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用磨料和結合劑樹脂等製成的中央有通孔的圓形固結磨具。砂輪是磨具中用量最大、使用面最廣的一種,使用時高速旋轉,可對金屬或非金屬工件的外圓、內圓、平面和各種型面等進行粗磨、半精磨和精磨以及開槽和切斷等。

1概況

砂輪

  砂輪

砂輪是磨削加工中最主要的一類磨具。砂輪是在磨料中加入結合劑,經壓坯、乾燥和焙燒而製成的多孔體。由於磨料、結合劑及製造工藝不同,砂輪的特性差別很大,因此對磨削的加工質量、生產率和經濟性有著重要影響。砂輪的特性主要是由磨料、粒度、結合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等因素決定。

2分類

砂輪種類繁多。
按所用磨料可分為普通磨料(剛玉和碳化硅等)砂輪和天然磨料超硬磨料和(金剛石和立方
砂輪

  砂輪

氮化硼等)砂輪;
按形狀可分為平形砂輪、斜邊砂輪、筒形砂輪、杯形砂輪、碟形砂輪等;按結合劑可分為陶瓷砂輪、樹脂砂輪、橡膠砂輪、金屬砂輪等。砂輪的特性參數主要有磨料、粘度、硬度、結合劑、形狀、尺寸等。
由於砂輪通常在高速下工作,因而使用前應進行迴轉試驗(保證砂輪在最高工作轉速下,不會破裂)和靜平衡試驗(防止工作時引起機床振動)。砂輪在工作一段時間后,應進行修整以恢復磨削性能和正確的幾何形狀。

3屬性

砂輪是用磨料和結合劑等製成的中央有通孔的圓形固結磨具。
砂輪的特性由磨料、粒度、硬度、結合劑、形狀及尺寸等因素來決定,
砂輪

  砂輪

現分別介紹如下。
粒度及其選擇
是指磨料顆粒尺寸的大小。粒度分為磨粒和微粉兩類。對於顆粒尺寸大
外圓磨砂輪

  外圓磨砂輪

於 40μm的磨料,稱為磨粒。用篩選法分級,粒度號以磨粒通過的篩網上每英寸長度內的孔眼數來表示。如60 # 的磨粒表示其大小剛好能通過每英寸長
超硬磨具

  超硬磨具

度上有60孔眼的篩網。對於顆粒尺寸小於40μm的磨料,稱為微粉。用顯微測量法分級,用W和後面的數字錶示粒度號,其W后的數值代表微粉的實際尺寸。如W20表示微粉的實際尺寸為20μm。各種粒度號的磨粒尺寸見表2。
磨 粒
磨 粒
微 粉



粒 度 號
顆 粒 尺 寸 ( um )
粒度號
顆 粒 尺 寸 ( um)
粒 度 號
顆 粒 尺 寸 (um)
14 #
1600~1250
70 #
250~200
W40
40~28
16 #
1250~1000
80 #
200~160
W28
28~20
20 #
1000~800
100 #
160~125
W20
20~14
24 #
800~630
120 #
125~100
W14
14~10
30 #
630~500
150 #
100~80
W10
10~7
36 #
500~400
180 #
80~63
W7
7~5
46 #
400~315
240 #
63~50
W5
5~3.5
60 #
315~250
280 #
50~40
W3.5
3.5~2.5
表2 磨料粒度號及其顆粒尺寸
註:比 14 # 粗的磨粒及比 W3.5 細的微粉很少使用,表中未列出。

4磨料粒度

主要與加工表面粗糙度和生產率有關。
粗磨時,磨削余量大,要求的表面粗糙度值較大,應選用較粗的磨粒。因為磨粒粗、氣孔大,磨削深度可較大,砂輪不易堵塞和發熱。精磨時,余量較小,要求粗糙度值較低,可選取較細磨粒。一般來說,磨粒愈細,磨削表面粗糙度愈好。
不同粒度砂輪的使用範圍
粒度號
顆粒尺寸範圍/μm
適用範圍
粒度號
顆粒尺寸範圍/μm
適用範圍
12-36
2000-1600
500-400
粗磨、荒磨、切斷鋼坯、打磨毛刺
W40-20
40-28
20-14
精磨、超精磨、螺紋磨、珩磨
46-80
400-315
200-160
粗磨、半精磨、精磨
W14-10
14-10
10-7
精磨、精細磨、超精磨、鏡面磨
100-280
165-125
50-40
精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨
W7-3.5
7-5
3.5-2.5
超精磨、鏡面磨、製作研磨劑等
硬度及其選擇
砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟,表示砂輪的磨粒容易脫落,砂輪的硬度硬,表示磨粒較難脫落。砂輪的硬度和磨料的硬度是兩個不同的概念。同一種磨料可以做成不同硬度的砂輪,它主要決定於結合劑的性能、數量以及砂輪製造的工藝。磨削與切削的顯著差別是砂輪具有「自銳性」,選擇砂輪的硬度,實際上就是選擇砂輪的自銳性,希望還鋒利的磨粒不要太早脫落,也不要磨鈍了還不脫落。
根據規定,常用砂輪的硬度等級見表5。
硬度等級
大級
超軟
中軟
中硬
超硬










