試論深溝球軸承磨加工的砂輪選用

張麗波　李玉全

【摘 要】深溝球軸承磨加工所使用的刀具主要是砂輪，因此，對砂輪使用特性和選用原則分析就顯得非常有必要，為此對其進行系統(tǒng)分析，以便在今后的加工中更好的保證零件的產(chǎn)品質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】粒度；結(jié)合劑；組織；最高線速度

0.前言

砂輪是特殊的刀具，又稱磨具。砂輪是由 細小棱形多角，且較硬的磨粒和結(jié)合劑以適當(dāng)?shù)谋壤炝铣尚秃螅俳?jīng)過干燥、燒結(jié)、整形、靜平衡、硬度測定、最高線速度試驗等程序而制成。為了適應(yīng)不同的使用要求，制造砂輪時，利用不同的磨料、不同的結(jié)合劑和空隙，使砂輪具有不同的特性。為了選擇合適的砂輪并正確使用，就需要掌握和了解砂輪的特性。

1.砂輪的特性

砂輪的特性主要由以下七個要素衡量：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀尺寸、最高線速度。各種特性的砂輪都有其適應(yīng)的范圍，必須按照具體的磨削要求合理地選擇。

1.1磨料

磨粒的材料稱磨料，為砂輪的主要成分，磨料經(jīng)壓碎后即成為各種粗細不同的磨粒，具有銳利的鋒口，經(jīng)過休整的砂輪，其鋒口呈微刃狀。磨削時它要承受強烈的擠壓、摩擦和高溫的作用，故磨料應(yīng)具有極高的硬度、耐磨性、耐熱性、相當(dāng)高的韌性和化學(xué)穩(wěn)定性。

磨料分天然和人造磨料兩種。天然磨料含雜質(zhì)多，而且價格昂貴很少采用。目前制造砂輪的主要是人造磨料。人造磨料分剛玉類、碳化硅類、超硬類三大類。

1.1.1剛玉類磨料

剛玉類磨料的主要成分是氧化鋁。其由鋁礬土等原材料在高溫電爐中熔煉而成，具有極高的硬度，適合磨削抗拉強度較高的材料，如鋼材等。按氧化鋁含量及滲入物不同，剛玉可分為以下幾種：

棕剛玉（A）、白剛玉（WA）、鉻鋼玉（PA）、微剛玉（MA）、單晶剛玉（SA）。

1.1.2碳化硅磨料

分為：黑色碳化硅（C）和綠色碳化硅（GC）。

1.1.3超硬類磨料

分為人造金剛石（JR）和 立方氮化硼（CBN）。

1.2粒度

粒度時表示磨粒尺寸大小的參數(shù)，即磨粒的粗細程度。砂輪的粒度對磨削工件的表面粗糙度和磨削效率有很大影響。為了適應(yīng)不同的加工要求，各種磨料都可做成顆粒粗細不同的磨粒。

根據(jù)磨料磨具標(biāo)準(zhǔn)GB2477-83規(guī)定，粒度用41各粒度代號表示。

1.3結(jié)合劑

結(jié)合劑是將磨粒粘固成砂輪的材料。結(jié)合劑的種類和性質(zhì)，影響砂輪的硬度和強度。

陶瓷結(jié)合劑（V）：是一種應(yīng)用最廣的結(jié)合劑。它由天然花崗石和粘土為原料配制而成。

樹脂結(jié)合劑（B）：是一種有機結(jié)合劑，由石碳酸與甲醛合成。

橡膠結(jié)合劑（R）：它以天然火人造橡膠為主要原料制成。

1.4硬度

砂輪硬度是指結(jié)合劑粘接磨粒的牢固程度，也表示磨粒在磨削力的作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度。砂輪中結(jié)合劑的數(shù)量越多，其硬度越高。砂輪硬度影響砂輪的自銳性，對加工表面質(zhì)量和磨削效率有顯著的影響。

1.5組織

砂輪組織是標(biāo)識砂輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)松緊程度的參數(shù)。砂輪組織代號是以磨粒占砂輪體積的百分比來劃分的，共分十五個組織號，以0號為基準(zhǔn)，以后磨粒體積每減少2%，組織號增加一號。

