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电镀结合剂是一种结合强度更高的结合剂,一般将单层或多层磨粒用电镀方法镀在金属基体上,该种结合剂磨具工作表面上单位面积的磨粒数比其它几种结合剂高得多,而且磨粒都裸露出结合剂表面,因而切削锋利,磨削效率高。但受镀层厚度限制,磨具总的使用寿命不高,一般用于特殊用途加工,如成型磨削用磨具、小磨头、套料刀、电镀铰刀、锉刀等。随着技术水平的不断进步,立方氮化硼电镀金属结合剂磨具的应用在日益扩大,特别在加工各种钢类零件的小孔、型腔时更为突出,不仅磨削效率高,经济性好,还可获得较好的形状精度。青铜结合剂磨具是以铜粉、锡粉为主要材料和补充改善其性能的其它材料充分混和,再将磨料加入其中混合均匀,然后置于模具中压制成型,烧结而成。该种磨具的结合剂和磨粒的结合强度高,耐磨性好,磨损小,所以使用寿命长,而且能够保持良好的形状,故能承受较大的负荷。但缺点是自砺性差,表面容易堵塞,发热大,修整也十分困难。主要用于玻璃、陶瓷、石材、建材、混凝土、半导体材料等非金属材料的粗磨、精磨和切割工序,少量用于硬质合金、复合超硬材料的磨削加工,以及成型磨削和各种珩磨、电解磨削等。
(1)磨料及其选择磨料是制造砂轮的主要原料,它担负着切削工作。因此,磨料必须锋利,并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。
系别 | 名称 | 代号 | 主要成分 | 显微硬度(HV) | 颜色 | 特性 | 适用范围 |
氧化物系 | 棕刚玉 | A | AL2O3 91-96% | 2200-2288 | 棕褐色 | 硬度高,韧性好,价格便宜 | 磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜 |
| 白钢玉 | WA | AL2O397-99% | 2200-2300 | 白色 | 磨削淬硬的碳钢、高速钢 |
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碳化物系 | 黑碳化硅 | SiC | SiC>95% | 2840-3320 | 黑色带光泽 | 硬度高于钢玉,性脆而锋利,有良好的导热性和导电性 | 磨削铸铁、黄铜、铝及非金属 |
绿碳化硅 | 绿碳化硅 | GC | 3280-3400 |
| 绿色 | 优良的导电性 |
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高硬磨料 | 立方氮化硼 | CBN | 立方氮化硼 | 8000-9000 | 黑色 | 硬度仅次于金刚石,耐磨性和导电性好,发热量小 | 磨削硬质合金、不锈钢、高合金钢等难加工材料 |
| 人造金刚石 | MBD | 碳结晶体 | 10000 | 乳白色 | 硬度极高,韧性很差,价格昂贵 |
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表1常用磨料
注:括号内的代号是旧标准代号。
(2)粒度及其选择粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大
外圆磨砂轮
于40μm的磨料,称为磨粒。用筛选法分级,粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 #的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长
超硬磨具
度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40μm的磨料,称为微粉。用显微测量法分级,用W和后面的数字表示粒度号,其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20μm。各种粒度号的磨粒尺寸见表2。
磨粒 | 磨粒 | 微粉 |
| ||
粒度号 | 颗粒尺寸(um) | 粒度号 | 颗粒尺寸(um) | 粒度号 | 颗粒尺寸(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磨料粒度号及其颗粒尺寸
注:比14 #粗的磨粒及比W3.5细的微粉很少使用,表中未列出。
磨料粒度的选择,主要与加工表面粗糙度和生产率有关。
粗磨时,磨削余量大,要求的表面粗糙度值较大,应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大,磨削深度可较大,砂轮不易堵塞和发热。精磨时,余量较小,要求粗糙度值较低,可选取较细磨粒。一般来说,磨粒愈细,磨削表面粗糙度愈好。
不同粒度砂轮的使用范围[1]
粒度号 | 颗粒尺寸范围/μm | 适用范围 | 粒度号 | 颗粒尺寸范围/μm | 适用范围 |
12-36 | 2000-1600 500-400 | 粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 | W40-20 | 40-28 20-14 | 精磨、超精磨、螺纹磨、珩磨 |
46-80 | 400-315 200-160 | 粗磨、半精磨、精磨 | W14-10 | 14-10 10-7 | 精磨、精细磨、超精磨、镜面磨 |
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、镜面磨、制作研磨剂等 |
砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、性能及用途见表4。
种类 | 代号 | 性能 | 用途 |
陶瓷 | V | 耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、易保持轮廓、弹性差 | 应用广泛,适用于v<35m/s的各种成形磨削、磨齿轮、磨螺纹等 |
树脂 | B | 强度高、弹性大、耐冲击、坚固性和耐热性差、气孔率小 | 适用于v>50m/s的高速磨削,可制成薄片砂轮,用于磨槽、切割等 |
橡胶 | R | 强度和弹性更高、气孔率小、耐热性差、磨粒易脱落 | 适用于无心磨的砂轮和导轮、开槽和切割的薄片砂轮、抛光砂轮等 |
金属 | M | 韧性和成形性好、强度大、但自锐性差 | 可制造各种金刚石磨具 |
表4常用结合剂