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磨具在机械加工中是用于磨加工工序的工具。磨加工工序是机械加工的最后一道工序，因此对磨加工工序有如下三方面的基本要求： 1.要有较高的加工质量，如较高的精度、表面粗糙度等等，随着机械工业的发展，对零件的精度及表面质量要求越来越高，因此对磨具的要求亦越来越高。 2.要有较高的生产效率。一般来说与其他切削加工相比磨削工序的生产效率是不高的。而机械工业的发展要求提高磨削加工效率。 3.要有足够的安全保证，由于磨具在使用中，特别在磨床上都是在高速回转下进行加工的，其磨削速度比其他切削加工方法要高十多倍甚至几十倍，而且砂轮又是一种脆性物体，因此磨加工时的安全性就显得更为重要。 为了满意地达到上述要求，必须对组成磨削加工系统的各个环节进行仔细分析，找出各种条件的最佳因素。 组成磨削工作系统的因素包括工件、磨床、工艺和磨具等四个方面。当磨削加工工件、磨床、工艺确定后，则磨具将成为决定磨削加工质量的主要因素，合理地选择磨具是构成磨削加工最佳参数的主要矛盾。 一.普通磨具的选择 磨具的选择主要是由磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状尺寸等几个方面决定的，一般把磨料、粒度、硬度、结合剂称为磨具选择的四要素。 (一)磨料的选择 磨料是磨具能起磨削作用的最根本因素。磨料的种类很多，其选择原则与被加工工件的材料性能有直接关系。一般来说磨削抗拉强度较高的工件材料时(即俗称硬、脆的工件如碳素钢、合金钢等)以选用韧性较大的刚玉类磨料为宜;磨料抗拉强度底的工件材料(即俗称软、粘的工件如铜、铸铁、铁合金等)宜选用脆性较大而硬度较高的碳化硅磨料为宜。 选择磨料时，还要考虑磨削时工件材料与磨料之间的化学反映和磨料的热稳定性等。例如碳化硅磨料在磨削钢材时，会发生自发反应，从而产生强烈的化学磨损;刚玉磨料磨削玻璃时，特别是有水冷却时，会产生强烈的化学反应等。
主要四种磨料的性能及其适用范围： 1.棕刚玉(A)：此种磨料韧性很大、硬度高、颗粒锋锐，使用于磨削抗拉强度较大材料。例如碳素钢、一般合金钢，可锻铸铁、硬青铜等，由于棕刚玉价格比较底，因为棕刚玉磨具应用范围十分广泛。 2.白刚玉(WA)：此种磨料的硬度略高与棕刚玉，但其韧性差一些，由于其硬度高容易切入工件，可以减少工件的变形个磨削热，因此白刚玉磨具最适于精磨、刃磨、螺纹磨以及用来磨削容易变形和烧伤的工件。但白刚玉价格高于棕刚玉。 3.黑碳化硅(C)：此种磨料硬度比刚玉类磨料高，切刃锋锐，但脆性大，导热性能良好，自锐性能要优于刚玉类磨料，适用于加工抗拉强度底的材料，如铸铁、青铜、黄铜、玻璃、陶瓷等等。还适合于加工热敏性材料。 4.绿化硅(GC)：此种磨料比黑碳还要脆而硬，而更锋利，很容易切入工件;其用途除与黑碳化硅相同外，主要用于硬质合金和其他工具的磨精，还可作为玛瑙、钟表宝石轴承和高级珠宝玉器及贵金属(如锗)等的切割和自由研磨，但该磨料价格较贵。高于黑碳化硅和白刚玉。 (二)粒度的选择 磨具粒度的选择主要应考虑磨削效率和工作表面粗糙度。一般可根据下列要求选择。 1.工件加工精度和光洁度要求较高时，应选用细粒度磨具，因为磨粒越细，同时参与切削的磨粒数越多，工作表面上的残留的磨料切削痕迹越小，表面粗糙度越小。但是，粒度还要与磨削条件结合起来考虑，如果选用的磨削用量较小，则用粒度略粗的磨具也可以获得较好的表面光洁度。 2.磨具和工件表面接触面积较大，或者磨削深度也较大时，应该选用粒度粗的磨具，因为粒度粗的磨具和工件表面摩擦较小，发热也小。因此，在端面磨平面时，所用砂轮粒度较之磨周边时要粗些。 3. 粗磨时，加工余量较大，应该选择粒度粗的磨具以提高生产效率。 4.切断和开槽、开沟，应采用粗粒度，松组织、硬度高的砂轮。 5.磨削韧性金属和软金属(如黄铜、紫铜等)，磨具表面易堵塞，所以应选用粒度粗的磨具。 6.磨削硬度高的材料，如淬火钢、合金钢等，应选用粒度粗一些的磨具。磨削硬质合金时，由于材料的导热性较差，容易产生烧伤，因而应选用粒度粗一些的磨具为宜，对于薄形及薄壁型工件的磨削，也因其容易发热变形而应选粒度粗些的磨具。 7.成型磨时希望砂轮工作面的形状保持性要好，因而选用较细些的磨粒度为宜。 8.高速磨削时，为了提高磨削效率，磨料的粒度反而要比普通磨削时偏细1~2个粒度号。