新型無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在磨具中的應(yīng)用.doc

新型無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在磨具中的應(yīng)用一、無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑簡(jiǎn)介無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑是由陜西德謙科技有限公司研發(fā)、生產(chǎn)，并首次把“雜化”概念植入磨具生產(chǎn)行業(yè)的新型無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑，徹底改變了磨具生產(chǎn)中高耗能、重污染的落后生產(chǎn)工藝和材料結(jié)構(gòu)，大大提高了磨料使用水平和產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)，也為磨具新產(chǎn)品的拓展提供了廣闊的空間。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑應(yīng)用在磨具行業(yè)具有以下突出特點(diǎn)：1、高質(zhì)高能：無(wú)機(jī)合成，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，粘結(jié)性強(qiáng)、強(qiáng)度高、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小；該材料不僅具有無(wú)機(jī)材料的特性，也具有一定有機(jī)材料的特性，打破了傳統(tǒng)的陶瓷磨具和樹(shù)脂磨具的界限。2、節(jié)能環(huán)保：無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在磨具的生產(chǎn)和使用過(guò)程中無(wú)有毒有害氣體產(chǎn)生，該結(jié)合劑的固化穩(wěn)定僅需120-180（根據(jù)生產(chǎn)磨具的種類不同而確定溫度；固化時(shí)間為短），極大的節(jié)約了能源，顯著的提高了生產(chǎn)效率。3、無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑固化后形成以Si、Al、O、P、N為主鏈、以共價(jià)鍵和離子鍵相連的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其斷裂能高達(dá)1500J/，能夠滿足磨具高速旋轉(zhuǎn)時(shí)強(qiáng)大離心力作用下磨具不會(huì)產(chǎn)生破裂的強(qiáng)度要求；該結(jié)合劑即可生產(chǎn)超軟磨具、普通磨具，又可生產(chǎn)超硬、超高速磨具。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，用該結(jié)合劑生產(chǎn)的普通磨具回轉(zhuǎn)速度已超過(guò)130m/s以上；生產(chǎn)的超軟磨具也能經(jīng)受高速回轉(zhuǎn)；因其固化溫度低，以“雜化”概念改變生產(chǎn)工藝，可生產(chǎn)250m/s以上的高速磨具。4、獨(dú)特功能：無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑可生產(chǎn)精磨磨具，由于該材料的結(jié)構(gòu)中含有鋁氧四面體，在磨削過(guò)程中，這部分鋁氧四面體具有潤(rùn)滑作用，使工件表面的光潔度極佳。5、使用無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑生產(chǎn)磨具，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝、設(shè)備基本相同，無(wú)需大的技改投資。二、無(wú)機(jī)高分子礦物聚合物結(jié)合劑在磨料中的應(yīng)用高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個(gè)分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學(xué)，但其制造和研究的對(duì)象都是大分子，即由若干原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬(wàn)甚至上百萬(wàn)質(zhì)量的、最大伸直長(zhǎng)度可達(dá)毫米量級(jí)的長(zhǎng)鏈分子，稱為高分子、大分子或聚合物。既然高分子化學(xué)是制造和研究大分子的科學(xué)，對(duì)制造大分子的反應(yīng)和方法的研究，顯然是高分子化學(xué)的最基本的研究?jī)?nèi)容。雜化一詞源自生物學(xué)不同物種雜交后產(chǎn)生物種優(yōu)勢(shì)，乃自然進(jìn)化之根本。取不同材料之優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)產(chǎn)生新材料，且材料性能差別越大，雜化優(yōu)勢(shì)越明顯。從不同有機(jī)/無(wú)機(jī)樹(shù)脂改性到有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料，從分子結(jié)構(gòu)到納米結(jié)構(gòu)乃至共混體和復(fù)合材料。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑的化學(xué)組成份為類聚合鋁硅酸鹽，由Si、Al、O、P、N為主鏈，引入CH3-、C-C6H6-、NH2-、CH2=CH-元素或基團(tuán)等鏈節(jié)通過(guò)共價(jià)鍵或離子鍵構(gòu)成的，其聚合物縮聚成高分子，聚合度較高。無(wú)機(jī)高分子聚合材料是通過(guò)對(duì)新型無(wú)機(jī)高分子聚合物合成、規(guī)律及性能的研究，采用納米籠技術(shù)設(shè)計(jì)，利用無(wú)機(jī)高化學(xué)活性組分的化合物作為前驅(qū)體在堿（酸）催化劑的存在下，在液體化學(xué)中溶解絡(luò)合、分散遷移、自組裝配位橋聯(lián)，在能量動(dòng)態(tài)反應(yīng)機(jī)理控制過(guò)程中分離和表征出大量的中間態(tài)產(chǎn)物，從而獲得具有良好的力學(xué)性能和物理形態(tài)上呈三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的化學(xué)穩(wěn)定性。其特性具有有機(jī)高聚物的鍵接結(jié)構(gòu)，故而無(wú)機(jī)高分子聚合結(jié)合劑有有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物的共同特點(diǎn)。其性能與陶瓷相近或更高。