砂輪基礎(chǔ)知識

,磨加工操作工培訓資料,北京南口斯凱孚鐵路軸承有限公司,資料來源：SKF磨加工培訓課程,目錄,1、SKF磨加工系統(tǒng),3、砂輪的基本知識介紹,4、砂輪使用的安全常識,1,SKFOrganisation,Slide3,27.03.2004CodeSKF,SKF磨加工系統(tǒng),為什么要參加該課程？,學習本課程是為了培養(yǎng)你在發(fā)生問題時，能做出自己決定的能力。其原因是為了降低成本，提高質(zhì)量。,各工序之間的關(guān)系十分重要。這影響到質(zhì)量和產(chǎn)量。,表面粗糙度不夠好波紋度超差，可能導致軸承壽命縮短軸承形狀超差，導致軸承壽命縮短磨削表面的磨削痕跡，可能導致軸承壽命縮短,通過磨加工使工件的尺寸，形狀輪廓達到要求。經(jīng)磨加工的表面必須達到要求，才能通過超精加工為客戶制造出質(zhì)量可靠的軸承。采用磨加工是因為這是一種常用的方法使工件達到高精度軸承的正確尺寸，形狀和表面粗糙度。為了達到這樣的目的，我們必須關(guān)注以下參數(shù)：尺寸，形狀，表面粗糙度，波紋度和經(jīng)濟因素。,為什么要進行磨加工？,磨加工按加工部位可分為以下幾類：磨削端面，磨削內(nèi)徑，磨削外滾道，磨削內(nèi)滾道，磨削外徑,3,砂輪的基本知識介紹,SKFOrganisation,Slide6,27.03.2004CodeSKF,什么是砂輪？,砂輪由玻璃粉末（結(jié)合劑）和磨料（氧化鋁，碳化硅等）組成。將它們混合在一起然后稱重并放入一個鋼制模具中?；旌衔镌谝欢ǖ膲毫ο卤粩D壓然后從模具中壓出。接著被放入一個爐子內(nèi)當溫度到達1050C時結(jié)合劑融化。這種砂輪叫做陶瓷結(jié)合劑砂輪，SKF普遍采用這種砂輪。砂輪是一種圓形的精確的工具，它是由成千的尖銳磨粒與結(jié)合劑混合而成。,尖銳磨粒（磨料）就是切削工具，可以是氧化鋁、碳化硅、立方氮化硼或金剛石,砂輪按加工方式分類,1無心磨1a.導輪1b.砂輪2.外溝槽磨削3.內(nèi)溝槽磨削4.端面磨5.內(nèi)徑磨,砂輪切削刃1.氣孔2.磨粒3.結(jié)合劑4.正切削刃5.負切削刃6.磨屑空間7.磨擦磨粒,砂輪是如何工作的？,砂輪是如何工作的？,為使砂輪能去除硬的金屬就需要使它旋轉(zhuǎn)。砂輪以正確的速度旋轉(zhuǎn)，然后接觸磨削表面。隨著砂輪的進給金屬被去除并變成碎屑，陶瓷結(jié)合劑中的氣孔有空間使得磨削液對磨料與零件表面磨削的接觸區(qū)域進行冷卻與潤滑。同樣有助于去除磨削區(qū)域的金屬屑。,標準砂輪標記系統(tǒng)舉例,磨料類型粒度等級結(jié)構(gòu)結(jié)合劑類A剛玉粗:8至36軟:E至I緊V陶瓷C碳化硅中:46至120中:J至M115B樹脂細:150至600硬:N至Z松R橡膠,生產(chǎn)商代碼,磨料,最開始制造砂輪時使用的磨料來自于希臘的Naxos島。此島盛產(chǎn)金剛砂，現(xiàn)在稱剛玉（氧化鋁）?，F(xiàn)在砂輪中所有的磨料都是在一定的狀態(tài)下在加熱爐中制成。結(jié)果是人工合成的磨粒比天然的具有更好的性能。世界各地的砂輪制造商提供各種類型各種形狀的砂輪使加工的零件達到質(zhì)量、形狀及表面粗糙度的要求。