磨具介绍-051012
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磨具介绍
一、磨具基础
1、磨具的分类
磨具按其原料来源分，有天然磨具和人造磨具两类。
机械工业中常用的天然磨具只有油石。
人造磨具按基本形状和结构特征区分，有砂轮、磨头、油石，砂瓦(以上统称固结磨具)和涂附磨具五类。
此外，习惯上也把研磨剂列为磨具的一类。
固结磨具按所用磨料的不同，可分为普通磨料固结磨具和超硬磨料固结磨具。
前者用刚玉和碳化硅等普通磨料，后者用金刚石和立方氮化硼等超硬磨料制成。
此外，还有一些特殊品种，如烧结刚玉磨具等。
2、磨具组成要素
普通磨料固结磨具是由结合剂将普通磨料固结成一定形状，并具有一定强度的磨具。
一般由磨料、结合剂和气孔构成，这三部分常称为固结磨具的三要素。
磨料在磨具中起切削作用。
结合剂是把松散的磨料固结成磨具的材料，有无机的和有机的两类。
无机结合剂有陶瓷、菱苦土和硅酸钠等；有机的有树脂、橡胶和虫胶等。
其中最常用的是陶瓷、树脂和橡胶结合剂。
气孔在磨削时对磨屑起容屑和排屑作用，并可容纳冷却液，有助于磨削热量的散逸。
为满足某些特殊加工要求，气孔内还可以浸渍某些填充剂，如硫黄和石蜡等，以改善磨具的使用性能。
这种填充剂，也被称为磨具的第四要素。
3、磨具特征
磨具的主要特征包括磨料、粒度、硬度、组织和结合剂等五个因素。
根据不同用途进行适当的选择可直接提高加工质量和生产效率。
磨料
磨具使用的磨料主要有棕刚玉、白刚玉、黑碳化硅和绿碳化硅等。
棕刚玉韧性高，适宜磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等抗张强度高的材料。
白刚玉比棕刚玉有较高的硬度，切削性能较好，适于淬火钢、高碳钢、高速工具等材料的精磨工序。
黑碳化硅硬度高，性脆而锋利，适于磨削、切割抗张强度低的材料，如：铸铁、玻璃、陶瓷、石料、耐火物等。
绿碳化硅较黑硅化硅纯度高。
适于磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玛瑙等硬脆材料。
粒度
粒度的选择主要取决于对工件表面的加工精度和生产效率的要求。
粗粒度及中等粒度的磨具适用于粗加工及半精加工，而细粒度磨具，则应用于精加工及超精加工。
被磨削的物理机械性能也系决定粒度的因素，硬度低，延展性及韧性大的材料宜用粗粒度磨具加工，而硬度高性脆的材料宜用细粒度的磨具。
组织
磨具的组织指组成磨具的磨料，结合剂和气孔三者的体积比例关系。
磨料少、气孔率大称为松组织，反之为紧密组织。
紧密组织的磨具，宜用于精磨，成型磨及加工留间小而
表面光洁度要求高的工件。
中等组织的磨具广泛用于一般留量工件的磨削工作。
松组织的磨具适用于平面，内圆等接触面大的磨削加工及磨削膨胀敏感的工件及软质材料的工件。
硬度
磨具表面的磨料被结合剂固定在一起的强度。
或在外力作用下，脱落的难易程度，称为磨具的硬度。
磨具的硬度主要取决于结合剂加入量的多少和磨具的密度，磨粒容易脱落的表示磨具硬度低；反之，表示硬度高。
硬度的等级一般分为超软、软、中软、中、中硬、硬和超硬七大级，从这些等级中还可再细分出若干小级。
在磨削加工中，若被磨工件的材质硬度高，一般选用硬度低的磨具；反之，则选用硬度高的磨具。
现在，磨料的硬度多用显微硬度表示。
显微硬度是一种压入硬度，反映被测物体对抗另一硬物体压入的能力。
测量的仪器是显微硬度计，它实际上是一台设有加负荷装置带有目镜测微器的显微镜。
测定之前，先要将待测磨料制成反光磨片试样，置于显微硬度计的载物台上，通过加负荷装置对四棱锥形的金刚石压头加压。
负荷的大小可根据待测材料的硬度不同而增减。
金刚石压头压入试样后，在试样表面上产生一个凹坑。
把显微镜十字丝对准凹坑，用目镜测微器测量凹坑对角线长度。
根据所加负荷及凹坑对角线长度就可计算出所测物质的显微硬度值。
由于所用金刚石压头的形状不同，显微硬度又分为维氏(Vickers)显微硬度在努普(Knoop)显微硬度四种。
维氏显微硬度是用对象为130°的金刚石四棱锥作压入头，其值按下式计算：HV＝18.18 P/ d2
式中：HV－维氏硬度，Mpa；
d－凹坑对角线长度，mm。
努普硬度是用对棱角为170°30′和130°的金刚
石四棱锥作压入头，其值按下式计算：HK=139.54·P/L2
式中：HK－努普硬度，Mpa；P－荷重，kg；L－凹坑
对角线长度，mm。
我国和欧洲各国采用维氏硬度，美
国则采用努普硬度。
兆帕(MPa)是显微硬度的法定计量
单位，而kg/mm2
间的换算公式为1kg/mm2=9.80665Mpa。
常用磨料的显
微硬度见下表。
再细分数等，用组织号来区分。
磨具组织号越大，磨料在磨具中所占的体积百分率越小，磨粒之间的间隙越宽，表示组织越松。
反之，组织号越小表示组织越紧。
较松组织的磨具使用时不易钝化，在磨削过程中发热少，能减少工件的发热变形和烧伤。
较紧组织的磨具磨粒不易脱落，有利于保持磨具的几何形状。
磨具的组织只在制造时按磨具配方予以控制，一般不
作测定。
二、涂附磨具
涂附磨具是粘结剂将磨料粘结在布、纸等可挠性材料上而制成的可以进行研磨和抛光的工具。
它与砂轮、砂瓦、油石、磨头、研磨膏一起，构成了磨具的六大品种。
涂附磨具由三大部分组成：基体、磨料和粘结剂，又称三要素。
从涂附磨具的剖面图能清楚地看到涂附磨具的结构。
基体
基体是磨料和粘结剂的承载体，它是涂附磨具有可挠性的主导因素。
涂附磨具的基体主要有：布、纸、纤维和复合基体、无纺布等种类，基体在制造磨具之前，必须经过专门处理，必须经过专门处理，基体的性能与其本身的种类有关，而且还与被处理的方法有关。
基体处理是通过基体处理剂来改善和提高基体的物理机械性能，满足涂胶植砂和磨削使用的工艺过程。
一般基体处理可分为非耐水处理和耐水处理两大类，根据磨削条件不同，还可以对基体进行柔软处理、耐高渗处理、耐油处理及静电处理等。
磨料
磨料是起磨削作用的部分，常用的有刚玉、碳化硅、天然金刚砂等。
磨料粒度及组成符合涂附磨具用磨料国标。
植砂密度
植砂密度对涂附磨具的质量和使用性能也是一个重要因素，它表示单位面积基体上磨料的疏密程度。
粘结剂
粘结剂将磨料与基体牢固地粘结一起，它可以为底胶、复胶和基体处理剂。
涂附磨具作为研磨抛光工具，它的性能主要由下列因素来决定：基体、基体处理、磨料、粒度、植砂、密度、粘结剂、粘结强度、超涂层及形状尺寸等。
三、固结磨具油石的材料及应用
（上表来源于兴化市油石厂生产的油石各成分的应用范围）。
