化钢）时，具有较大的正前角的尖锐多角状磨粒具有潜在的优势。缓进给磨削中磨料特征的影响。在磨削过程中加在单个磨料粒子上载荷的种类与大小都将影响到磨粒的切削性能，进而影响到最佳磨料的选择。为说明这点，进行了台下的试验：使用端头半径为0.5mmr90°V型陶瓷粘结砂轮磨削M2高速钢，对两种ABN600和ABN800磨料进行测试，并对法向磨削力、功率和砂轮的磨损进行监测。可以看到，ABN800法向磨削力较低。当进给量提高时，切削率增加，磨削力也同时提高。但对于ABN800砂轮，磨削力的提高相对较小。而磨削功率随进给量的增加而提高的趋势与ABN600基本相同。尽管对于ABN800磨料制成的砂轮测出的磨削力和能量较低但曲率为0.5mm砂轮端面的磨损也同时减小。当进给量从而200mm/min提高到300mm/min时，三个参数增中的相对百分比，即切削功率提高50%。随着磨削条件的恶劣程度加剧，具有尖角状特征的磨粒的优点表现得更为突出。镍铬钢是一种较难磨削的材料。针对有尖锐棱角的磨料去屑率高的特点，用陶瓷粘结的砂轮对牌号为718的镍铬钢进行磨削试验。对两种高强磨料，ABN600和ABN800进行了如前的试验。可以看到，与ABN600相比，在工作台速度为150mm/min和200mm/min时，ABN800仍保持它的优点。当工作台速度进一步提高到300mm/min时，两种砂轮都表现出高的砂轮磨损速率。然而，试验结果表明，当使用尖锐磨料制成的砂轮磨削同样的材料时，在150mm/min和200mm/min的两种速度下，都可以得到合理的砂轮寿命。使用树脂粘结的砂轮进行M2高速钢平面磨削试验。实验中，用ABN600和ABN800两种磨料制成的小砂轮的尺寸为125mm×6mm。实验结果表明，使用尖锐的磨料的砂轮寿命长，而磨削功率低。众所周知，磨削过程中，在磨料和工件磨削面之间会产生瞬间界面高温。试验证明，与常用磨料相比，立方氧化硼产生的界面磨削温度更低。其中关键原因是立方氧化硼砂轮的比磨削能要比常用磨料的砂轮低。通过试验，可以看到，随着切削深度的提高，立方氧化硼砂轮之所以具有低的磨削能，主要得益于立方氧化硼具有高的热导率。综上所述，在不同材料和工艺条件的磨削中，合理选用砂轮，可降低磨削加工表面精度，提高磨削加工表面质量，能使磨削效率有成倍的提高，取得低成本加工的效果，并且砂轮寿命长，修整频率低，金属磨除率高，磨削力小冷却效果佳。诺顿砂轮介绍一、磨具磨料：　　 人类从新石器时代开始，就采用天然磨石打磨用具。伴 随着蒸汽机的发明，磨具磨料开始进入机械制造领域，并成为不可替代的工艺方法越来越大量使用，是获得高精度产品的重要手段。缔属于圣戈班集团的NORTON（诺顿）品牌，创建于一八八五年，是世界最早从事磨具磨料研究、生产的专业工厂，一百多年来倾心为用户提供保证磨削质量，提高磨削效率、降低制造成本的优质产品，是全球最大的磨具磨料制造商。在中国五十年代出版的工具书中都可以见到该品牌的介绍，从圣戈班NORTON在国内设厂生产后，是目前在中国大陆能买到的最佳性价比的国外品牌。 ( W4 H* @( H) u, ^ 6 [7 ?; Z. u5 K& k( \3 a. y 9 X' P, b q: ~; ~+ ]6 W" S" C. r/ K: {7 Q! \ NORTON陶瓷结合剂产品介绍： ; w& L' L6 W( Q- B% Y 1 b- p) l' a8 K & F9 q7 j+ t2 t G$ s. \5 t2 k2 g$ m# X$ b7 ^ 1、磨料种类 " S* C. m+ p; I . o0 ~/ ]3 E S) j : z/ V! D1 M9 r, u) o C7 Y4 P# a, x5 Y# `$ y7 W; I- L; N. H（1）刚玉类磨料： A棕刚玉砂轮：适用于硬度较低的碳素钢、合金钢、可锻铸铁工件的普通磨削，如外圆磨、平面磨和无心磨,也可用于切断、打磨等场合。 