试论深沟球轴承磨加工的砂轮选用

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【摘 要】深沟球轴承磨加工所使用的刀具主要是砂轮，因此，对砂轮使用特性和选用原则分析就显得非常有必要，为此对其进行系统分析，以便在今后的加工中更好的保证零件的产品质量。

【关键词】粒度；结合剂；组织；最高线速度

0.前言

砂轮是特殊的刀具，又称磨具。砂轮是由 细小棱形多角，且较硬的磨粒和结合剂以适当的比例混料成型后，再经过干燥、烧结、整形、静平衡、硬度测定、最高线速度试验等程序而制成。为了适应不同的使用要求，制造砂轮时，利用不同的磨料、不同的结合剂和空隙，使砂轮具有不同的特性。为了选择合适的砂轮并正确使用，就需要掌握和了解砂轮的特性。

1.砂轮的特性

砂轮的特性主要由以下七个要素衡量：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状尺寸、最高线速度。各种特性的砂轮都有其适应的范围，必须按照具体的磨削要求合理地选择。

1.1磨料

磨粒的材料称磨料，为砂轮的主要成分，磨料经压碎后即成为各种粗细不同的磨粒，具有锐利的锋口，经过休整的砂轮，其锋口呈微刃状。磨削时它要承受强烈的挤压、摩擦和高温的作用，故磨料应具有极高的硬度、耐磨性、耐热性、相当高的韧性和化学稳定性。

磨料分天然和人造磨料两种。天然磨料含杂质多，而且价格昂贵很少采用。目前制造砂轮的主要是人造磨料。人造磨料分刚玉类、碳化硅类、超硬类三大类。

1.1.1刚玉类磨料

刚玉类磨料的主要成分是氧化铝。其由铝矾土等原材料在高温电炉中熔炼而成，具有极高的硬度，适合磨削抗拉强度较高的材料，如钢材等。按氧化铝含量及渗入物不同，刚玉可分为以下几种：

棕刚玉（A）、白刚玉（WA）、铬钢玉（PA）、微刚玉（MA）、单晶刚玉（SA）。

1.1.2碳化硅磨料

分为：黑色碳化硅（C）和绿色碳化硅（GC）。

1.1.3超硬类磨料

分为人造金刚石（JR）和 立方氮化硼（CBN）。

1.2粒度

粒度时表示磨粒尺寸大小的参数，即磨粒的粗细程度。砂轮的粒度对磨削工件的表面粗糙度和磨削效率有很大影响。为了适应不同的加工要求，各种磨料都可做成颗粒粗细不同的磨粒。

根据磨料磨具标准GB2477-83规定，粒度用41各粒度代号表示。

1.3结合剂

结合剂是将磨粒粘固成砂轮的材料。结合剂的种类和性质，影响砂轮的硬度和强度。

陶瓷结合剂（V）：是一种应用最广的结合剂。它由天然花岗石和粘土为原料配制而成。

树脂结合剂（B）：是一种有机结合剂，由石碳酸与甲醛合成。

橡胶结合剂（R）：它以天然火人造橡胶为主要原料制成。

1.4硬度

砂轮硬度是指结合剂粘接磨粒的牢固程度，也表示磨粒在磨削力的作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮中结合剂的数量越多，其硬度越高。砂轮硬度影响砂轮的自锐性，对加工表面质量和磨削效率有显著的影响。

1.5组织

砂轮组织是标识砂轮内部结构松紧程度的参数。砂轮组织代号是以磨粒占砂轮体积的百分比来划分的，共分十五个组织号，以0号为基准，以后磨粒体积每减少2%，组织号增加一号。

1.6形状与尺寸

为了适应在不同类型的磨床上磨削各种形状和尺寸的工件需要，国标GB/T2428-94标准中规定了各种名称形状的砂轮和砂瓦的形状代号和尺寸标记。

1.7最高工作线速度

砂轮在高速旋转中所受离心力与砂轮圆周速度的平方成正比地增加。当砂轮圆周速度增大到一定程度，其离心力超过砂轮强度所允许的数值时，砂轮就不能保持其正常旋转，而产生破裂，碎块就会沿着切线方向飞出。因此砂轮的最大工作线速度必须标注在砂轮上，使用时绝对不允许超过它，以防止使用时发生事故。

2.砂轮的选择

砂轮选择时应考虑的因素：

（1）工件材料的物理、力学性能（强度、硬度、韧性、导热性等）。

（2）工件的热处理方法（调质、淬火、渗氮等）。

（3）工件的加工精度和表面粗糙度要求。

（4）工件的磨削余量。

（5）工件的形状和尺寸（成形面、沟道、宽度等）。

（6）磨削方式（外圆磨削、内圆磨削等）。

2.1磨料的选择

磨料的特点及其使用范围

2.2粒度的选择

（1）在粗磨工序，为了高效率的切除金属余量，应选择粗粒度砂轮。

（2）在精、细磨工序，为了达到较高的表面质量和精度要求，应选细粒度砂轮。

（3）在成形磨削工序，应选用细粒度砂轮才能保持工作面的轮廓形状。

2.3结合剂的选择

（1）陶瓷结合剂：轴成内圆的粗磨、静磨与成形磨（沟道切入磨）等。

（2）树脂结合剂：荒磨合粗磨冲击较大的工序；套圈端面；粗磨调心轴承外圈的滚道；薄壁薄片零件。 （下转第201页）

（上接第139页）（3）橡胶结合剂：内外沟道在摆头磨床进行磨削时；无心磨床用导轮。

2.4硬度的选择

（1）加工软材料选择较硬砂轮，加工硬材料选择较软砂轮。

（2）砂轮圆周速度高时，砂轮硬度可低些。

（3）精磨或成形磨削时，为了保持砂轮的外形轮廓，使被加工工件获得较高的尺寸及形状精度，选择硬一些的砂轮。

2.5组织的选择

砂轮的组织主要根据工件材料的性质，加工余量的大小，砂轮和工件接触面积的大小等来选择。砂轮的组织都由砂轮制造厂根据砂轮类型设计配方决定，一般均为4～6号组织，不需要使用者选择。

2.6形状与尺寸的选择

砂轮形状和尺寸的选择，主要与被加工工件的形状、尺寸及磨床型号有关。

（1）在各种形状的砂轮中，以平行砂轮应用最广。如轴承套圈外圆磨削，内圆磨削等工序都采用平行砂轮。

（2）在可能的条件下，砂轮外径应尽可能选得大一些，以提高砂轮圆周速度，从而获得较细的表面粗糙度和较高的生产效率。在有纵向进给的磨床上选用宽度较大的砂轮，也可获得同样的效果，如宽砂轮无心磨削等。

2.7砂轮强度的选择

在实际生产中，一般都采用工作速度为30～35m/s的砂轮，使用时必须注意检验砂轮实际圆周速度是否超过了砂轮的工作速度。

3.结束语

砂轮质量的好坏对磨加工工序的质量影响很大，只有根据不同使用状况科学、合理地选用砂轮才能提高零件磨加工后的质量，从而提升轴承整体质量效果。 [科]