砂轮的种类与性能

（一）、概况

砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。

（二）、砂轮的分类

砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。

（三）、砂轮的属性

砂轮是用磨料和结合剂等制成的有通孔的圆形固结磨具。

砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择

磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1 。

表1 常用磨料 类 别 名 称 棕刚玉 氧化物系 白刚玉 WA(GB) 代号 A(GZ) 特 性 用 途 含 91~96% 氧磨削碳钢、合金钢、可化铝。棕色，锻铸铁、硬青铜等 硬度高，韧性 好，价格便宜 含 97~99% 的氧化铝。白色，精磨淬火钢、高碳钢、比棕刚玉硬度高速钢及薄壁零件 高、韧性低， 自锐性好，磨削时发热少. 黑色碳化硅 C(TH) 碳化物系 含 95% 以上的碳化硅。呈黑色或深蓝磨削铸铁。黄铜、铝、色，有光泽。耐火材料及非金属材料 硬度比白刚玉 高，性脆而锋利，导热性和导电性良好 含 97% 以上的碳化硅。呈磨削硬质合金、光学玻绿色，硬度和璃、宝石、玉石、陶瓷、脆性比 TH 更珩磨发动机气缸套等 高，导热性和 导电性好 无色透明或淡黄色、黄绿色、磨削硬质合金、宝石等黑色。硬度高，比天然金刚石高硬度材料 性脆。价格比 其它磨料贵好多倍 绿色碳化硅 GC(TL) 人造金刚石 D(JR) 超硬磨料系 立方型晶体结磨削、研磨、珩磨各种构，硬度略低既硬又韧的淬火钢和高立方氮化硼 CBN (JLD) 于金刚石，强钼、高矾、高钴钢、不 度较高，导热锈钢 性能好 2、粒度及其选择 粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如 60 # 粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有 60 个孔眼的筛网，而不能通过每英寸 70 个孔眼的筛网。120# 粒度说明能通过每英寸长有120 个孔眼的筛网。

对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（ W ）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。

颗 粒 尺 粒 度 号 寸 （ um ）粒度号 14 # 16 # 1600~1250 1250~1000 70 # 80 # 颗 粒 尺 寸 （ um） 250~200 200~160 粒 度 号 颗 粒 尺 寸 （um） 40~28 28~20 W40 W28 20 # 24 # 30 # 36 # 46 # 60 # 1000~800 800~630 630~500 500~400 400~315 315~250 100 # 120 # 150 # 180 # 240 # 280 # 160~125 125~100 100~80 80~63 63~50 50~40 W20 W14 W10 W7 W5 W3.5 20~14 14~10 10~7 7~5 5~3.5 3.5~2.5 磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值较大，应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大，磨削深度较大，砂轮不易堵塞和发热。精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选取较细磨粒。一般来说，磨粒越细，磨削表面粗糙度越好。 不同粒度砂轮的应用见表3 。

表3 不同粒度砂轮的使用范围 粒度号 12-36 46-80 100-280

3、结合剂及其选择

结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。 （1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。 （2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差 (300℃)，自锐性好。

关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。 （3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。 （4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。 4、硬度及其选择

砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的

颗粒尺寸适用范围 范围/μm 2000-1600 500-400 粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 粒度号 W40-20 W14-10 W7-3.5 颗粒尺寸适用范围 范围/μm 40-28 20-14 14-10 10-7 7-5 3.5-2.5 精磨、超精磨、螺纹磨、珩磨 精磨、精细磨、超精磨、镜面磨 超精磨、镜面磨、制作研磨剂等 400-315 粗磨、半精磨、200-160 精磨 165-125 精磨、成型磨、50-40 刀具刃磨、珩磨 硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落，砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。

砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。磨削与切削的显著差别是砂轮具有“自锐性”，选择砂轮的硬度，实际上就是选择砂轮的自锐性，希望还锋利的磨粒不要太早脱落，也不要磨钝了还不脱落。

选择砂轮硬度的一般原则是：加工软金属时，为了使磨料不致过早脱落，则选用硬砂轮。加工硬金属时，为了能及时的使磨钝的磨粒脱落，从而露出具有尖锐棱角的新磨粒（即自锐性），选用软砂轮。前者是因为在磨削软材料时，砂轮的工作磨粒磨损很慢，不需要太早的脱离；后者是因为在磨削硬材料时，砂轮的工作磨粒磨损较快，需要较快的更新。

精磨时，为了保证磨削精度和粗糙度，应选用稍硬的砂轮。工件材料的导热性差，易产生烧伤和裂纹时（如磨硬质合金等），选用的砂轮应软一些。

二、砂轮的保管和运输

砂轮强度较低且易受温度、湿度、振动、碰撞、挤压及储存时间等因素的影响，正确地保管运输砂轮，对防止事故具有重要意义。为此，应做到以下几点：

1、砂轮应存放在专用的储存架上。

2、砂轮存放应尽可能的减少搬运，以防碰击和振动产生裂纹。砂轮质脆，请勿受撞击，坠落及碰撞。

3、存放橡胶结合剂砂轮应注意不要接触油类；树脂结合剂砂轮不要接触碱溶液。陶瓷磨具不能放在潮湿或冰冻的地方，否则会降低磨具强度及磨削力。

树脂、橡胶结合剂砂轮保管时应夹在两块光滑平整的金属板中，金属板应大于砂轮直径，另外不要放在潮湿和风机下直接吹风以防止弯曲变形。砂轮不可长期存放，超过一年树脂和橡胶就会变质，此时需必须严格检验后方可使用。

橡胶、树脂结合剂薄片砂轮，存放时应防止变形。

4、砂轮的保存应以制造厂的说明书为准，过期砂轮不能随便使用。 5、砂轮运输过程中，不能和金属物及安装在一起；并减少振动和撞击。 6、磨具应存放在干燥地方，室温不低于5摄氏度；砂轮叠放时，叠放高度一般不超过1. 5 m。

7、 磨具应按规格分开放置，存放处设有标志，以免出现混乱和差错，放置方法应视磨削形状大小而定。直径大或较厚的磨具应直立和稍倾斜摆放，较薄和较小的砂轮应平叠摆放，但不宜过高，并在其上其下各放一平整铁板，防止砂轮变形或破裂。