7 `. _) l( V& Y" W: I* j+ V 7 j3 R# J3 r0 M! R9 h+ @ S3 G* `6 W" m- m+ N+ w0 X : Y% |; d% j- O E! T ^$ g/ e WA（38A）―白刚玉砂轮: 用于硬度较高的合金钢、高速钢、淬火工件的普通磨削，也多用于齿轮磨、螺纹磨、成型磨场合。 % P5 s% R4 T9 z. m( }+ m/ ^! w$ s b+ g & Z0 U9 u2 B) n5 X1 ?9 m / B/ q' m' n- n AWA（19A）―棕、白刚玉混合磨料：适用于硬度中等的碳素钢、合金钢工件的普通磨削。既可保证工件的表面粗糙度，又具有一定有磨削效率。 ! }. J5 k) p0 L4 v( m6 U2 ^0 Z4 D2 T* B! ^ % c! k3 X$ B2 ?! i, ]) [. H2 L3 T/ w" F) M! i2 }9 `# |( _ SA（32A）―单晶刚玉：适用于高速钢、奥氏体不锈钢、钛合金等高硬度、高强度金属材料的磨削。 3 U" h' g8 D. e0 i u * i W- o/ E" h- d# A& f0 z* b9 r+ @) Y }/ C & \4 y+ G8 w j: _- y3 |1 |ASA（23A）―单晶刚玉和棕刚玉的混合磨料：适用于球墨铸铁、冷激铸铁类材料的高效磨削，也用于轴承钢的普通磨削。 ! V, h" H& l; B3 H, Q3 M D) e# n 8 n' N% K6 m9 H3 _' `/ u& i2 f5 n& B7 u& g$ S8 t" \ 0 R+ {/ q# w7 c. O) l& e) c" G7 B PA（25A）―铬刚玉，用于工具钢、不锈钢、淬火工件的内圆磨、工具磨、仿型磨及高光洁度磨削。 8 B8 n' ~3 U- Q2 d! {9 \ 8 N/ d: m& M; x8 E) G) r& N) Y8 \' O 3 v9 i2 ?5 Q+ k3 K! V: ]- [ a9 K4 ~1 T6 @0 ]. N! [3 K（2）碳化硅类磨料： GC（39C）―绿色碳化硅 C （37C）―黑色碳化硅碳化硅适用于铸铁、硬质合金、有色金属的磨削, 也可用于玻璃、石材等非金属材料的磨削。 ) x6 |4 _( f2 m2 @; U9 w , @ Q. V# j9 u3 L3 U) q; @7 T# R% K3 a. G, I 6 K) H; l8 Q- T# x, E5 ^（3）SG磨料 SG磨料是圣戈班开发的经特殊引晶凝胶系统烧结而成，带有革命性的新一代氧化铝磨料，具有硬度高，韧性好，锋利度强等优点。与普通刚玉磨料相比，SG具有磨耗比高，保形性强，工件表面加工质量好，砂轮修整量小，磨削效率高等优越性。SG砂轮特别适用于航空航天用合金、工具钢、淬火工件、硬铬、硬铸铁等的磨削。因SG磨料价格较贵，通常SG可以根据不同场合的磨削要求，以一定比例同白刚玉（或其它刚玉磨料）进行混合制成砂轮，以达到磨削效果和砂轮成本的最佳组合。 2、磨料粒度粒度是用来表示磨料颗粒几何尺寸的大小。其选择 依据主要是加工工件所需的表面粗糙度，同时也需要考虑其他一些因素（如磨削效率、村料特性等）。以外圆磨为例，常用粒度与表面粗糙度有下面的大致关系：粒度　　36－46　　54－60　　70－80　　90－100 粗糙度 Ra1.6　　 Ra0.8　　 Ra0.4　　 Ra0.2 •粗粒度的磨料适用于磨削: 1)　　材质较软,延伸率大以及类似软铁和有色金属等材料。 2)　　进给量大，磨削效率要求高的场合。 3)　　表面粗糙度要求不高的场合。 