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑的特征是“雜化粘合”，因?yàn)樗鼈冸m然具有玻璃態(tài)、陶瓷基和有機(jī)粘合劑的某些特征，但是仍有不同，在制備粘合磨料制品方面，它們比常規(guī)的玻璃態(tài)、陶瓷基粘合劑具有很明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先具有重要意義的是它們可在遠(yuǎn)低于玻璃態(tài)、陶瓷基粘合劑的較低的溫度下形成(這一點(diǎn)與有機(jī)粘合劑相同)，而且具有均勻的組成，形成對(duì)照的是，玻璃態(tài)、陶瓷基粘合劑必須在其熔化溫度下形成，并保持于該溫度以便其流動(dòng)，從而覆蓋磨粒形成粘合體。但是，無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑的結(jié)構(gòu)在相當(dāng)程度上，具有玻璃態(tài)、陶瓷基的粘合高強(qiáng)度和硬度甚至更高。在這點(diǎn)上，它們與常規(guī)有機(jī)粘合劑又有不同，有機(jī)聚合物可以是熱固性樹(shù)脂，例如，苯酚/甲醛、尿素/甲醛或環(huán)氧樹(shù)脂；也可以是輻射固化的樹(shù)脂，例如丙烯酸化的聚氨酯、丙烯酸化的環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸化的聚酯或這些化合物的幾種，它們?cè)跊](méi)有或有催化劑活化、增強(qiáng)轉(zhuǎn)換的情況下，在可見(jiàn)光、紫外線或電子束輻射時(shí)，可形成高度交聯(lián)的剛性聚合物。常規(guī)有機(jī)粘合劑的模量小而脆性較大，因此，從無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在磨料生產(chǎn)中的較低形成溫度的角度考慮，用無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑代替常規(guī)的玻璃態(tài)、陶瓷基粘合劑，由于處理溫度較低，故而就能夠采用許多先進(jìn)技術(shù)，例如可將不能用于玻璃態(tài)、陶瓷基粘合制品中的活性填料加入到這種粘合劑中。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑體系可通過(guò)加入使用的活性填料來(lái)改性，一般如黃鐵礦、氧化鋁、硫磺或有機(jī)研磨助劑，只要它們?cè)谛纬傻臏囟认路€(wěn)定，也可以是無(wú)機(jī)填料，例如礦物顏料或玻璃、陶瓷微珠，其主要目的是有助于在最終的粘合磨料制品中形成所要求的孔隙或結(jié)構(gòu)，填料以5-10%為佳。其次，除了這些優(yōu)點(diǎn)外，與有機(jī)粘合劑的制品相比，無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑的磨料制品具有工作熱穩(wěn)定性和使用溫度高的優(yōu)點(diǎn)；另外，無(wú)機(jī)高分子礦物聚合物結(jié)合劑的磨料制品其熱處理的溫度較低，而在此溫度下，一般的熱塑性有機(jī)樹(shù)脂不會(huì)改性或降解，故使得能通過(guò)加入某些有機(jī)聚合物而使玻璃態(tài)、陶瓷基粘合相關(guān)的某種脆性變得適中；又由于無(wú)機(jī)高分子礦物聚合物結(jié)合劑與玻璃態(tài)、陶瓷基粘合劑不同，它可在不使熱塑性聚合物降解的溫度下交鏈，因此，用無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑就可加入合適的增強(qiáng)或改性的熱塑性聚合物，包括聚烯烴、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和聚酯等有機(jī)物，這種能夠加入粘合劑中的增強(qiáng)和改性的熱塑性聚合物的量最大是無(wú)機(jī)粘合劑總量的20%，從而，可根據(jù)要制成制品用途的需要，量身“定制”粘合劑的物理性質(zhì)，因此，無(wú)機(jī)高分子礦物聚合物膠粘材料在磨料磨具中的使用真是“雜化”的。目前，很少發(fā)現(xiàn)用無(wú)機(jī)高分子聚合物在較低溫度下生產(chǎn)的磨料磨具，這個(gè)應(yīng)用不但開(kāi)拓了玻璃態(tài)、陶瓷基粘合磨料制品和樹(shù)脂基粘合磨料制品應(yīng)用范圍的可能性，同時(shí)也改善了粘合磨料制品的性能，能夠通過(guò)改變粘合劑的配合、溫度曲線的控制和生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)，從而得到高性能、低損耗的磨具產(chǎn)品。總之，無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑使用“雜化”不能妥貼的歸入玻璃態(tài)、陶瓷基或有機(jī)粘合劑類型，玻璃態(tài)、陶瓷基正如其名字的含義所指的那樣，它需要熔化并流動(dòng)才能覆蓋磨粒，形成連接鄰近磨粒的粘合體，在冷卻固化后將這些結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，因此，玻璃態(tài)、陶瓷基粘合材料是在高溫下形成，而且形成的時(shí)間較長(zhǎng)。然而，這種制品很剛硬，在精密研磨中尤為有效，有機(jī)粘合的材料在低得多的溫度下形成，而無(wú)機(jī)高分子礦物聚合物結(jié)合劑是具有兩者的共同優(yōu)點(diǎn)且能夠在較低溫度下形成并交鏈變硬的聚合物材料，其產(chǎn)品性能具有兩者的共同優(yōu)點(diǎn)，這樣為以后開(kāi)發(fā)新的磨料產(chǎn)品提供了必要的前提條件。三、無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在砂輪應(yīng)用中工藝的重要性無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在砂輪的應(yīng)用中存在“形態(tài)效應(yīng)”、“活性效應(yīng)”和“微集料效應(yīng)”三項(xiàng)基本效應(yīng)。所謂形態(tài)效應(yīng)，泛指各種應(yīng)用于砂輪生產(chǎn)中的磨料顆粒，由其顆粒的外觀形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)、顆粒級(jí)配等物理性狀所產(chǎn)生的效應(yīng)。所謂活性效應(yīng)，是指無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑和磨粒摻合料之間的活性成分所產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)。所謂微集料效應(yīng)，是指無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑均勻分布于磨料的基相中，就象微細(xì)集料一樣，改善摻和后混合料的結(jié)構(gòu)和性能。實(shí)際上，上述三種基本效應(yīng)是水性無(wú)機(jī)結(jié)合劑摻合在磨料中的作用形式，不僅磨料如此，其它礦物摻合料也是如此，差別僅僅是作用程度的不同?；钚孕?yīng)是摻合磨料在砂輪中作用的一個(gè)重要組成部分。無(wú)機(jī)結(jié)合劑之所在砂輪中可以得到應(yīng)用，就是因?yàn)樗哂幸欢ǖ姆磻?yīng)能力，形成類似于陶瓷的產(chǎn)物，這些反應(yīng)產(chǎn)物使砂輪材料的結(jié)構(gòu)得到改善。勿容置疑，活性效應(yīng)是無(wú)機(jī)結(jié)合劑摻合料對(duì)砂輪材料性能貢獻(xiàn)的一個(gè)重要方面?