主要的磨料類型有五種。標準磨料A剛玉B碳化硅C燒結(jié)剛玉陶瓷超硬磨料A立方氮化硼B(yǎng)鉆石,棕剛玉含有3%的氧化鈦，因此它是棕色的。當磨削淬硬的高強度鋼時使得它的磨粒非常堅硬并長時間保持銳利。棕剛玉主要用于大尺寸使用樹脂結(jié)合劑的砂輪。白剛玉非常純凈易碎。這就是說它的磨料非常銳利，與較硬的磨料（棕剛玉）相比砂輪可以使用較低的主軸功率，磨削速度就很快。當磨削SKF3和航空M50材料時它是最好的。,剛玉,SG，cubitron或SG（燒結(jié)剛玉）燒結(jié)剛玉是以一種特殊的方式制造的。0.30.8m的小磨粒燒結(jié)在一起形成一個單個磨粒。這種磨料叫作微結(jié)構(gòu)磨料，它不同于普通的剛玉。這種磨料具有更銳利，更硬，甚至更多的磨粒。不同于普通剛玉的是它沒有磨損平面，由于小磨粒脫落而使得砂輪銳利。,剛玉,剛玉磨料由鋁礬土制成。將鋁礬土用化學藥品洗凈，碾碎然后制成不同的尺寸。這些磨粒并不是所有的都具有相同的形狀，磨粒強度弱的部分破裂我們稱之為剪切面或分裂面。磨削過程中磨粒會磨損產(chǎn)生平面。這會使砂輪變鈍。當平面太多時砂輪就需要修整。,剛玉磨料不導熱，在別處是作為阻熱和電阻材料。剛玉有很多種，SKF最常用的是棕剛玉和白剛玉。,剛玉的分類,磨料的特性,硬度是一個相關(guān)術(shù)語，通常定義為一個磨料晶粒刮擦或滲入另一物質(zhì)的能力。下圖給出了不同磨料間的硬度比較。,鉆石立方氮化硼碳化釩剛玉碳化鎢淬硬鋼低碳鋼,Knoop硬度系統(tǒng)是一種材料強度的比較方式。易碎性是磨粒破碎從而產(chǎn)生新切削刃的能力。,磨料的特性,剛性是指磨料經(jīng)受熱和機械沖擊的能力。使用時，磨料必須能夠承受磨削過程中磨料磨擦和切削工件所產(chǎn)生的熱量以及加工過程中的碰撞沖擊和壓力。磨料易碎性是磨粒沿分裂面破碎而產(chǎn)生新切削刃的能力。磨料會產(chǎn)生各種不同的力。磨料中某處弱的磨粒因較小的力便破碎而其它磨粒則要求較大的磨削力才會沿分裂面破碎。在實際應用中要注意不同類型磨料易碎性的區(qū)別。當磨床剛性弱時，建議使用弱的磨料，其切削時磨削力低。,粒度,什么樣的粒度是適用的，怎樣對其進行測量？制造砂輪的粒度標準是在歐洲磨具制造商聯(lián)盟(FEPA)頒布的標準中指定。,砂輪的粒度選擇是非常重要的，因為它對圓度、金屬切削率和表面粗糙度有很大的影響。當粒度減少時，表示粒度的數(shù)字會增大。例如粒度為80的磨粒平均直徑是180m，粒度為36的磨粒平均直徑是500m。,SKF(China)InvestmentCoLtd.,磨粒是怎樣分級的？,將磨料碾碎后，用濾網(wǎng)將磨粒分成不同尺寸。按照FEPA標準，每平方英寸的濾網(wǎng)被分成許多小方塊，去覆蓋每一個磨粒。一平方英寸36目的濾網(wǎng)被分成3636個小方塊，一平方英寸80目的濾網(wǎng)被分成8080個小方塊。,SKF(China)InvestmentCoLtd.,SKF(China)InvestmentCoLtd.,粒度的選擇,選擇砂輪粒度時，以下幾個方面應當考慮：,零件材料磨削低碳鋼時，應選用粗粒度，但對于淬硬鋼的磨削中等或較精細粒度較好。