一、 磨削的特點

磨削加工是用得最廣泛的切削加工方法之一。它與其它切削加工如車削、銑削、刨削等比較，具有以下一些特點：

1． 磨削速度很高，每秒可達30m至50m；切削溫度較高，可達1000℃至1500℃；切削過程歷時很短，只有萬分之一秒左右。

2． 磨削加工能獲得很高的加工精度和很小的表面粗糙度，通常公差等級可以達到IT5~IT7級，表面粗糙度可以達到Ra0.8μm至Ra0.4μm。如果采用高精度磨削方法，公差等級可以超過IT5級。表面粗糙最高可以達到Ra0.05μm。

3 磨削時的切削深度較小，在一次行程中所能切除的金屬層較薄，只有幾個微米。

磨削的安全問題主要有：工件在磨床上加工時，從砂輪上飛濺出大量細的磨屑，而從工件上飛濺出大量金屬屑。磨屑和金屬屑會使磨工眼部遭受危害，塵末吸入肺部對身體有害。必須采取適當?shù)姆雷o裝置。

由于種種原因，磨削時可能造成砂輪的碎裂，從而導致工人遭受嚴重的傷害。

在靠近轉(zhuǎn)動的砂輪進行某些手工操作時，如磨工具，清潔工件或砂輪整修方法不正確時，工人的手可能碰到高速旋轉(zhuǎn)的砂輪而受到傷害。

二、 砂輪的選擇

砂輪的種類很多，不僅有各種形狀和尺寸，而且由于磨粒和結(jié)合劑以及砂輪的制造工藝不同，再加上砂輪工作性能的不同，因此砂輪的選擇與其實際工作條件有關(guān)，主要是與加工材料有關(guān)。選擇不當，效益不但不高而且容易產(chǎn)生傷害事故。

每一種砂輪根據(jù)其本身的特性，都具有一定的適應(yīng)范圍，而不是萬能的。因此，對一定材料的工件，甚至每一種磨削工序都要選擇合適的砂輪。正確選擇和準備供使用的砂輪，可以大大減少砂輪的整修次數(shù)，從而減少砂輪在工作中破裂的可能性。如何選擇合適的砂輪并正確使用它，就必須對砂輪的性能有一定了解。

砂輪的特性包括以下幾個方面：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、強度、形狀和尺寸等。

1． 磨料 砂輪中磨粒的材料，稱為磨料。磨料是制造砂輪的主要材料。它必須具有很高的硬度、耐熱性以及相當?shù)捻g性和一定的脆性，同時還要具有比較鋒利的幾何形狀，以便切入金屬。

磨料有天然的和人造的兩類，一般天然磨料都有成份不純、質(zhì)量不均的缺點。基本上已被人造磨料所代替。目前，已被采用的人造磨料多達幾十種。其中最常用的有鋼玉，碳化硅磨料。

（1） 剛玉類磨料的主要化學成份為氧化鋁（Al＜sub＞2＜/sub＞O＜sub＞3＜/sub＞），剛玉有棕剛玉和白剛玉兩種。

1） 棕剛玉（代號GZ），又稱普通氧化鋁，它的顏色呈現(xiàn)棕褐色。用它制造的陶瓷結(jié)合劑砂輪為藍色或淺藍色。棕剛玉的硬度高，韌性好，在磨削過程中磨粒不易破損，故適用于磨削各種抗張強度較高的金屬，如碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵，硬青銅等。

2） 白剛玉（代號GB），這種磨料是白色的，因此，又稱白色氧化鋁。

白剛玉較棕剛玉硬而脆，大磨削過程中比較不容易磨鈍，磨鈍后的磨粒也容易碎裂而形成新的鋒利刀口，因此，磨削性能良好，磨削力小，磨削過程中的熱量少，可以避免工件的燒傷和變形，適用于磨淬火鋼、高碳鋼、高速鋼以及磨削薄壁工種。白剛玉的價格比棕剛玉高，不宜用于粗磨，因粗磨時白剛玉磨粒容易碎裂脫落，砂輪損耗較大。

（2） 碳化硅（SiO）特點是硬而脆，硬度僅次于金剛石，磨粒鋒利，比剛玉好，導熱性良好。碳化硅又分黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種。

黑色碳化硅（代號TH），硬度高于剛玉類的任何一種磨料，磨粒鋒利，但韌性低而脆弱，適用于磨抗張強度底的脆性材料，如玻璃、陶瓷、鑄鐵、青銅等。

綠色碳化硅（代號TC），顏色為綠色，用它制造的陶瓷結(jié)合劑砂輪也是綠色的。

綠色碳化硅的硬度和脆性比黑色碳化硅要高，利刃鋒利，適用于精磨硬而脆的材料，如硬質(zhì)合金、玻璃等。

（3） 金剛石 硬度高于其他各種磨料，是目前已知物質(zhì)中最硬的一種材料，磨削性能優(yōu)良，但價格昂貴，主要用于加工其它磨料難以加工的高硬度材料。用這種磨料制作的砂輪叫金剛石砂輪。