小級
超軟
軟1
軟2
軟3
中軟1
中軟2
中1
中2
中硬1
中硬2
中硬3
硬1
硬2
超硬


代號

D
E
F
G
H
J
K
L
M
N
P
Q
R
S
T
Y
表5 常用砂輪硬度等級
註:括弧內的代號是舊標準代號;超軟,超硬未列入;表中 1 , 2 , 3 表示硬度遞增的順序。
選擇砂輪硬度的一般原則是:加工軟金屬時,為了使磨料不致過早脫落,則選用硬砂輪。加工硬金屬時,為了能及時的使磨鈍的磨粒脫落,從而露出具有尖銳稜角的新磨粒(即自銳性),選用軟砂輪。前者是因為在磨削軟材料時,砂輪的工作磨粒磨損很慢,不需要太早的脫離;後者是因為在磨削硬材料時,砂輪的工作磨粒磨損較快,需要較快的更新。
精磨時,為了保證磨削精度和粗糙度,應選用稍硬的砂輪。工件材料的導熱性差,易產生燒傷和裂紋時(如磨硬質合金等),選用的砂輪應軟一些。
形狀尺寸及其選擇
根據機床結構與磨削加工的需要,砂輪製成各種形狀與尺寸。表6 是常用的幾種砂輪形狀、尺寸、代號及用途。
砂輪的外徑應儘可能選得大些,以提高砂輪的圓周速度,這樣對提高磨削加工生產率與表面粗糙度有利。此外,在機床剛度及功率許可的條件下,如選用寬度較大的砂輪,同樣能收到提高生產率和降低粗糙度的效果,但是在磨削熱敏性高的材料時,為避免工件表面的燒傷和產生裂紋,砂輪寬度應適當減小。
砂輪名 稱
簡圖
代號
尺寸表示法
主要用途
平形砂 輪