4)　　磨削接触面大的场合。 •细粒度的磨料适用于磨削： 1）　　硬度较高以及类似高碳工具钢，硬质合金一类的金属材料和玻璃等脆性材料。 2）　　表面粗糙度及精度要求高的场合。 3）　　磨削接触面小的场合。 4）　　工件半径或孤度小的场合。 3、硬度 E F G H I J K L M N O P Q R 软　　　　　　　　　　　　硬砂轮的硬度是指磨料之间的结合度，砂轮中结合剂量的多少决定了砂轮的硬度高低。用户需要根据具体的磨削（如进刀量、粗糙度、材质）要求来灵活选择砂轮的硬度。一般砂轮硬度选择的原则是： •较软的硬度 1）进刀量大的粗磨。 2）磨削接触面大的场合。 3）材质较硬的工件，如高硬度工具钢和硬质合金等。 4）工件抗热性能差，严防表面烧伤。 •较硬的硬度 1）进刀量小的精磨。 2）延长砂轮寿命。 3）材质较软的工件。 4）磨削接触面小或窄的场合。 4、组织号： 5　　 6　　 7　　8　　9　　10　　11　　12　　13 密　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　疏组织号用以表示砂轮内相邻的磨料颗粒之间的距离，也就是间隙的大小 。砂轮中磨料颗粒所占的体积百分比，也就是其浓度的大小，决定砂轮的组织号，陶瓷砂轮组织号变化范围一般是从5到13，数字越小表示砂轮组织越密，数字越大表示砂轮组织越疏松。组织号11，12和13通常是指气孔砂轮。 5、结合剂：　　 结合剂是砂轮的关键组成之一，其功能是将磨料颗粒接固成一体形成砂轮，以帮助其实现磨削功能。陶瓷结合剂一般是呈玻璃态的无机材料。结合剂的选择主要取决于砂轮的工作速度，工件的加工方式及加工精度的要求。圣戈班公司作为全球磨料磨具工业的先驱和领导者，积一百多年的砂轮制造、应用的经验，研制开发了近百种不同性能的结合剂。 6、可供砂轮直径尺寸：30―1200mm 7、可供线速度：35m/s―63m/s 8、圣戈班目前需进口购买的产品：　　NORTON磨具磨料产品：NORTON高速（树脂结合剂）砂轮，NORTON砂带，打磨砂片。　　WINTER超级磨具磨料：WINTER牌金刚石产品，立方氮化硼（CBN）产品及其它金刚石钳工打磨抛光用具。　　Flexovit（富莱维特）切割片。　　CORA磨具磨料　　UNICOM磨具磨料 9、产品订购要素：　　 订购表述：磨料•粒度•硬度•组织号•结合剂•线速度•形状•外径•厚度•孔径•数量例：WA 46　　 K 11 VBE 45m/s P 350　　40　　 127　　 5片　　常用形状代号：P(平形)、PDA(单面凹)、PSX(双斜边)、PDX(单斜边)、B(杯形)、PSA(双面凹) 10、可提供的配套服务：　　　　代用户选择推荐砂轮：用户告知磨削工件材料牌号、硬度、表面粗糙度要求，代用户推荐适用产品。为用户提供磨削技术咨询、培训。磨削质量问题的产生来源于砂轮的选配，机床的精度，操作者的方法与习惯，冷却液的效果与清洁度。我公司可向用户奉献出我们多年来积累的经验。 NORTON砂轮 圣戈班NORTON砂轮 美国NORTON 诺顿砂轮 规格参数及其使用用途砂轮粒度选择 20 22 24 30 36 40 46 54 60 70 80 90 100 120 150 180 220 280 320 400 磨料依次由粗到细 砂轮粒度的选择是根据用户所需的光洁度而定的，一般粒度选择的原则是：粗粒度砂轮适用于： 1） 材质较软，延伸率大以及类似软铁和有色金属等韧性材料。 2） 进刀量大的场合 3） 表面粗糙度要求不高的场合 4） 磨削接触面大的场合细粒度砂轮适用于： 1） 材质较硬，脆性较大的材料，如硬质工具钢、玻璃等 2） 表面粗糙度要求高的场合 3） 磨削接触面小的场合 4） 工件半径或孤度小的场合，如螺纹工具磨削