2． 粒度 所謂粒度，是指磨料顆粒的幾何尺寸大小，即磨粒的粗細。磨料粒度的選擇，對磨削表面粗糙度和磨削效率有著很大的影響。

選用粒度號較小的砂輪，粒度號小，表明顆粒較粗，即磨粒大，磨削深度可以增加，氣孔大，切削性能好，磨削效率高，但表面粗糙度大，適用于磨削余量大，表面質(zhì)量要求不高的工件。

選用粒度號較大的砂輪，粒度號大，表明顆粒較細，即磨粒小，在砂輪工作表面單位面積上的磨粒多，在單位時間內(nèi)，相應(yīng)參加磨削的顆粒較多，工件表面所殘留的劃痕很小，因此加工精度高，表面粗糙度也小。例如精磨和刃磨刀具時一般采用60＜sup＞#＜/sup＞~100＜sup＞#＜/sup＞粒度。

粒度號是表示磨料顆粒大小的數(shù)字。表示粒度號的方法有兩種，這是由于測定磨料粒度的方法不同。一種是英制，用一平方英寸面積上有多少個孔來表示。例如：46＜sup＞#＜/sup＞粒度是指一平方英寸面積上有46個孔，它能通過每英寸長有46個孔眼的篩網(wǎng)，而不能通過每平方英寸面積有60個孔眼的篩網(wǎng)。另一種是公制法，用篩網(wǎng)孔眼的寬度（微米或毫米）來表示。粒度號與磨料的顆粒大小相反，粒度號小的顆粒大。粒度號大的顆粒小。

尺寸很小的磨料，直接用顆粒尺寸（即微米分號）來表示，如W40表示顆粒大小為40~28μm，W28為28~20μm。粒度號分為29種，見表1和表2。必須說明，以上所述只是就磨料粒度分級而言。至于砂輪。由于分級時要求得到完全同一粒度號的磨料是非常困難的，而使用上也無此必要，所以通常是由鄰近幾種粒度號的磨料混合組成的。而所謂某一粒度的砂輪，只是指砂輪中該粒度號的磨粒最多，其余少部分則是粒度較細或較粗的磨粒。

見表

表1 顆粒尺寸表

見表

表2 顆粒尺寸表

3． 結(jié)合劑 砂輪中結(jié)合劑的作用，在于把一顆顆分散的磨粒結(jié)合在一起，使之成為具有一定形狀和強度的砂輪。砂輪能否經(jīng)受沖擊和高速旋轉(zhuǎn)而不破裂，主要決定于結(jié)合的強度。此外，結(jié)合劑對磨削表面粗糙度和磨削溫度也有一定的影響。

結(jié)合劑的種類很多，分為有機粘結(jié)和無機粘結(jié)兩大類，目前常用的有陶瓷結(jié)合劑，樹脂結(jié)合劑和橡膠結(jié)合劑三種。

（1） 陶瓷結(jié)合劑（代號A），它是一種無機粘合劑。這是應(yīng)用得最廣泛的一種結(jié)合劑，目前工廠中80%的砂輪是陶瓷結(jié)合劑的，因為它有以下一些優(yōu)點：

1） 在1300℃高溫下燒結(jié)砂輪時，改變粘土及長石之含量，能獲得各種不同程度等級的砂輪，能制成各種不同粒度、組織、形狀和尺寸的砂輪（厚度很薄的薄片砂輪除外）。

2） 性能穩(wěn)定，不受天氣干濕、氣候寒暑變化以及貯存時間長短的影響。

3） 耐熱性和抗腐蝕性好，不怕水、油及普通酸、堿的侵蝕，因此可用于干磨，也可使用各種冷卻液磨削。

4） 砂輪中的氣孔多，磨削效率比較高。

5） 磨損小，能較好地保持砂輪的外形輪廓。

6） 價格低廉。

陶瓷結(jié)合劑的主要缺點是脆性大、彈性差，不能承受大的側(cè)面扭曲力和沖擊力，所以不能用來制造薄片砂輪。一般陶瓷結(jié)合劑的砂輪磨削速度不能大于35m/s。

