本帖最后由 钳工甲 于 2015-10-31 03:11 编辑
此贴因一坛友问及磨石问题而来。
其实早想写一篇这样的贴子，包括这个贴子里的照片，也是很久以前就拍好的。主要还是因为懒，码字实在是件很麻烦的事。刚看了一下照片时间，竟然是2013年4月份的。
以下内容，基本上是书上的或者网络上收集的，我把文字弄到一起了而已，当然我也会加进去一些内容，请大家不要太介意，重要的是内容。引用的图片均为本人拍摄，都是我正在使用的砂轮，虽有版权，随意转载。
红色的字比较重要，蓝色的字是我写的。
正题
一、砂轮的种类与性能
（一）、概况
砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。
（二）、砂轮的分类
砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。
先有个感性认识，砂轮示例：
白刚玉砂轮
棕刚玉砂轮
绿碳化硅砂轮
金刚石砂轮
（三）、砂轮的属性
砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。
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 。
表1 常用磨料
| 类 别 | 名 称 | 代号 | 特 性 | 用 途 | | 氧化物系 | 棕刚玉 | A(GZ) | 含 91~96% 氧化铝。棕色，硬度高，韧性好，价格便宜 | 磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等 | | 白刚玉 | WA(GB) | 含 97~99% 的氧化铝。白色，比棕刚玉硬度高、韧性低，自锐性好，磨削时发热少. | 精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件 | | 碳化物系 | 黑色碳化硅 | C(TH) | 含 95% 以上的碳化硅。呈黑色或深蓝色，有光泽。硬度比白刚玉高，性脆而锋利，导热性和导电性良好 | 磨削铸铁。黄铜、铝、耐火材料及非金属材料 | | 绿色碳化硅 | GC(TL) | 含 97% 以上的碳化硅。呈绿色，硬度和脆性比 TH 更高，导热性和导电性好 | 磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷、珩磨发动机气缸套等 | | 超硬磨料系 | 人造金刚石 | D(JR) | 无色透明或淡黄色、黄绿色、黑色。硬度高，比天然金刚石性脆。价格比其它磨料贵好多倍 | 磨削硬质合金、宝石等高硬度材料 | | 立方氮化硼 | CBN (JLD) | 立方型晶体结构，硬度略低于金刚石，强度较高，导热性能好 | 磨削、研磨、珩磨各种既硬又韧的淬火钢和高钼、高矾、高钴钢、不锈钢 |
2、粒度及其选择
粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两种类型。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如 60 # 粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有 60 个孔眼的筛网，而不能通过每英寸 70 个孔眼的筛网。120# 粒度说明能通过每英寸长有120 个孔眼的筛网。
对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（ W ）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。
表2 砂轮的粒度颗粒尺寸表
| 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 |
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，磨粒越细，磨削表面粗糙度越好。粒度不是起决定性作用的唯一因素，我见过用80K砂轮磨出镜面的。不同粒度砂轮的应用见表3 。
表3 不同粒度砂轮的使用范围
| 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 |
3、结合剂及其选择
结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。
（1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。
（2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差 (300℃)，自锐性好。
关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。
（3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。
（4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。
表4 结合剂代号，性能及用途