；钚孕?yīng)是微集料效應(yīng)發(fā)揮的基本保證。無(wú)機(jī)結(jié)合劑與磨料的微集料效應(yīng)來(lái)自于三個(gè)方面:一是這些磨料顆粒本身具有較高的強(qiáng)度；二是這些磨料顆粒與水化產(chǎn)物之間具有較好的粘結(jié)性能；三是這些磨料顆粒在無(wú)機(jī)結(jié)合劑中分散狀態(tài)良好，借助于合理的攪拌、加熱、拌合磨料均勻性的改善，有助于磨料中孔隙的填充與“細(xì)化”。其中磨料顆粒與無(wú)機(jī)結(jié)合劑之間具有較好的粘結(jié)性能是其它兩者的基礎(chǔ)。只有當(dāng)磨料微集料顆粒與無(wú)機(jī)結(jié)合劑組織結(jié)構(gòu)均勻并緊密結(jié)合時(shí)它較高的自身強(qiáng)度才能發(fā)揮作用，使孔隙化的效果得以體現(xiàn)。只有在這一前提下，它優(yōu)越的性能才能得到利用和發(fā)揮。磨料顆粒的界面反應(yīng)是提高其界面性能的一個(gè)重要途徑。因此，無(wú)機(jī)結(jié)合劑活性效應(yīng)的發(fā)揮是微集料效應(yīng)發(fā)揮的前提和保證?；钚孕?yīng)是形態(tài)效應(yīng)作用效果的延續(xù)。磨料的形態(tài)效應(yīng)僅僅決定了無(wú)機(jī)結(jié)合劑材料沒(méi)有拌合的初始結(jié)構(gòu)，隨著磨料和無(wú)機(jī)結(jié)合劑摻合料在攪拌和加熱的合理工藝下各種反應(yīng)的進(jìn)行，可以使摻合后材料的結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步的改善，而這些反應(yīng)的程度和速度則取決于它的活性效應(yīng)。從對(duì)其的影響上看，活性效應(yīng)是形態(tài)效應(yīng)的延續(xù)和發(fā)展，它使摻合料的性能得到進(jìn)一步的改善。由此可見(jiàn)，如何在生產(chǎn)工藝的控制過(guò)程中充分挖掘磨料和無(wú)機(jī)結(jié)合劑摻合料的活性潛力，對(duì)產(chǎn)品性能有著特別重要的意義。同時(shí)，也應(yīng)該看到，磨料和無(wú)機(jī)結(jié)合劑摻合料在砂輪生產(chǎn)中的作用是由三個(gè)效應(yīng)組成的，為此，只有在合理的工藝下才能在挖掘它的活性效應(yīng)潛力的同時(shí)，也同時(shí)也兼顧了其它效應(yīng)。四、無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在砂輪生產(chǎn)過(guò)程中的工藝要點(diǎn)1、按配方稱取磨料、結(jié)合劑、填料（硅灰石粉）、助劑（蜂蜜或紅糖）；其中助劑可以不加，加助劑時(shí)只需加到結(jié)合劑中攪勻。2、把磨料和填料在混料鍋內(nèi)攪拌均勻后加入結(jié)合劑和助劑的混合料，攪拌均勻后加熱風(fēng)攪拌。3、熱風(fēng)溫度控制在70左右，風(fēng)量大小根據(jù)工業(yè)化生產(chǎn)量的大小及攪拌速度現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，速度的大小根據(jù)樹(shù)脂結(jié)合劑的用量多少生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整；通熱風(fēng)攪拌至結(jié)團(tuán)、拉絲后35分鐘后停止熱風(fēng)，高速攪拌至形成松散料。4、磨具的加熱參考曲線：70、90、95、100、120、150180在每個(gè)溫控點(diǎn)的控溫時(shí)間以磨具內(nèi)的自由狀態(tài)水（或結(jié)合水）也大部分蒸發(fā)掉為基準(zhǔn)。應(yīng)注意不要使溫度高于起蒸汽時(shí)的溫度，以免最終燒結(jié)成的磨具起鼓。每一溫控點(diǎn)干燥過(guò)程都除去無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑中90以上的自由狀態(tài)水（或反應(yīng)的結(jié)合水），干燥后的磨具結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度很高。新型、高效、專用、重負(fù)荷強(qiáng)力和精密無(wú)機(jī)高分子磨具的制作高效磨削加工技術(shù)是先進(jìn)的制造技術(shù)必要條件，徹底解決了傳統(tǒng)磨削加工高精度、低效率的加工局限，在獲得高效率，高精度的同時(shí)，又能對(duì)各種材料和形狀進(jìn)行高表面完整性加工并降低成本。在我國(guó)現(xiàn)有條件下，大力加強(qiáng)高效磨削加工技術(shù)的研究、推廣和應(yīng)用，對(duì)提高我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的加工水平和加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有十分重要的意義。如今超硬材料的應(yīng)用日益廣泛，實(shí)施高速高效磨削是加工超硬材料和難切材料的優(yōu)選加工工藝。由于超硬磨料磨具的應(yīng)用，高速、大功率精密機(jī)床及數(shù)控技術(shù)發(fā)展、新型磨削液和砂輪修整等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、高速超高速磨削和高效率磨削技術(shù)應(yīng)用、磨削自動(dòng)化和智能化等技術(shù)的發(fā)展，使高效率磨粒加工在機(jī)械制造領(lǐng)域具有更加重要的地位，具有很好的發(fā)展前景。高效磨削砂輪應(yīng)具有好的耐磨性，高的動(dòng)平衡精度，抗裂性，良好的阻尼特性，高的剛度和良好的導(dǎo)熱性，而且其機(jī)械強(qiáng)度必須能承受高效磨削時(shí)的切削力等。高效磨削砂輪可以使用剛玉、碳化硅、CBN、金剛石磨料。在合適的結(jié)合劑和先進(jìn)的制造工藝條件下，生產(chǎn)的磨具使用速度可達(dá)125m/s?，F(xiàn)有的陶瓷結(jié)合劑砂輪耐水、耐油、耐酸、耐堿的腐蝕，能保持正確的幾何形狀。氣孔率大，磨削率高，強(qiáng)度較大，韌性、彈性、抗振性差，不能承受側(cè)向力，V輪35m/s 的磨削，這種結(jié)合劑應(yīng)用最廣，能制成各種磨具，適用于成形磨削和磨螺紋、齒輪、曲軸等?，F(xiàn)有的樹(shù)脂結(jié)合劑強(qiáng)度大并富有彈性，不怕沖擊，能在高速下工作。有摩擦拋光作用，但堅(jiān)固性和耐熱性比陶瓷結(jié)合劑差，不耐酸、堿，氣孔率小，易堵塞；V輪50m/s的高速磨削，能制成薄片砂輪磨槽，刃磨刀具前刀面，高精度磨削。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑磨具強(qiáng)度較高，因此有較高的使用速度，一般適用于高速切割、荒磨、重負(fù)荷磨削；另外無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑磨具有一定的彈性，且結(jié)合劑耐熱性高，磨削自銳性好，這樣與傳統(tǒng)樹(shù)脂結(jié)合劑相比，砂輪的尖角保持性好，形狀保持性好，也適用于精磨，如螺紋磨、成型磨、刃磨；可以說(shuō)無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑既具有陶瓷磨具的性能、也具有樹(shù)脂磨具的性能，同時(shí)也避開(kāi)了它們的缺陷。