（2） 樹脂結(jié)合劑（代號S），它是一種有機結(jié)合劑，這種結(jié)合劑的特點如下：

1） 用它制造的砂輪強度高，有一定彈性，耐沖擊，可制造磨削速度高于50m/s的高速砂輪和很薄的砂輪。

2） 由于結(jié)合劑和磨粒的結(jié)合性較差，磨粒容易脫落，磨削效率高，但砂輪磨損快，不易保持外形輪廓。

3） 磨削時產(chǎn)生熱量較少，同時由于樹脂結(jié)合劑的耐熱性差，容易在磨削區(qū)域的高溫下燒毀，所以有利于防止工件表面的燒傷。

4） 由于具有一定的彈性，磨粒受力過大時，能自動退讓（陷入砂輪）一段，可避免砂輪工作表面上特別突出的顆粒在工件表面上刻劃出過深的凹痕，同時樹脂結(jié)合劑還具有彈性拋光作用，因此可獲得較小的表面粗糙度。

樹脂結(jié)合劑的缺點是抗腐蝕性差，性能不夠穩(wěn)定，容易受堿的侵蝕。所以濕磨時必須注意冷卻液中的含堿量不能超過1.5%。此外，過于潮濕的環(huán)境也會使樹脂結(jié)合劑的砂輪強度受影響，因此要注意對這種砂輪的保管，存放時間以一年為限。

（3） 橡膠結(jié)合劑（代號X），它是一種有機結(jié)合劑。它的彈性比樹脂結(jié)合劑更大些，強度也高，可以制造很薄的砂輪。

橡膠結(jié)合劑砂輪在磨削區(qū)域的高溫作用下，砂輪表面的結(jié)合劑逐漸老化變脆，磨鈍的磨粒容易脫落，使砂輪工作表面上經(jīng)常保持有鋒利的磨粒，因而可以減少工件燒傷的可能性。同時這種砂輪具有很強的拋光性能，所以可獲得較小的表面粗糙度。但橡膠結(jié)合劑砂輪的組織緊密、氣孔小，不能磨去很多的加工余量，因此不適用于一般性的粗加工。

橡膠砂輪耐油性差，不能用油作為冷卻液。

4． 硬度 砂輪的硬度是指結(jié)合劑粘結(jié)磨粒的牢固程度。即砂輪工作表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。

砂輪的硬度與磨料本身的硬度是兩回事。

砂輪的硬度隨著結(jié)合劑的種類和多少不同而具有不同的硬度。同一種磨料，可以做出各種不同硬度的砂輪。結(jié)合劑多，粘結(jié)能力強，磨粒不易脫落，砂輪的硬度就高；反之，結(jié)合劑少，磨粒容易脫落，砂輪的硬度就軟。因此砂輪的硬度主要取決于結(jié)合劑的性質(zhì)、數(shù)量以及它的制造工藝。

為了適應(yīng)不同工件材料的磨削質(zhì)量要求，砂輪具有軟、中、硬各種不同硬度等級，硬度等級中還有大級和小級之分，并分別用不同的拼音字母表示，表3為砂輪的硬度等級。

見表

表3 砂輪的硬度等級

注：1．橡膠結(jié)合劑只分大級；

2．表中硬度的1、2、3、表示硬度增高順序。

砂輪硬度按以下情況選擇：

（1） 磨削軟材料時，要選擇較硬的砂輪；磨削硬材料時，則要選擇軟砂輪。因為軟材料容易磨削，磨粒不易磨鈍，為了不使砂輪工作表面的磨粒在未磨鈍前脫落，砂輪硬度要選高些。工件材料硬時，磨粒容易磨鈍，為了保持砂輪的鋒利，即“自銳性”，砂輪的硬度要選軟一些。例如，磨削淬火的合金鋼、高速鋼，可選R＜sub＞2＜/sub＞~ZR的硬度；磨削未淬火的鋼，硬度常用ZR＜sub＞2＜/sub＞~Z＜sub＞2＜/sub＞的砂輪。

但對有色金屬特別軟而韌的材料例外，由于磨屑容易堵塞砂輪，所以不宜選用硬的砂輪，而要選用軟的。

（2） 精磨比粗磨所選的砂輪硬度高1~2級。

（3） 磨削外圓時，砂輪與工件接觸面大，工件容易發(fā)熱，磨屑不易排出，所選用的砂輪硬度應(yīng)軟些。當內(nèi)圓孔表面粗糙度要求小或因圓孔直徑小時，砂輪硬度又要選得高些。

（4） 平面磨削時，砂輪與工件的接觸面積比外圓磨削大，因此平面磨削所選用的砂輪硬度應(yīng)軟些。

（5） 砂輪硬度的選擇與磨削工作條件及磨削用量有關(guān)，例如：干磨比濕磨的砂輪硬度軟1~2小級；