什么是砂轮?

[拼音]：shalun

[外文]：grinding wheel

用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，适于加工各种金属和非金属材料。砂轮的种类繁多，不同砂轮可分别对工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨，以及切断和开槽等。按各种形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织和结合剂等进行不同的组合，砂轮的品种规格多达20万个左右。砂轮的尺寸范围很大，如用于磨零件内孔和牙齿的电镀金属结合剂超硬磨料砂轮，最小外径为 0.5毫米；用于大型曲轴磨削的陶瓷结合剂普通磨料砂轮，最大外径为2000毫米；用于半导体材料如硅片等的切断和开槽的电镀金属结合剂金刚石超薄砂轮，最薄为0.03毫米;用于无心磨削的陶瓷结合剂砂轮，整体最厚可达600毫米。

砂轮按所用磨料不同，分为普通磨料（刚玉和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮两类（见彩图）。普通磨料砂轮的特征有形状、外径、厚度、乳径、磨料、粒度、硬度、结合剂和组织。超硬磨料砂轮的特征中不标示"组织"，而以浓度表示磨料含量的多少。

常用砂轮的形状有20余种(图1)。除磨料外，对砂轮性能起主要作用的是结合剂，它影响砂轮的硬度、强度和磨削性能，常用的有陶瓷结合剂、树脂结合剂和橡胶结合剂。相应的砂轮为陶瓷砂轮、树脂砂轮和橡胶砂轮。

（1）陶瓷砂轮:用陶瓷结合剂制作的砂轮，具有良好的化学稳定性，加工时可采用各种切削液，也可进行干磨。陶瓷砂轮广泛用于平面、内外圆磨削，并适用于成形磨削和工具、螺纹、齿轮、曲轴等的磨削。陶瓷砂轮还可制成高速砂轮，以用于高速磨削，工作速度高达125米／秒，缓进给强力磨削陶瓷砂轮， 一次切深可达20～30毫米。陶瓷砂轮性脆，不适于在恶劣的冲击或重负荷条件下工作。

（2）树脂砂轮:用树脂结合剂制作的砂轮。树脂硬化温度低，收缩率小，可制成多种复杂形状的砂轮，并可埋入金属环和玻璃丝网布等补强材料，故砂轮回转强度高，能在重负荷或冲击力大的恶劣条件下工作。如高速重负荷砂轮的速度达80米／秒，负荷一般高至9800牛。树脂具有一定d性，用它制成的镜面磨削砂轮可使工件获得小的表面粗糙度。利用树脂硬化前的可塑性，还可制成0.5毫米或更薄的切断或开槽砂轮。 树脂砂轮化学稳定性差，不适于采用含碱性的切削液。

（3）橡胶砂轮:用橡胶结合剂制作的砂轮。它具有良好的d性，主要用于表面抛光(如柔软抛光砂轮)、轴承滚道和锥面磨削，也用作无心磨导轮等，还可制成薄片砂轮，用于切断或开槽。

此外还有菱苦土砂轮和虫胶砂轮。菱苦土砂轮由氧化镁（煅烧菱苦土）、氯化镁溶液与磨料混合、压制或浇注成型，在40℃左右硬化而成，主要用于刀具刃磨、安全刀片粗磨等。虫胶砂轮用虫胶与磨料混合制成，可用于要求表面粗糙度小的场合。这两种砂轮适用性不广，且大多可用树脂砂轮代替。

用金刚石或立方氮化硼磨料制成的砂轮，一般由基体、过渡层和超硬磨料层3部分构成。超硬磨料砂轮的特征与普通磨料砂轮大体相同，但它不标示"组织"，而以"浓度"表示磨料含量的多少。图2为这种砂轮的横断面形状简图。超硬磨料砂轮用的结合剂有金属、树脂、陶瓷和电镀金属等。

（1）金刚石砂轮:金刚石具有最高硬度，因而金刚石砂轮磨削效率高，磨耗小，使用寿命长，能经常保持锋利，不致使被加工表面出现裂纹和烧伤，加工精度高，表面光洁，适于磨削硬质合金、陶瓷、光学玻璃、玛瑙、宝石、半导体材料、石材和耐火材料等硬度高、脆性大的金属和非金属材料。

（2）立方氮化硼砂轮:立方氮化硼硬度略低于金刚石，对铁族金属的化学惰性好， 因而适于磨削硬度高、韧性也高的钢铁材料，如工模具钢、合金钢、耐热钢、不锈钢、球墨铸铁及部分镍基和钴基合金等。

砂轮回转时在离心力作用下抵抗破裂的能力。由于砂轮的抗张强度比抗压或抗弯强度低，通常只测定砂轮的抗张强度，其大小主要决定于结合剂的性能和用量、成型密度和焙烧温度等。当砂轮因高速回转而沿孔径产生的切线应力达到其本身临界抗张强度时，砂轮就会破裂，这时的回转速度称为砂轮的破裂速度。最低破裂速度应为砂轮允许最高工作速度的1.8～2倍。为保证砂轮安全工作，砂轮必须通过回转试验。试验速度应为砂轮允许最高工作速度的1.5～1.6倍。为便于使用，砂轮只标记允许的最高工作速度(转／分或米／秒)。砂轮使用时必须有安全防护装置。

砂轮的实际旋转轴线与其通过质量中心的旋转轴线平行偏离的状态，称为砂轮静不平衡。这通常是由于砂轮密度不均、两端面不平行或孔与外圆有同轴度偏差等造成的。它会引起机床振动、主轴和轴承磨损加快、砂轮磨损不均和工件表面质量恶化等。因此，外径大于200毫米的砂轮或外径小于200毫米但有特殊要求的砂轮，必须进行静平衡试验。砂轮在使用前装上法兰盘后还须作配重平衡。

参考文章

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