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具，是在磨削理論基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，把復(fù)合材料的理念引入到磨具的生產(chǎn)來(lái)，下面拋開(kāi)無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑的物理化學(xué)基本原理（1.無(wú)機(jī)高分子材料的晶體化學(xué)2.無(wú)機(jī)高分子材料的熱力學(xué)3.無(wú)機(jī)高分子材料的過(guò)程動(dòng)力學(xué)）以及復(fù)合材料的界面和強(qiáng)韌化機(jī)理的介紹，具體談?wù)劅o(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑在新型、高效、專用、重負(fù)荷強(qiáng)力和精密磨具生產(chǎn)中的應(yīng)用。雖然這一先進(jìn)工藝技術(shù)已逐漸地為一些工具行業(yè)所掌握，但仍有若干具體問(wèn)題尚有待認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究解決。下面就是具體對(duì)無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具的設(shè)計(jì)原則和方法、制作無(wú)機(jī)高分子復(fù)合材料磨具高速重負(fù)荷、荒磨磨具、強(qiáng)力磨削磨具、高效深切磨削、緩進(jìn)給磨削磨具、快速點(diǎn)磨削磨具、高效磨削磨具、主軸及其軸承磨具、高效率磨床磨具、鋼軌打磨磨具、砂帶磨削、陶瓷堆積磨料的工藝方法提一些粗淺的看法。一.無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具的設(shè)計(jì)原則和方法在砂輪設(shè)計(jì)制造中應(yīng)考慮如下幾個(gè)問(wèn)題：首先應(yīng)考慮加工的材料的性能和材料加工表面的精度，然后選擇合適的磨料、粒度以及混合磨料的磨削使用。其次是砂輪工況的各種受力情況、抗沖擊性、速度、溫度、加工材質(zhì)和砂輪使用壽命以及選擇合適的結(jié)合劑、輔料等，并考慮相互間的匹配和科學(xué)的工藝。磨具強(qiáng)度取決于結(jié)合劑性能、磨具制造工藝和磨具規(guī)格?？紤]影響磨具強(qiáng)度的因素有：磨料的種類、粒度，結(jié)合劑種類及性能，磨具的硬度、組織、密度、混料、成型工藝及固化工藝條件，磨具形狀，磨料輪外徑與孔徑之比等。其中在磨具特性及規(guī)格給定之后，結(jié)合劑性能、混料成型工藝及固化工藝條件最重要。另外還有砂輪的磨削比也是一個(gè)重要的參數(shù)。對(duì)上面涉及的因素，下面我們就來(lái)一一談?wù)劊耗ゾ呋w的組合中磨料及磨料粗細(xì)程度和顆粒級(jí)配磨料的粗細(xì)程度是指不同粒徑的磨料，混合在一起后的總體的粗細(xì)程度；顆粒級(jí)配是指不同種類、大小和數(shù)量比例的磨料的組合或搭配情況。磨料是磨具起磨削作用的重要因素，磨料的選擇主要根據(jù)工件材料的性質(zhì)，如硬度、抗張強(qiáng)度、韌性等來(lái)確定，選擇磨具磨料的基本原則是：磨削硬度高的工件材料時(shí)，應(yīng)選擇硬度更高的磨料；磨削抗張強(qiáng)度高的工件材料時(shí)，應(yīng)選用韌性大的磨料；磨削抗張強(qiáng)度低的材料時(shí)，應(yīng)選用較脆或強(qiáng)度高的碳化硅磨料。關(guān)于各種磨料的性能、用途和選擇，這里不作詳談。選擇磨料粒度時(shí)，主要應(yīng)根據(jù)加工精度、表面粗糙度和磨削效率的要求來(lái)選擇。一般原則如下：要求被磨工件粗糙度高，應(yīng)選擇粗粒度；要求表面粗糙度低，應(yīng)選擇細(xì)粒度。工件要求較高的幾何精度和較低的表面粗糙度時(shí)，應(yīng)選擇混合粒度。工件幾何精度要求高，當(dāng)磨料輪與工件接觸面積小時(shí)，應(yīng)選擇細(xì)粒度；接觸面積大時(shí)，選擇粗粒度。工件材質(zhì)硬而脆，應(yīng)選擇細(xì)粒度；工件材料軟而韌，應(yīng)選擇粗粒度。工件的導(dǎo)熱性差，易發(fā)熱變形，易燒傷，應(yīng)選擇較粗粒度。這些問(wèn)題也涉及到磨具的導(dǎo)熱性能、熱容、密度、氣孔等影響磨削的因素。磨料通常分為粗磨料、中磨料、細(xì)磨料和微粉磨料等幾種。 在相同用磨料條件下，微粉磨料的總表面積較大，粗磨料的總表面積較小。在磨具生產(chǎn)中表面需用結(jié)核劑包裹，賦予粘結(jié)強(qiáng)度，磨料子的總表面積愈大，則需要包裹磨料表面的無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑就愈多。一般用粗磨料比用細(xì)磨料所用無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑量少。磨料顆粒級(jí)配，為了使磨削效率提高，不僅要考慮磨具的強(qiáng)度和加工材料，而且還必須確定用那幾種磨料的用量，即磨料的級(jí)配。 磨具在進(jìn)行磨削時(shí)，磨具一方面受到磨削體的沖擊作用，另一方面也受到磨削體的破壞作用，這樣才能才能保證磨具的鋒利度，完成整個(gè)磨削過(guò)程。顯然，在單位時(shí)間內(nèi)，磨削體參與磨削的接觸點(diǎn)越多，即單位時(shí)間內(nèi)參與磨削的磨粒越多，磨削效率越高。當(dāng)磨料一定時(shí)，要增加磨料與磨削體的接觸，則研磨料的尺寸越小越好。但另一方面，要想將磨削工件加工完成磨削，則磨具必須有足夠的沖擊能力才行。磨具的任務(wù)是既要保證足夠的能力對(duì)工件的材料進(jìn)行磨削，而又要保證磨具對(duì)工件磨削到一定的細(xì)度，因此，在其它條件一定的情況下（如磨具強(qiáng)度、磨具速度度等），這個(gè)任務(wù)只有通過(guò)選擇大小適合的磨料和將它們合理配比才能完成。在磨具制作中磨料之間的空隙理論上是由結(jié)合劑包覆磨料之后產(chǎn)生的，為達(dá)到少用無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑用量來(lái)滿足磨具強(qiáng)度、并到達(dá)提高磨削效率的目的，就應(yīng)盡量減小磨料粒之間的空隙。另外一個(gè)沿用的觀念認(rèn)為應(yīng)該澄清的就是人們習(xí)慣于將工件磨削時(shí)發(fā)生燒傷歸于磨料輪的組值太密，缺少足夠的容屑?xì)饪?。氣孔在磨削時(shí)對(duì)磨屑起容屑和排屑作用，并可容納冷卻液，有助于磨削熱量的散逸。為滿足某些特殊加工要求，傳統(tǒng)磨具的氣孔內(nèi)還可以浸漬某些填充劑，如硫黃和石蠟等，以改善磨具的使用性能。這種填充劑，傳統(tǒng)也被稱為磨具的第四要素。這一點(diǎn)并不一定總是正確，因?yàn)楦呦髂ハ鲿r(shí)產(chǎn)生磨屑數(shù)量之多，體積之大絕非小小氣孔所能容納，而超硬磨料磨料輪盡管完全沒(méi)有氣孔。只要將其表面適當(dāng)修銳就能夠很好地工作。