磨削加工的重中之重 砂轮的结构与材料

      砂轮是磨削加工中的重要零部件之一，在进行砂轮制造的过程中，一般砂轮须经过混料、成型、干燥、烧结、整形、静平衡、硬度测定、安全线速度试验等复杂程序而制成。砂轮具有特殊的结构。磨粒依靠结合剂构成的“桥”支持着，承受磨削力的作用，砂轮内的网状空隙起到容纳磨屑和散热的作用。磨粒、结合剂、网状空隙构成砂轮结构的三要素。

      砂轮的工作特性由以下几个要素衡量：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸、最高工作速度等。 各种特性的砂轮，都有其适用的范围。

      磨料是砂轮的主要成分，磨料经压碎后即成为各种粗细不同的磨粒。在磨削时它要经受强烈的摩擦、挤压和高温的作用，所以磨料必须具有高的硬度，同时还应有一定的耐热性和相当的韧性。

      磨料分天然磨料和人造磨料两大类。天然磨料有刚玉和金刚石等。天然刚玉含杂质多，天然金刚石价格昂贵，均很少采用。所以目前制造砂轮用的磨料主要是人造磨料。人造磨料分刚玉类、碳化物类、超硬类三大类，各种人造磨料的特性如下：

      1、刚玉类

      刚玉类磨料主要成分是氧化铝。它由铝钒土等为原料在高温电炉中熔炼而成。 适于磨削抗拉强度较高的材料，如各种钢材。按氧化铝含量、结晶构造、渗入物的不同，刚玉类可分为以下几种：

      （1）棕刚玉：棕刚玉的颜色呈棕褐色。用它制造的陶瓷结合剂砂轮通常为蓝色或浅蓝色。棕刚玉的硬度和韧性较好，能承受较大的磨削力，适于磨削优质碳素结构钢、合金结构钢、青铜等金属材料，且价格便宜。

      （2）白刚玉：白刚玉含氧化铝的纯度极高，呈白色，因此又称白色氧化铝。白刚玉具有良好的磨削性能，磨削过程产生的磨削热比棕刚玉低。适用于精磨各种淬硬钢、高速工具钢以及容易变形的工件等。

      （3）铬刚玉：铬刚玉除了含氧化铝外，还含有少量的氧化铬，颜色呈玫瑰红色。铬刚玉的硬度与白刚玉相近，而韧性比白刚玉好，磨削韧性好的钢件，适用于精磨各种淬硬钢件。

      （4）微晶刚玉：颜色和化学成分与棕刚玉相似。由于磨粒熔炼成微小尺寸的晶体结构，故韧性和自锐性更好。适用于磨削不锈钢、铬轴承钢和特种球墨铸铁，也适用于作超精密磨削。

      2、碳化物类

      碳化物类磨料其硬度和脆性比氧化铝高，磨粒也更锋利，不宜用来磨削钢料等韧性金属，适用于磨削脆性材料，如铸铁、硬质合金等。碳化物类不宜磨削钢料的另一个原因是：在高温下碳化物中的碳原子要向钢的铁素体中扩散。常用的碳化物磨料是碳化硅，碳化硅由硅石和焦炭为原料在高温电炉中熔炼而成。

      （1）黑碳化硅：磨粒棱角锋利，但是性脆，经不住大的磨削压力，较适宜于磨削抗拉强度低的材料，如铸铁、黄铜、青铜等。

      （2）绿色碳化硅：硬度比黑色碳化硅高，刃口锋利，但脆性更大，适于磨削硬而脆的材料，如硬质合金等。

      3、超硬类

      超硬类磨料是近年来发展的新型磨料。

      （1）人造金刚石：金刚石是目前已知物质中最硬的一种材料，其刃口非常锋利，切削性能优良，但价格昂贵。主要用于加工高硬度材料，如硬质合金和光学玻璃等。人造金刚石是以

      石墨作原料，在触媒剂作用下，利用超高压、超高温，将石墨转变成碳的同素异晶体。人造金刚石无色透明，或呈淡黄、淡绿色。

      （2）立方氮化硼：主要用于磨削高硬度、高韧性的难加工钢材。具有极好的磨削性能，特别适于磨削耐热钢、高钼、高钒、高钴的合金钢、不锈钢等特种钢材。在磨削特种钢材时，立方氮化硼的效率比金刚石要高五倍，比氧化铝砂轮高近百倍。