金屬切削快速切削金屬應選用粗磨粒。粗磨粒與精細磨粒相比其切削刃切削金屬更深、更快。零件表面粗糙度和精度粗磨時應使用粗粒度快速去除金屬，但要使零件得到好的表面粗糙度和精度就必須使用精細粒度。磨加工類型與通過磨削相比，切入式磨削使用精細粒度砂輪。,SKF(China)InvestmentCoLtd.,砂輪粒度與粗糙度的關(guān)系,砂輪粒度越小，切削速度越慢。零件表面粗糙度越好，磨粒磨損越慢零件表面會產(chǎn)生不可接受的磨痕（振紋）砂輪粒度越大，切削速度越快。零件表面粗糙度越差，磨粒磨損越快,當磨削工序需要去除很多材料時，使用大粒度磨料。零件表面將會非常粗糙。當去除少量材料時使用小粒度磨料。一個工序中如果既有粗磨又有精磨，那么所選擇的磨粒必須最終使零件表面粗糙度達到技術(shù)要求,砂輪硬度,砂輪等級用以說明砂輪結(jié)合劑的強度。通常稱之為砂輪硬度。為得到好的磨削效果，結(jié)合劑強度應足夠大以使磨粒處于適當位置直到磨粒變大磨損變平為止。隨后磨粒必須脫落或破碎以產(chǎn)生新的銳利切削刃。這并不容易做到，但是選擇正確的砂輪等級將有助于避免或減少零件表面的磨削燒傷。標準砂輪的等級由FEPA按字母順序從C（軟）至Z（硬）給出。結(jié)合劑強度越高，砂輪越硬。,砂輪硬度,如何選擇砂輪硬度,選擇砂輪等級時應考屢下列因素。,加工零件材料的特性和磨削留量零件精度砂輪速度砂輪寬度振紋振動磨削液切入式磨削波紋注意！如果你選擇太硬的砂輪，可能就會產(chǎn)生振紋、波紋或燒傷問題。,砂輪硬度和砂輪壽命的關(guān)系,當砂輪等級（硬度）從G到K增加時，其壽命逐漸變長，當?shù)燃墢腒到G降低時，其壽命逐漸變短。但是要注意當從G到K提高砂輪硬度時，加工零件表面可能會產(chǎn)生燒傷。同樣，當從K到G選擇較軟的砂輪時，加工零件的表面粗糙度較差。,砂輪的組織號,砂輪中磨粒間的空間需符合FEPA標準。砂輪結(jié)構(gòu)說明了砂輪表面的松緊程度。最緊的砂輪結(jié)構(gòu)用數(shù)字1表示，最松的結(jié)構(gòu)用數(shù)字15表示。SKF通常所使用的砂輪結(jié)構(gòu)介于5到8之間。砂輪結(jié)構(gòu)越松結(jié)合劑強度越弱。砂輪結(jié)構(gòu)越緊結(jié)合劑強度越大。無論如何，當磨粒的空間增大時，更大的空間可以將冷液送至磨削表面，從而將磨削金屬屑帶走。,砂輪組織號的選擇,加工零件材料技術(shù)要求與金屬切削對于粗磨工序，需要選用松結(jié)構(gòu)砂輪以便于大的金屬屑被磨掉而又不會粘在砂輪表面。但加工零件表面粗糙度將會很差。在精磨工序，由于金屬屑尺寸小，可以使用結(jié)構(gòu)較緊的砂輪，零件表面粗糙度也會更好。砂輪與零件接觸面在砂輪和工件之間有一個大的接觸面，例如內(nèi)孔磨削，就有必要使用松結(jié)構(gòu)砂輪將冷卻液帶進磨削表面有效地帶走金屬屑。,結(jié)合劑,定義：,砂輪中用來將磨粒結(jié)合在一起的材料叫結(jié)合劑,砂輪制造商可以通過改變結(jié)合劑成分來改變其強度。砂輪是在高溫下制造，磨粒間結(jié)合的很強。