如果增大樹(shù)脂磨料輪的氣孔容積比勢(shì)必會(huì)降低其強(qiáng)度，使其過(guò)早磨損，這是得不償失的事。另外，砂輪工作線速度對(duì)產(chǎn)生磨屑數(shù)量的影響比較復(fù)雜，當(dāng)砂輪從28.8m/s提高到33.6m/s時(shí)，速度提高了16%，而堵塞量增加了三倍。因?yàn)樯拜喚€速度的增加使磨粒的最大切深減小，切屑截面積減小，同時(shí)切削次數(shù)和磨削熱增加，這兩個(gè)因數(shù)均使堵塞量增加，但是當(dāng)砂輪線速度高達(dá)一定程度時(shí)(如達(dá)50m/s以上)砂輪的堵塞量反而大降低。對(duì)于各種工件材料來(lái)說(shuō)，各有一定的其堵塞量最小的臨界砂輪速度值。無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具對(duì)這些考慮很少，關(guān)于這些磨削理論將在以后的專項(xiàng)中再作介紹。）至于采取什么方法來(lái)減少高速磨中的燒傷問(wèn)題，下面在具體磨具要素中會(huì)再談到。磨料顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度的定量表示，磨料的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度。用級(jí)配區(qū)表示磨料的級(jí)配，用細(xì)度模數(shù)表示磨料的粗細(xì)。磨料粒度號(hào)及其顆粒尺寸大小 磨 粒磨 粒微 粉粒度號(hào) 顆粒尺寸（m） 粒度號(hào)顆粒尺寸（m）粒度號(hào)顆粒尺寸（m） 14 #1600125070 #250200W40402816 #1250100080 #200160W28282020 #1000800100 #160125W20201424 #800630120 #125100W14141030 #630500150 #10080W1010736 #500400180 #8063W77546 #400315240 #6350W553.560 #315250280 #5040W3.53.52.5磨料的粗細(xì)比表面積（f）磨料的粗細(xì)程度用表示比表面積（f），其計(jì)算公式為 f=(2+3+4+5+6)-51/100比表面積（f）愈大，表示在同種質(zhì)量下磨料愈細(xì)，磨具用磨料的比表面積范圍一般為3.70.7，其中f在3.73.1為粗磨料， f在3.02.3為中磨料， f在2.21.6為細(xì)磨料， f在1.50.7為特細(xì)磨料磨具的堅(jiān)固性：是指磨具在外力、環(huán)境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。選擇磨具硬度時(shí)，主要根據(jù)工件材料的性質(zhì)、磨削方式來(lái)選擇。磨料輪的硬度是指磨料輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。磨料輪的硬度軟，表示磨料輪的磨粒容易脫落，磨料輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。磨料輪的硬度和磨料的硬度是兩個(gè)不同的概念。同一種磨料可以做成不同硬度的磨料輪，它主要決定于結(jié)合劑的性能、數(shù)量以及磨料輪制造的工藝。磨削與切削的顯著差別是磨料輪具有“自銳性”，選擇磨料輪的硬度，實(shí)際上就是選擇磨料輪的自銳性希望還鋒利的磨粒不要太早脫落，也不要磨鈍了還不脫落（磨粒磨損機(jī)理(1)微觀切削磨損機(jī)理(2)多次塑變導(dǎo)致斷裂的磨損機(jī)理(3)微觀斷裂磨損機(jī)理影響磨粒磨損的因素等這里不作介紹）。散粒材料的堆積密度及空隙率堆積密度散粒狀材料在規(guī)定裝填條件下（包括散粒材料中顆粒在自然狀態(tài)下的體積和顆粒之間空隙的體積）的質(zhì)量稱為堆積密度。如白剛玉堆積密度1.531.99g/cm3，顆粒密度為：3.954.0g/cm3。單位g/cm3或kg/m3。 公式： o=m/Vo式中 o堆積密度（g/cm3） m材料的質(zhì)量（g） Vo材料的堆積體積（cm3）單位體積磨料的重量稱為磨料的堆積密度，其單位習(xí)慣上用g/cm3來(lái)表示。磨料的堆積密度直接對(duì)磨具的強(qiáng)度、硬度及切削性能都有一定的影響，另外，它對(duì)磨料的其它性質(zhì)也有一定的影響。 影響磨料堆積密度的因素主要包括磨料的種類、粒度和磨料的破碎方法。一般來(lái)說(shuō)，在相同的條件下，剛玉的堆積密度比碳化硅的大，粗粒度比細(xì)粒度的堆積密度大，等積形磨料的堆積密度比片狀、劍狀的大，用球磨機(jī)加工的磨料的堆積密度比對(duì)輥機(jī)、鄂式破碎機(jī)加工的大。 就磨具的生產(chǎn)而言，用于生產(chǎn)固結(jié)磨具的磨料，其堆積密度應(yīng)盡可能的大，從而使得磨具具有較高的強(qiáng)度、硬度以及良好的切削性能；用于生產(chǎn)涂附磨具的磨料，其堆積密度應(yīng)盡可能的小，這樣可以保證磨具的鋒利性，故而這也是磨具生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)注意的。 磨料的堆積密度可以通過(guò)整形來(lái)改變，用球磨機(jī)整形可提高磨料的堆積密度，用對(duì)輥機(jī)或鄂式破碎機(jī)整形能降低磨料的堆積密度。另外，采用混合磨?？梢蕴岣吣チ系亩逊e密度，如果粗細(xì)粒度搭配適當(dāng)，能使磨料的堆積密度達(dá)到最大值?？障堵噬⒘２牧显谧匀欢逊e狀態(tài)下，其中的空隙體積與散粒在自然堆積狀態(tài)下的體積之比的百分率稱為空隙率公式： P=(1-o/o)100% P散粒材料的空隙率 o散粒材料的堆積密度 o-材料的體積密度磨料粒度級(jí)配的選擇連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配連續(xù)級(jí)配是按顆粒尺寸大小由小到大連續(xù)分級(jí)（2.5nmDmax），每一級(jí)磨料都占有一定比例。連續(xù)級(jí)配顆粒級(jí)差?。―/d2），配制的磨料拌和物和易性好，不易產(chǎn)生大粒現(xiàn)象。間斷級(jí)配是人為剔除某些中間粒級(jí)顆粒，大顆粒的空隙直接由比它小得多的顆粒去填充，顆粒級(jí)差大（D/d6），空隙率的降低比連續(xù)級(jí)配快得多，可最大限度地發(fā)揮磨料的骨架。級(jí)配磨料的用量計(jì)算：根據(jù)緊密嵌擠-骨架密實(shí)的原則，設(shè)計(jì)混合料的思路推導(dǎo)出粗細(xì)磨料用量百分比公式：qxqc=100 式1qx（1vx）px=kqc(1vc)pc 式2式中： qx、qc-細(xì)粗磨料重量百分比， vx、vc細(xì)粗磨料堆積孔隙率， px、pc細(xì)粗磨料堆積密度， k填充系數(shù)。式1.2聯(lián)解出磨料的百分比，式中k依據(jù)磨具的具體情況，如密度、強(qiáng)度、磨削性能等情況來(lái)定。完全填充時(shí)k為1，若粗磨料用量為M，那么細(xì)磨料的用量為（Mo粗）P粗o細(xì)，即也為細(xì)磨料的最大理論添加量。關(guān)于砂輪的磨料級(jí)配問(wèn)題，涉及的引申問(wèn)題很多，如磨削性能、強(qiáng)度、密度、混料、成型工藝等等，也有很多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。