P
PD×H×d
用於磨外圓、內圓、平面和無心磨等
雙面凹砂輪

PSA
PSA
D×H×d—2—d 1×t 1×t 2
用於磨外圓、無心磨和刃磨刀具
雙斜邊砂輪

PSX
PSXD×H×d
用於磨削齒輪和螺紋
筒形砂 輪

N
ND×H×d
用於立軸端磨平面
碟形砂 輪

D
DD×H×d
用於刃磨刀具前面
碗形砂 輪

BW
BWD×H×d
用於導軌磨及刃磨刀具
表6 常用砂輪形狀及用途
安裝注意事項
安裝時首先要對砂輪的安全質量進行檢測,方法,用尼絨錘(也可以用筆)輕敲砂輪側面,音響清脆則沒問題.
定位問題 砂輪機安裝在什麼位置,是我們安裝過程中首先要考慮的問題,只有選定了合理又合適的位置,我們才能進行其它的工作。砂輪機禁止安裝在正對著附近設備及操作人員或經常有人過往的地方,一般較大的車間應設置專用的砂輪機房。如果確因廠房地形的限制不能設置專用的砂輪機房,應在砂輪機正面裝設不低於1.8m高度的防護檔板,並且檔板要求牢固有效。
平衡問題 砂輪的不平衡主要是由砂輪的製造和安裝不準確,使砂輪重心與迴轉軸不重合而引起的。不平衡造成的危害主要表現在兩個方面,一方面在砂輪高速旋轉時,引起振動,易造成工件表面產生多角形振痕;另一方面,不平衡加速了主軸的振動和軸承的磨損,嚴重時會造成砂輪的破裂,甚至造成事故。因此,要求直很大大於或等於200mm的砂辦公樓裝上卡盤后應先進行靜平衡,砂輪在經過整形修整后或在工作中發現不平衡時,應重複進行靜平衡。
匹配問題 匹配問題主要是指卡盤與砂輪的安裝配套問題。按標準要求,砂輪卡盤直徑不得小於被安裝砂盤直徑的1/3,且相應規定砂輪磨損到直徑比卡盤直徑大10mm時應更換新砂輪。這樣就存在一個卡盤和砂輪的匹配問題,否則會出現這樣的情況,「大馬拉小車」造成設備和材料的浪費;「小馬拉大車」又不符合安全要求,易造成人身事故。因此,卡盤與砂輪的合理匹配,一方面可以節約設備,切約材料;另一方面又符合安全操作要求。此外,在砂輪與卡盤之間還應加裝直徑大於卡盤直徑2mm,厚度為1mm~2mm的軟墊。
防護問題防護罩是砂輪機最主要的防護裝置,其作用是:當砂輪在工作中因故破壞時,能夠有效地罩住砂輪碎片,保證人員的安全。砂輪防護罩的形狀有圓形和方形兩種,其最大開口角度不允許超過90°;防護罩的材料為抗拉強度不低於415N/mm2的鋼。更換新砂輪時,防護罩的安裝要牢固可靠,並且防護罩不得隨意拆卸或丟棄不用。
擋悄屏板是砂輪機的主要防護附件之一,防護罩在主軸水平面以上開口大於等於30(時必須設此裝置。它的主要功能是用來遮擋磨削過程中的飛悄,以免傷及操作人員。它安裝於防護罩開口正端,寬度應大於砂輪防護罩寬度,並且應牢固地固定在防護罩上。此外,要求砂輪圓周表面與檔板的間隙應小於6mm。
托架問題 托架是砂輪機常用的附件之一,按規定砂輪直徑在150mm以上的砂輪機必須設置可調托架。砂輪與托架之間的距離應小於被磨工件最小外形盡寸的1/2,但最大不應超過3mm。
接地問題 砂輪機使用動力線,因此設備的外殼必須有良好的接地保護裝置。這也是易造成事故的重要因素之一。
更換注意事項
磨損問題:
任何砂輪都有它的一定的使用磨損要求,磨損情況達到一定的程度就必須重新更換新的砂輪。不能為了節約材料,就超磨損要求使用,這是一種極不安全的違章行為。一般規定,當砂輪磨損到直徑比卡盤直徑大10mm時就應更換新砂輪。
有效期問題:
從庫房領出的新砂輪不一定是合格的砂輪,甚至從廠家買進的新砂輪也不一定是合格的砂輪。任何砂輪都有它一定的有效期限,在有效期限內使用,它是合格砂輪;超過有效期使用,就不一定是合格的砂輪。規程規定「砂輪應在有效期內使用,樹脂和橡膠結合劑砂輪存貯一年後必須經迴轉試驗,合格者方可使用」。
質地問題:
在使用過程中,如果發現砂輪局部出現裂紋,應立即停止使用,重新更換新的砂輪,以免造成砂輪破碎傷人事故。

其它應注意事項

環境問題:
砂輪機一般應設置專用砂輪機房,且嚴禁在砂輪機房或砂輪機附近堆放易燃易爆的物品,以免發生火災或爆炸事故,也不應在砂輪機附近亂放其它零件或物品。
管理問題:
砂輪機應有專人負責,凡非本單位人員欲在砂輪機上磨削物件時,需經專職負責人許可,並且嚴格遵守安全操作規程,嚴禁未經負責人員同意,外人私自亂用砂輪機。此外,砂輪的更換亦應由專人負責,禁止他人私自更換、安裝砂輪。
關車問題:
操作人員停止工作后,應立即關車。禁止砂輪機在無人使用、無人管理的情況下空轉。此外,使用后應保持中短波輪機的清潔。

5存在問題

1、表面粗糙度太大
表面粗糙度的高低決定著膠輥質量的好壞,膠輥表面粗糙度Ra值一般在0.5-0.8um之間為宜,75°以上的膠輥,Ra值可降至0.2um;65°及不處理膠輥由於膠輥配方決定了Ra值,太多次數的磨礪也不會使Ra<0.5um。膠輥表粗糙度過大(Ra>0.8um),一般是以下幾種原因造成的。
①精磨量>0.3mm
②往複次數太少。以A802磨床為例,75°-80°膠輥的往複次數應不低於2個來回;65°及不處理膠輥的往複次數應不低於4個來回。
③大氣孔砂輪外園修整不園正鋒利。解決的辦法是重新抄砂輪直至達到要求。
④大氣孔砂輪平衡未校調好。砂輪自振過大。要重新校平衡。
⑤大氣孔砂輪存在厚薄不一,氣孔、磨粒分佈不勻。這種大氣孔砂輪嚴禁使用。
2、表面螺紋線和花斑
①大砂輪鈍化。要抄砂輪。
②大氣孔砂輪兩側被丁腈粉末堵塞,最易起螺紋線。
③砂輪轉速,車頭轉速太小,而橫動速度過快也易起螺紋線。一般砂輪的轉速在2000-2100轉/分,車頭轉速在500轉/分也會使這種現象得以改善。
④夾持膠輥的力過小,在磨礪過程中膠輥打滑,膠輥表面易起不規則的花斑。
3、膠輥表面環狀起泡主要是粗磨時磨削量過大,手動速度過快,磨礪時膠輥迴轉減慢造成的。解決表面環狀起泡的有效方法是分二次或多次粗磨或減慢床面橫動速度。
另外,粗磨時選用的大氣孔砂輪粒度太小,比如選用120#以上的大氣孔砂輪,磨礪時產生熱量過大,造成膠輥內層「灼傷」而產生環狀起泡。所以粗磨膠輥最好選用45#-60#的大氣孔砂輪。