1.6形狀與尺寸

為了適應(yīng)在不同類型的磨床上磨削各種形狀和尺寸的工件需要，國標(biāo)GB/T2428-94標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了各種名稱形狀的砂輪和砂瓦的形狀代號和尺寸標(biāo)記。

1.7最高工作線速度

砂輪在高速旋轉(zhuǎn)中所受離心力與砂輪圓周速度的平方成正比地增加。當(dāng)砂輪圓周速度增大到一定程度，其離心力超過砂輪強度所允許的數(shù)值時，砂輪就不能保持其正常旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生破裂，碎塊就會沿著切線方向飛出。因此砂輪的最大工作線速度必須標(biāo)注在砂輪上，使用時絕對不允許超過它，以防止使用時發(fā)生事故。

2.砂輪的選擇

砂輪選擇時應(yīng)考慮的因素：

（1）工件材料的物理、力學(xué)性能（強度、硬度、韌性、導(dǎo)熱性等）。

（2）工件的熱處理方法（調(diào)質(zhì)、淬火、滲氮等）。

（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）工件的形狀和尺寸（成形面、溝道、寬度等）。

（6）磨削方式（外圓磨削、內(nèi)圓磨削等）。

2.1磨料的選擇

磨料的特點及其使用范圍

2.2粒度的選擇

（1）在粗磨工序，為了高效率的切除金屬余量，應(yīng)選擇粗粒度砂輪。

（2）在精、細磨工序，為了達到較高的表面質(zhì)量和精度要求，應(yīng)選細粒度砂輪。

（3）在成形磨削工序，應(yīng)選用細粒度砂輪才能保持工作面的輪廓形狀。

2.3結(jié)合劑的選擇

（1）陶瓷結(jié)合劑：軸成內(nèi)圓的粗磨、靜磨與成形磨（溝道切入磨）等。

（2）樹脂結(jié)合劑：荒磨合粗磨沖擊較大的工序；套圈端面；粗磨調(diào)心軸承外圈的滾道；薄壁薄片零件。 （下轉(zhuǎn)第201頁）

（上接第139頁）（3）橡膠結(jié)合劑：內(nèi)外溝道在擺頭磨床進行磨削時；無心磨床用導(dǎo)輪。

2.4硬度的選擇

（1）加工軟材料選擇較硬砂輪，加工硬材料選擇較軟砂輪。

（2）砂輪圓周速度高時，砂輪硬度可低些。

（3）精磨或成形磨削時，為了保持砂輪的外形輪廓，使被加工工件獲得較高的尺寸及形狀精度，選擇硬一些的砂輪。

2.5組織的選擇

砂輪的組織主要根據(jù)工件材料的性質(zhì)，加工余量的大小，砂輪和工件接觸面積的大小等來選擇。砂輪的組織都由砂輪制造廠根據(jù)砂輪類型設(shè)計配方?jīng)Q定，一般均為4～6號組織，不需要使用者選擇。

2.6形狀與尺寸的選擇

砂輪形狀和尺寸的選擇，主要與被加工工件的形狀、尺寸及磨床型號有關(guān)。

（1）在各種形狀的砂輪中，以平行砂輪應(yīng)用最廣。如軸承套圈外圓磨削，內(nèi)圓磨削等工序都采用平行砂輪。

（2）在可能的條件下，砂輪外徑應(yīng)盡可能選得大一些，以提高砂輪圓周速度，從而獲得較細的表面粗糙度和較高的生產(chǎn)效率。在有縱向進給的磨床上選用寬度較大的砂輪，也可獲得同樣的效果，如寬砂輪無心磨削等。

2.7砂輪強度的選擇

在實際生產(chǎn)中，一般都采用工作速度為30～35m/s的砂輪，使用時必須注意檢驗砂輪實際圓周速度是否超過了砂輪的工作速度。

3.結(jié)束語

砂輪質(zhì)量的好壞對磨加工工序的質(zhì)量影響很大，只有根據(jù)不同使用狀況科學(xué)、合理地選用砂輪才能提高零件磨加工后的質(zhì)量，從而提升軸承整體質(zhì)量效果。 [科]