磨具的強(qiáng)度磨具強(qiáng)度包括抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度。磨具抗拉強(qiáng)度反映磨具在最大張力下的強(qiáng)度，它是磨具制造、使用上的一個(gè)重要指標(biāo)，直接與磨具在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可能產(chǎn)生破裂的程度有關(guān)；磨具抗折強(qiáng)度反映磨具的最大彎曲應(yīng)力或彎曲極限，它與磨具磨削中成型磨削性能有關(guān)，例如螺紋磨削、曲軸磨削及各類型的切入磨削等，都要求磨具有較好的抗折強(qiáng)度；磨具抗壓強(qiáng)度反映在壓力作用下磨具的強(qiáng)度極限，磨具在增大徑向負(fù)荷磨削時(shí)磨粒磨鈍斷裂及磨具發(fā)生破裂程度與抗壓強(qiáng)度有關(guān)；磨具抗沖擊強(qiáng)度反映磨具在動(dòng)負(fù)荷下抵抗沖擊力的性能；磨具抗拉強(qiáng)度小于抗折強(qiáng)度，而它又是反映磨具在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的抗破裂能力，為保證磨具的使用安全，磨具抗拉強(qiáng)度將是磨具十分重要的性能。了解這些在不同情況下磨具面對(duì)的工況受力情況，是為了涉及滿足磨具不同使用用途、性能設(shè)計(jì)的必要條件。磨料輪的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度是指磨料輪旋轉(zhuǎn)時(shí)在離心力作用下抵抗破裂的能力，反映了磨料輪抗張應(yīng)力的大小和回轉(zhuǎn)速度的高低?？估瓘?qiáng)度是通過(guò)拉力試驗(yàn)機(jī)把“8”字塊試樣拉斷測(cè)定的，磨料輪的破裂速度則是在磨料輪回轉(zhuǎn)過(guò)程中造成磨料輪破裂時(shí)的速度。根據(jù)平均應(yīng)力學(xué)說(shuō)其關(guān)系式：p1/3R2Rrr2（v2/gR2）式中 p最大抗拉強(qiáng)度值，MPa；R磨料輪半徑，cm；r磨料輪內(nèi)孔半徑，cm；一磨料輪密度，g/cm3；v磨料輪破裂速度，m/s；g一一重力加速度，9.8m/s2。一般在同樣條件下，磨料輪的抗拉強(qiáng)度值越高，其破裂速度也越高。因此，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室“8”字塊試樣測(cè)出的抗拉強(qiáng)度，近似計(jì)算出磨料輪回轉(zhuǎn)破裂速度。有利于磨料輪制備工藝配方設(shè)計(jì)。磨料輪的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24931995進(jìn)行。要求最高工作速度小于等于50m/s的磨料輪，其回轉(zhuǎn)試驗(yàn)速度應(yīng)是最高工作速度的1.6倍。最高工作速度大于50m/s的磨料輪，其回轉(zhuǎn)試驗(yàn)速度應(yīng)是最高工作速度的1.5倍，國(guó)外的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)速度應(yīng)是最高工作速度的2倍；由此可知：磨料輪的回轉(zhuǎn)破裂速度、回轉(zhuǎn)檢驗(yàn)速度和最高工作速度，這三者之間的關(guān)系如下：v破裂v回轉(zhuǎn)v最高工作由外界硬質(zhì)顆粒或硬表面的微峰在摩擦副對(duì)偶表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中引起表面擦傷與表面材料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。其特征是在摩擦副對(duì)偶表面沿滑動(dòng)方向形成劃痕。磨粒磨損分類磨料磨損有多種分類方法，例如，以力的作用特點(diǎn)來(lái)分，可分為：(1)低應(yīng)力劃傷式的磨料磨損，它的特點(diǎn)是磨具磨料作用于表面的應(yīng)力不超過(guò)磨料的壓潰強(qiáng)度，材料表面被輕微劃傷。生產(chǎn)中的犁鏵，及煤礦機(jī)械中的刮板輸送機(jī)溜槽磨損情況就是屬于這種類型。(2)高應(yīng)力輾碎式的磨料磨損，其特點(diǎn)是磨具磨料與表面接觸處的最大壓應(yīng)力大于磨料的壓潰強(qiáng)度。生產(chǎn)中球磨機(jī)襯板與磨球，破碎式滾筒的磨損便是屬于這種類型。(3)鑿削式磨料磨損，其特點(diǎn)是磨料對(duì)材料表面有大的沖擊力，從材料表面鑿下較大顆料的磨屑，如挖掘機(jī)斗齒及顎式破碎機(jī)的齒板。也有以磨損接觸物體的表面分類，分為兩體磨料磨損和三體磨料磨損。兩體磨損的情況是，磨料與一個(gè)磨具表面接觸，磨料為一物體，磨具表面為另一物體，如犁鏵。而三體磨損，其磨損料介于兩個(gè)滑動(dòng)磨具表面，或者介于兩個(gè)滾動(dòng)物體表面，前者如活塞與汽缸間落人磨料，后者如齒輪間落人磨料。這兩種分類法最常用。磨粒磨損的主要試驗(yàn)規(guī)律雖然磨具或材料的耐磨性能不是材料的固有特性，它與許多因素有關(guān)，但是材料本身的硬度和磨粒的硬度是影響磨料磨損的兩個(gè)最主要的因素，現(xiàn)已總結(jié)出它們的影響規(guī)律。(1)如果材料預(yù)先已經(jīng)過(guò)加工硬化，則對(duì)增加耐磨性就不再起作用。這說(shuō)明磨損試驗(yàn)本身，已使材料表面達(dá)到了最大的加工硬化狀態(tài)。(2)材料的耐磨性顯然與磨粒的硬度、幾何形狀、物理性能有關(guān)。除了提高材料本身硬度可增加抗磨料磨損性能外，還可進(jìn)行感應(yīng)加熱淬火、滲碳、氮化、表面噴鍍與堆焊來(lái)提高耐磨性。磨具的組織磨具是由磨粒、結(jié)合劑、輔助材料和氣孔四要素組成（傳統(tǒng)的不包括輔助材料），而磨粒是磨具對(duì)被加工工件表面起切削作用的主要要素。所謂磨具組織，就是反映在磨具內(nèi)起主要磨削作用的磨粒分布的疏密程度，也可以說(shuō)是磨粒在磨具中的體積分布，以磨粒占磨具體積分?jǐn)?shù)來(lái)表示，也稱為磨粒率。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24841994規(guī)定，磨具組織號(hào)按磨粒率從大到小順序?yàn)?14，其磨具組織號(hào)與磨粒率的關(guān)系：Vg2（31N）式中：Vg磨粒率，；允差為1.55； N組織號(hào)（從014或更大）。磨具組織松緊與磨粒粒度有關(guān)。粗粒度磨具，由于磨粒顆粒尺寸大，所占體積分?jǐn)?shù)也大，即磨粒率高，所以一般粗粒度磨具組織比較緊密，組織號(hào)在05范圍內(nèi)。反之，細(xì)粒度磨具，其顆粒尺寸小，表面積大，同樣堆積體積重量輕，磨具同樣硬度時(shí)，所用結(jié)合劑量要比粗粒度磨具多，單位體積內(nèi)磨粒所占體積較少，故組織比較疏松，組織號(hào)較大。磨具配合比設(shè)計(jì)的步驟配方設(shè)計(jì)原則對(duì)于任何砂輪來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要的當(dāng)然是根據(jù)磨削對(duì)象而設(shè)計(jì)出的配方。配方是組成砂輪產(chǎn)品的原材料種類和數(shù)量的反映，是生產(chǎn)中配制成型料的重要依據(jù)，它是根據(jù)砂輪的使用性能與工藝要求而擬定的。