6生產工藝

引起砂輪不平衡的原因主要是砂輪幾何尺寸不對稱,砂輪各部分密度不均勻以及安裝偏芯等。不平衡的砂輪在高速運轉時,會產生振動,從而影響磨削質量。
調整靜平衡的方法
砂輪
圖一
調整靜平衡的方法(見圖1)。
找出砂輪的重心最下位置點A。
在A點同一直徑上的對應點做一記號B。
加入平衡塊C,使A和B兩點位置不變。
再加入平衡塊D、E並仍使A、B點位置不變,如有變動可以上下調動D、E。使A、B兩點恢復原位。此時砂輪左右已平衡。
將砂輪轉動90度。如不平衡,將D、E同時向A或B點移動直到A、B兩點平衡為止。如此調整使砂輪在任何方位上穩定下來。砂輪就平衡了。
調整平衡時注意事項
平衡架要放水平,特別是縱向。
砂輪要緊固,法蘭塊,平衡塊要洗凈。
砂輪法蘭盤內錐孔與平衡芯軸要配合緊密,芯軸不應彎曲。
砂輪平衡后,平衡塊要緊固。

7安裝與使用

1.砂輪安裝使用前必須進行外觀檢查,視其是否有裂紋或損傷,並用木錘敲擊砂輪,發出的聲音應當清脆.在使用前應按GB/T2493標準規定進行迴轉試驗,否則,嚴禁使用.
2.安裝前必須核對機床上的主軸轉速,不得超過砂輪上標明的最高工作速度.
3.緊固砂輪只允許使用專用螺母扳手,且必須在主軸相對的兩側對稱地按順序分次逐漸擰緊,螺母鬆緊應適當.禁止使用補充夾具或敲打工具.
關掉冷卻液以免砂輪不平衡.
5.砂輪孔徑與砂輪主軸及卡盤的配合應符合GB4674標準規定.
6.新安裝的砂輪必須在有防護罩的情況下,以工作速度按下列時間進行空轉:
外徑<400毫米的砂輪不小於2分鐘,外徑≥400毫米的砂輪不小於5分鐘.空轉時,操作者不要站在砂輪的前面或者切線方向.
7.不是專門使用端面磨削的砂輪(例如平行砂輪),不得以砂輪端面進行磨削,不是專門使用外圓磨削的砂輪(例如碗形、杯形砂輪)同樣也不得以砂輪外圓進行磨削,以免砂輪破碎.
8.砂輪在磨削工件時,禁止以槓桿推壓工件在增加對砂輪的壓力.
9.對於薄片砂輪和鈸形砂輪,切削時,如用力過猛,易發生砂輪停轉卡住和撞碎砂輪現象,造成砂輪損壞.切削工件時不能多件工件疊起來切削,以防意外.

8搬運與存放

1.砂輪屬於易碎物品,搬運時必須小心輕放,防止震裂與損傷.
2.砂輪應存放在貨架上或箱匣內,防止受潮.
3.樹脂結合劑砂輪不宜與鹼類物質接觸,存放時間超過一年後,必須再經過迴轉強度試驗,合格者方可使用.

9安全要求

1.砂輪卡盤的直徑不得小於被安裝砂輪直徑的三分之一。切斷砂輪用砂輪卡盤的直徑不得小於被安裝砂輪直徑的四分之一。
2.任何形式的砂輪卡盤,其左右兩部分的直徑和壓緊面徑向寬度等尺寸必須相等。
3.砂輪卡盤的各表面應保證平滑及無銳棱,並平衡良好。
4.磨削機械上所有迴轉件,例如:砂輪、電機、皮帶輪和工件頭架等,必須安設防護罩。防護罩應牢固,其連接強度不得低於防護罩的強度。
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