因为粒度细的磨粒比较尖锐，容易切入工件。同时粒度细的磨具单位工作面积上的工作魔粒度要多，每颗磨料上承受的力反而要小些，因而磨粒不易磨钝。 一般来说，中等粒度的磨具应用最普通。细粒度磨具通常是在精磨、研磨和抛光时使用。成批生产时，在满足工件光洁度要求前提下，应尽量选用粒度粗一些的磨具，以提高生产效率。 (三)硬度的选择 合理地选择磨具硬度，是获得良好磨削效果的关键。磨具硬度是磨具四要素中主要的因素。 选择磨具硬度时，最基本的原则是，保证在磨削过程中磨具有适当的自锐性。避免磨具磨损过大或烧伤工件，如果磨具选择偏软，则磨粒还在锋锐时就产生脱落，造成不必要的磨损，使磨具消耗太快，又影响工件的加工精度;而磨具选择偏硬则磨钝的磨粒不能及时脱落或破碎，而失去其切削能力，增加了磨具与工件的摩擦力，使工件表面发热烧伤。只有正确地选择磨具硬度 ，才能使磨削处于正常状态，既不影响工件表面质量，又不会产生过大的磨具消耗。 选择磨具硬度时，最基本方法是：工件硬度高，磨具的硬度应软些。工件硬度底，则磨具的硬度高些/，但是，工件材料更软而且韧性又大时(如软青铜，黄铜等)由于切削易堵塞磨具，所以应选用粒度粗而且硬度较软的磨具为宜。对于磨削导热系数较低的工件(如合金钢)时，由于工件表面温度较高，容易产生烧伤，此时应选择硬度偏软些。消磨薄形、薄壁空心工件时，应选用磨具硬度低些为宜。 选择磨具硬度时，一般还要考虑以下一些情况： 1.磨具与工件接触面积具较大时，磨具硬度应软些，以免工件发热过高而影响磨削质量。 2.磨断续的表面和铸件打毛刺时，应选硬级或超硬的砂轮;重负荷磨钢坯时，也应选硬级或超硬的砂轮，以免砂轮磨损较快。 3.外圆切入磨削比轴向进给磨削，砂轮硬度要软些可避免工件烧伤。自动走刀磨床，可比手动在走刀磨床选用较软的砂轮。 4.加工表面要求愈光洁，尺寸精度要求愈精确，应该选择硬度较软的砂轮，以免磨削时发热高，工件表面组织变坏，但是，一般精磨用砂轮，硬度又要高些，否则由于砂轮工作表面产生不均匀磨损而影响工件的表面质量。 5.干磨时工件容易发热，应比湿磨时选用软1~2小级硬度。 6.高速磨削时，当进给速度不变，则磨粒切下的切削变薄，磨粒承受的切削力相应减少，砂轮的磨损也就慢些，此时为了改善砂轮的自锐性能，其硬度就要比普通磨削时软1~2小级。 7.磨钢球(滚珠)时，应用Y(超硬)级砂轮;一般切断工件，砂轮的硬度可选N至K(中至中软)级。 8.刃磨硬质合金和合金钢刀具时，应选择G至L(软到中软)硬度的砂轮;成型磨削时。为保持工件几何形状砂轮的磨损不应太大，因为对砂轮的硬度应硬些。
(四)结合剂的选择 磨具结合剂的选择主要与磨削方法、使用速度以及工件表面加工要求等有关，每种结合剂都有它本身的优点和缺点，应该结合磨削时的条件来选择磨具结合剂的种类。磨具几种主要结合剂及其特性如下： 1陶瓷结合剂(V) 这种结合剂应用范围最广，能做成各种粒度、硬度、组织的磨具。陶瓷结合剂磨具在磨削时性能稳定、耐水、耐酸、耐碱、耐油，能在多种磨削液条件下工作，也可用于干磨。 通常一般的陶瓷结合剂砂轮使用线速度在35米/秒以下，但亦可以做成50米/秒、60米/秒的高速砂轮。 陶瓷结合剂磨具在消磨过程中的保持性较好，所以适用于成型磨削，如磨螺纹、磨齿轮、样板磨等等。 2.树脂结合剂(B) 其使用范围仅此于陶瓷结合剂，在国外树脂结合剂砂轮所占比例逐年增加。树脂结合剂磨具具有一定的弹性和足够的强度，并具有抛光性能，粗、精、细磨均可应用。 树脂结合剂在一定温度下容易烧毁，因此自锐性好，在一般的粗磨、荒磨上应用很广。它还可以制作成高厚度的无心磨导轮以及切割用的薄片砂轮和高速砂轮，线速度可达60-80米/秒。 树脂的细粒度砂轮可用作镜面磨削，可达极高的光洁度。还可以加入石墨、铜粉等制成导电砂轮。 (五)组织的选择 磨具的组织对磨削性能的影响很大。不同组织的砂轮其单位体积含有的磨料不同，气孔亦不一样。磨具的组织疏松时磨削效率高，但磨具磨耗快;组织太紧时则因难以容纳切削而容易烧伤工件。 磨削硬度低而韧性大的材料时，磨具易被磨屑堵塞，需要用组织松一些磨具。用大气孔碳化硅砂轮磨橡胶皮棍、皮革等可获得较好的磨削效果。 成型消磨和精密磨削时，砂轮的组织应该选择紧密一些，以利于获得较高的精度。 高速重负荷砂轮为保证砂轮有足够强度和较长的使用寿命，一般均采用组织最紧密的砂轮。磨钢球砂轮为钢球的几何形状，亦采用组织紧密的砂轮。 |