嚴(yán)格地講它應(yīng)該包括所使用的磨料、結(jié)合劑、填充料等，以及與之有關(guān)的磨料類別、濃度和砂輪的成型密度、氣孔率、混料成型工藝、固化工藝等。配方設(shè)計(jì)的一般過(guò)程是：首先在分析各種原材料作用的基礎(chǔ)上，根據(jù)加工要求，進(jìn)行結(jié)合劑成分混配，冷壓（熱壓、澆注模壓）制成試樣；固化后測(cè)定其強(qiáng)度、硬度等各項(xiàng)性能參數(shù)；選擇性能科學(xué)配比后經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，并經(jīng)一定時(shí)間的產(chǎn)生驗(yàn)證，達(dá)到穩(wěn)定成熟。配方設(shè)計(jì)的總原則是：應(yīng)該對(duì)技術(shù)可行性研究與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估。技術(shù)上主要考慮所設(shè)計(jì)的配方中原材料的性能及配比能不能適合磨削加工性能、質(zhì)量的要求；經(jīng)濟(jì)上則要考慮包括砂輪制造和使用兩方面因素在內(nèi)的總的加工費(fèi)用。所有的無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑砂輪（樹(shù)脂、陶瓷、超硬）都一樣，由磨料、結(jié)合劑、輔助材料和氣孔等部分組成，磨具的總體積等它們者之和。假設(shè)磨具的總體積為100，則：V磨具V磨料V結(jié)V氣100式中：V磨具磨具的總體積；V磨料磨料所占的體積；V結(jié)結(jié)合劑所占的體積；V氣氣孔所占的體積；V結(jié)V粘V輔助材料式中：V粘粘合劑所占的體積；V輔助材料輔助材料所占的體積。成型密度（V磨料磨料V粘粘V輔輔）100式中：磨料磨料的密度，gcm3；粘樹(shù)脂粉的密度，gcm3；填填料的密度，gcm3。配方中各數(shù)據(jù)取決于三者的比例關(guān)系，要使三者的比例關(guān)系搭配合理，須抓住影響配方的幾個(gè)因素，如結(jié)合劑濃度、硬度、磨料粒度，進(jìn)行分析。第一步：磨具配制強(qiáng)度的確定依據(jù)公式： fo=fk+t式中：fo磨具配制強(qiáng)度MPa；fk設(shè)計(jì)要求的磨具強(qiáng)度等級(jí)MPa；結(jié)合劑實(shí)際強(qiáng)度，如無(wú)法取得實(shí)際強(qiáng)度可按 fc1/3R2Rrr2（v2/gR2）k來(lái)定（k與成型壓力、坯體密度、磨料種類形狀、成型工藝（熱壓、冷壓、澆注壓）、溫控曲線等有關(guān)）t 概率度系數(shù) -磨具強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差MPa。第二步：選取合理磨料率值方法： 、依據(jù)填充理論和磨料態(tài)參數(shù)，計(jì)算磨料率； 、根據(jù)通過(guò)試驗(yàn)求出合理磨料率坍落度最大的最小磨料率； 、如無(wú)試驗(yàn)資料，可根據(jù)磨料品種、規(guī)格和結(jié)合劑的經(jīng)驗(yàn)比。第三步：初步確定比（磨料結(jié)合劑）無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑的經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度值（陶瓷磨具）硬度GHJKLMNPQRSA36 g100100100100100100100100100100100結(jié)合劑 g1520202525303040成型壓力成型密度依磨具強(qiáng)度公式：100份磨料所需結(jié)合劑基本滿足上述要求的多重回歸回歸方程作為表達(dá)磨具配方的函數(shù)式。C=bo+b1X1+b2X2+b3X3 bo代表截距， b1、b2、b3為回歸系數(shù) X1、X2、X3為變量。第四步：計(jì)算磨料、結(jié)合劑的用量S，GA 質(zhì)量法： 若原材料情況比較穩(wěn)定，所配制的磨料拌和物的堆積密度將接近一個(gè)固定值。 B體積法： 假定磨料拌和物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積和磨料拌和物中所含空氣體積之總和。配合比的試配、調(diào)整以上求出的各材料用量，是借助于一些經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的，或是利用經(jīng)驗(yàn)資料查得的，因而不一定能夠完全符合具體的生產(chǎn)實(shí)際情況，必須通過(guò)試拌調(diào)整，直到磨料拌和物的符合要求為止，然后提出供檢驗(yàn)強(qiáng)度用的基準(zhǔn)配合比。實(shí)驗(yàn)室配合比強(qiáng)度校驗(yàn)采用三個(gè)不同的配合比，其一為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的W/C較基準(zhǔn)配合比分別增加或減少3。每種配合比至少制作一組（三塊）試件，固結(jié)后，用作圖法或計(jì)算法求出與磨具配制強(qiáng)度（f0）相對(duì)應(yīng)的結(jié)合劑，并確定出設(shè)計(jì)配合比。實(shí)驗(yàn)室配合比的確定用磨料量（W）取基準(zhǔn)配合比中的用磨料量，并根據(jù)制作強(qiáng)度試件時(shí)測(cè)得的強(qiáng)度，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整； 結(jié)合劑用量（C）比計(jì)算確定；粗、細(xì)磨料用量（S，G）取基準(zhǔn)配合比中的粗、細(xì)磨料用量，并按選定的比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。第五步：換算生產(chǎn)配合比經(jīng)測(cè)生產(chǎn)配合比為：備注：(1)磨料直徑的大小要合適。因?yàn)樯倭款w粒直徑過(guò)大，會(huì)引起應(yīng)力集中或本身破碎，從而導(dǎo)致磨具基體強(qiáng)度降低；磨料直徑太小，則起不到大的強(qiáng)化作用。關(guān)于磨料粗細(xì)的合理配合還有待于進(jìn)一步研究。(2)磨料的數(shù)量一般大于60。數(shù)量太少，達(dá)不到最佳的磨削效果。(3)磨料與結(jié)合劑形成的基體應(yīng)有一定的強(qiáng)度。二.重負(fù)荷砂輪的應(yīng)用重負(fù)荷砂輪的發(fā)展：重負(fù)荷砂輪主要使用樹(shù)脂結(jié)合劑，樹(shù)脂重負(fù)荷的磨削效率居其它各種磨具之首。它主要用于鋼鐵工業(yè)中對(duì)鋼錠、鋼坯、鋼板的修磨以及各種鑄件的表面清理等。故又把這種砂輪稱之為荒磨砂輪或磨鋼坯砂輪，它的發(fā)展依賴于鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，以及相應(yīng)的高效磨床的發(fā)展。 從前，上述鋼坯修磨作業(yè)采用陶瓷結(jié)合劑砂輪和樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪。由于陶瓷結(jié)合劑砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度都不如樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪高，故后來(lái)逐步由樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪代替了陶瓷結(jié)合劑砂輪。 板坯修磨機(jī)是冶金企業(yè)對(duì)不銹鋼連鑄坯進(jìn)行表面加工的設(shè)備，經(jīng)過(guò)砂輪對(duì)鋼坯表面的磨削，去除氧化層和表面缺陷，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。影響該工序成本的重要因素是金屬去除率和磨削比。金屬去除率用單位時(shí)間內(nèi)磨掉的金屬重量來(lái)評(píng)價(jià)，磨削比是指磨掉的金屬重量與消耗的砂輪重量之比。根據(jù)磨削動(dòng)力學(xué)原理，要達(dá)到大的金屬去除率，主要的方法是提高砂輪的線速度和增大磨削壓力。但是，提高磨削壓力和砂輪線速度會(huì)影響砂輪使用壽命，因此，必須尋求最佳加工工藝。 我國(guó)鋼坯修磨，原來(lái)多采用懸掛式修磨機(jī)。這種修磨機(jī)的缺點(diǎn)是磨削壓力?。ㄓ萌耸┘訅毫?，一般壓力為1040Kg、速度3040M/S）磨削效率低、修磨質(zhì)量差，難以實(shí)現(xiàn)鋼坯的“全扒皮”作業(yè)，另外，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境條件惡劣，影響工人的人身健康等。這種磨削工藝落后。已不能適應(yīng)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)。目前我國(guó)對(duì)鋼坯修磨作業(yè)也非常重視，不斷地進(jìn)行研究，自己設(shè)計(jì)和從國(guó)外引進(jìn)了一定數(shù)量的現(xiàn)代化磨鋼坯機(jī)，并相應(yīng)地進(jìn)行磨鋼坯砂輪的研究，來(lái)滿足我國(guó)鋼鐵工業(yè)日益發(fā)展的需要。國(guó)外從60年代起對(duì)重負(fù)荷磨削進(jìn)行大力研究，為解決鋼坯修磨的機(jī)械化問(wèn)題、磨削效率問(wèn)題，2000年創(chuàng)造了高速重負(fù)荷磨削工藝。這種磨削工藝的特點(diǎn)是對(duì)修磨機(jī)來(lái)講需要使用大馬力的修磨機(jī)，它磨削負(fù)荷大，操作已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，因而磨削效率大大提高，每小時(shí)磨除金屬量可高達(dá)500800Kg：從砂輪制造來(lái)講，對(duì)砂輪提出了更高的要求，砂輪用磨料要采用特殊磨料（粗粒度），要能夠承受高的磨削壓力，砂輪使用速度要達(dá)到80米/秒以上，硬度要達(dá)到超硬級(jí)，才能滿足重負(fù)荷磨削工藝的苛刻要求。目前國(guó)外已制造和使用了能承受磨削壓力1000Kg，砂輪使用速度達(dá)90米/秒的樹(shù)脂高速重負(fù)荷砂輪。目前國(guó)外對(duì)砂輪的研究方向是：砂輪使用速度100米/秒以上，負(fù)荷壓力為10001500Kg，磨削效率即金屬磨除量每小時(shí)達(dá)到8001000Kg，磨削比達(dá)到200250，這樣磨削鋼坯成本會(huì)大大降低，為原來(lái)的五分之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼鐵部門所使用的砂輪中，樹(shù)脂磨具占85，這85的樹(shù)脂磨具中，重負(fù)荷磨具占45，中負(fù)荷磨具占30，低負(fù)荷磨具占10。另樹(shù)脂重負(fù)荷和中負(fù)荷磨具與國(guó)家粗鋼產(chǎn)量、特別是特殊鋼產(chǎn)量的關(guān)系也極為密切。重負(fù)荷荒磨的技術(shù)特點(diǎn)包括:(1)磨削壓力、砂輪速度和金屬磨除率高、磨削功率大，要求機(jī)床具有足夠的剛度和強(qiáng)度;(2)使用高強(qiáng)度、高硬度和粗粒度的重負(fù)荷荒磨砂輪。一般均采用樹(shù)脂結(jié)合劑和棕剛玉、微晶剛玉、燒結(jié)剛玉和鋯剛玉等高韌性磨料，超硬級(jí)硬度，且砂輪不需要修整;(3)采用干式磨削方式。重負(fù)荷砂輪使用的磨料：重負(fù)荷砂輪的特點(diǎn)是工作速度高，磨削壓力大、磨削效率高。所以對(duì)砂輪的機(jī)械強(qiáng)度要求很高。而砂輪的機(jī)械強(qiáng)度取決于它的結(jié)構(gòu)。砂輪的結(jié)構(gòu)由磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者之間的比值和它們的分布情況而定。想要得到較為密實(shí)結(jié)構(gòu)的砂輪，那就必須增大砂輪的成型壓力，成型壓力的大小又要由磨料的脆性和強(qiáng)度決定。重負(fù)荷砂輪使用的磨料大致有以下主要幾種：棕剛玉磨料。起初重負(fù)荷砂輪用的磨料都采用棕剛玉磨料。這種磨料韌性高，抗破碎性能強(qiáng)。一般用來(lái)制造低負(fù)荷或中負(fù)荷的重磨削砂輪。燒結(jié)剛玉磨料。燒結(jié)剛玉又分為礬土燒結(jié)剛玉、氧化鋁燒結(jié)剛玉以及燒結(jié)鋯剛玉磨料等。這些燒結(jié)剛玉磨料適用于制造重負(fù)荷砂輪。鋯剛玉磨料。這是一種高效磨削磨料，目前國(guó)外重負(fù)荷砂輪制造多采用這種磨料。一般要求ZrO2在剛玉中的含量在2540范圍內(nèi)，晶體尺寸為20微米，最大不超過(guò)40微米。常用于制造重負(fù)荷砂輪的為含ZrO225的鋯剛玉。重負(fù)荷砂輪使用的磨料粒度。為提高磨削效率，重負(fù)荷砂輪多采用粗粒度。目前國(guó)外、國(guó)內(nèi)常用的磨料粒度為6、8、14、16、20、24、30、36等等。重負(fù)荷砂輪使用的結(jié)合劑：結(jié)合劑是砂輪的關(guān)鍵組成之一，其功能是將磨料顆粒接固成一體形成砂輪，以幫助其實(shí)現(xiàn)磨削功能。重負(fù)荷砂輪使用的結(jié)合劑目前主要是酚醛樹(shù)脂。酚醛樹(shù)脂的品種很多，選擇使用時(shí)，要選用耐熱性能好，同磨粒的結(jié)合力大，本身的機(jī)械性能即抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度、撓曲強(qiáng)度等高的樹(shù)脂。國(guó)外目前采用的樹(shù)脂粉大都經(jīng)過(guò)改性的。酚醛樹(shù)脂又分為液體的和粉狀的，現(xiàn)在國(guó)外、國(guó)內(nèi)制造重負(fù)荷砂輪都選用粉狀酚醛樹(shù)脂。這樣雖然磨具的彈性好，但還是不能解決高溫時(shí)樹(shù)脂的碳化問(wèn)題，而使用無(wú)機(jī)高分子結(jié)合劑系列生產(chǎn)的磨具，能很好的解決這一系列問(wèn)題，并使磨具的性能進(jìn)一步提高。重負(fù)荷砂輪使用的填充料：重負(fù)荷砂輪的強(qiáng)度提高，只依靠磨料的高強(qiáng)度和結(jié)合劑的強(qiáng)度還是不夠的。為提高砂輪的強(qiáng)度和增加砂輪的某種性能，需要增加填充材料加以彌補(bǔ)。重負(fù)荷砂輪使用的填充材料很多。但使用最多的有：冰晶石、氟化鈣、碳酸鈣、硫鐵礦、硫化鉛等金屬硫化物的粉末。另外還有礦物短纖維（玻璃纖維、渣棉、