,結(jié)合劑的分類,陶瓷結(jié)合劑符號,樹脂結(jié)合劑符號,橡膠結(jié)合劑符號,菱苦土結(jié)合劑符號,樹脂砂輪的貯藏壽命樹脂砂輪如果保存時間過長會對砂輪外表面產(chǎn)生嚴重影響。這種砂輪保存時間不應超過兩年，因此必須確保首先使用舊砂輪。最好是當制造商將砂輪運到時在砂輪上標上日期。要先進先出。橡膠結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑用于無心磨加工中導輪的制造。,注意事項,選擇一個砂輪的技術(shù)要求,工藝穩(wěn)定性磨削材料的數(shù)量每一零件的砂輪成本磨削表面質(zhì)量（圓度、形狀和粗糙度）磨削零件所要求的循環(huán)時間整個砂輪的壽命砂輪更換頻次砂輪更換時間,理想的砂輪,易于調(diào)整和修整磨削期間，磨粒破裂和結(jié)合劑磨損必須是在受控和一致的情況下，這樣砂輪的磨損才會較小。砂輪會長時間的保持圓形和銳利。無論是在砂輪壽命周期內(nèi)還是更換砂輪后，都能加工出質(zhì)量一致的零件。砂輪必須能以要求的金屬切削率有效地去除金屬。在其壽命周期內(nèi)，修整后的砂輪能夠加工出所要求的零件數(shù)量。砂輪中的磨粒應當以小的磨削力，產(chǎn)生最少的熱量，輕松地切削金屬。生產(chǎn)出符合公差和粗糙度要求，沒有磨削燒傷的零件。,與通道技術(shù)人員和供應商一起共同改進砂輪質(zhì)量。,4,使用砂輪的安全常識,SKFOrganisation,Slide34,27.03.2004CodeSKF,砂輪的修整,A.這種切削點被摩擦磨平的磨損叫鈍化。當任何砂輪上尖銳的磨粒切削硬的金屬材料后，磨粒被磨平，則需要更大的力磨削工件。,B這種形式的磨損叫磨粒破裂。在磨平的磨粒和工件之間不斷增加的力導致磨粒破裂，產(chǎn)生新的尖銳切削點。,C這種形式的磨損叫粘合劑破裂。當力更高的時候，粘合劑將會破裂。,砂輪的修整可分為:整圓,整形,精修,修整砂輪的方法,有兩種方法修整砂輪。固定工具：單點，多點，單晶金剛石工具。旋轉(zhuǎn)工具：金剛石滾輪。常規(guī)的修整方法是用裝有一個或多個單晶金剛石的特定工具修整砂輪。,砂輪修整參數(shù),修整時冷卻液必須澆注金剛石修整工具和砂輪上軸向進給量：(fad):金剛石修整工具在旋轉(zhuǎn)砂輪上軸向速度。單位：m/rev軸向修整速度：(vfad):金剛石修整工具在旋轉(zhuǎn)砂輪上軸向速度。單位：m/sSKF設(shè)備上設(shè)置通常為m/s.轉(zhuǎn)換公式如下:,砂輪修整參數(shù),aed:金剛石工具切入砂輪深度。單位：m,frd:砂輪每轉(zhuǎn)一周，金剛石筆的進給量，單位：m/rev,固定工具,旋轉(zhuǎn)工具,使用金剛石修整工具注意事項,金剛石在正常氣壓下是穩(wěn)定的，但在溫度達到600C以上時，它將會變成石墨。這就是為什么用金剛石修整砂輪時必須使用冷卻液。盡管金剛石是目前所知最硬的材料，但當修整普通磨料砂輪時仍會磨損。當金剛石磨損時，表面將會鈍化。這會改變它的工作方式，當鈍化嚴重時，切削表面將會發(fā)生變化。這意味著被磨削表面精度更好，但切削力要求更大，可能會燒傷工件。,1個單點金剛石工具上的單晶天然金剛石大小約為0.5