| 种类 | 代号 | 主要成分 | 性能 | 用途 | | 陶瓷结合剂 | V | 黏土，长石滑石。 | （1）耐水 酸，碱及热（2）较脆不易堵塞（3）价格便宜（4）线速度为35M/S | 除切削零件窄槽的磨削 | | 树脂结合剂 | B | 石碳酸与甲醛制成的树脂 | 1）强度高弹性好2）耐热耐腐差3）存放时间不超过一年 | 磨削窄槽。切割用的磨砂轮。抛光用的砂轮 | | 橡胶结合剂 | R | 人造橡胶 | 1）强度大弹性高2）退让性好吸振3）不耐油 | 窄槽磨削磨成型面 | | 菱苔土结合剂 | Mg |
| 1）自锐性好2）磨削热小 | 磨削大面积表面及导热差的金属
|
4、硬度及其选择
砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落，砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。（重要！砂轮的硬度并不是指砂轮的坚硬程度）
砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。磨削与切削的显著差别是砂轮具有“自锐性”，选择砂轮的硬度，实际上就是选择砂轮的自锐性，希望还锋利的磨粒不要太早脱落，也不要磨钝了还不脱落。
选择砂轮硬度的一般原则是：加工软金属时，为了使磨料不致过早脱落，则选用硬砂轮。加工硬金属时，为了能及时的使磨钝的磨粒脱落，从而露出具有尖锐棱角的新磨粒（即自锐性），选用软砂轮。前者是因为在磨削软材料时，砂轮的工作磨粒磨损很慢，不需要太早的脱离；后者是因为在磨削硬材料时，砂轮的工作磨粒磨损较快，需要较快的更新。
精磨时，为了保证磨削精度和粗糙度，应选用稍硬的砂轮。工件材料的导热性差，易产生烧伤和裂纹时（如磨硬质合金等），选用的砂轮应软一些。
知道工厂里是怎么测试砂轮硬度的吗？说起来您别笑：是用凿子剜的。
表5 砂轮硬度分级及代号
| 硬度级 | 代号 | | 大级 | 小级 | 超软
| 超软
| D．E．F．
| 软
| 软1
| G
| 软2
| H
| 软3
| J
| 中软
| 软1
| K
| 软2
| L
| 中
| 中1
| M
| 中2
| N
| 中硬
| 中硬1
| P
| 中硬2
| Q
| 中硬3
| R
| 硬
| 硬1
| S
| 硬2
| T
| 超硬
| 超硬
| Y
|
注：上表中的“代号”为现行的新国标代号，老国标代号就是汉字的首字母+数字来表示的，如：中硬1=ZY1，有些砂轮上仍在延用老的国标代号，如上面图中有一片砂轮上的“R3”，就是“软3”。
表6 砂轮硬度的简单选择标准
软
| ←————砂轮硬度————→ | 硬 | 质硬、脆 | ←————工件材质————→
| 质软、粘
| 宽 | ←————接触面积————→
| 狭小
| 快
| ←————砂轮转速————→
| 慢
| 慢 | ←————工件进给速度————→
| 快
| 良好
| ←————材料机械加工性能————→
| 不良
| 熟练
| ←————工人技术————→
| 不熟练
|
5、砂轮的组织
砂轮的组织，是磨料、结合剂和气孔三者在数量上比例的分布状况。简单地讲就是磨料颗粒之间的距离。磨料之间的距离非常难测量，以砂轮体积中磨料所占的百分比，即磨料率作为组织的标准。
根据组织的不同，可以制成紧密或者松散的不同密度的砂轮，以适合不同的研磨状况。使砂轮的磨料颗粒磨钝后能快速崩碎，以使新的刃露出来继续磨削。
组织密的砂轮气孔少，组织松的砂轮气孔多。气孔多虽然结合度弱，但有较大的切削空间，可提高切削效果。气孔大、孔数少的称为粗砂轮；气孔小、孔数多的称为密砂轮。
简单地说，大气孔的砂轮适合磨削质软、粘的材料，比如铝、铜等；反之适合磨削质地坚硬、脆的物质。
6、砂轮的形状
砂轮的形状大概分为五种，平形、斜边（双斜边、单斜边）、碟形、碗形和杯形。
平形砂轮用途最为广泛，磨削平面、外圆、开槽等，并可根据实际使用需要，修成各种形状做成型磨削。
斜边砂轮不用讲太多了，大家都明白，木工平时磨合金锯片用的就是单斜边砂轮。
碟形和碗形砂轮通常是用来磨削各种刀具和刃具的，如钻头、铣刀等。
杯形砂轮可以有多种用途，比如磨刨刀的机器上用的就是这种砂轮，另外碗形砂轮也可以用于垂直磨削平面，效率很高，缺点是散热差。
常用的还有带柄砂轮（如：电磨上用的）等多种形式，砂轮可以做成很多种形状以适应不同的需求。
7、砂轮的尺寸
砂轮的尺寸通常用一串数字表示
砂轮的标志示例：
SPA 400×100×127 A 60 L 5 B 35
SPA-----形状代号
400------外径D
100------厚度H
127------孔径D
A---------磨料
60--------粒度
L---------硬度
5---------组织号
B--------结合剂
35-------最高工作线速度m/s
二、砂轮的保管和运输 砂轮强度较低且易受温度、湿度、振动、碰撞、挤压及储存时间等因素的影响，正确地保管运输砂轮，对防止事故具有重要意义。为此，应做到以下几点： 1、砂轮应存放在专用的储存架上。 2、砂轮存放应尽可能的减少搬运，以防碰击和振动产生裂纹。砂轮质脆，请勿受撞击，坠落及碰撞。 3、存放橡胶结合剂砂轮应注意不要接触油类；树脂结合剂砂轮不要接触碱溶液。陶瓷磨具不能放在潮湿或冰冻的地方，否则会降低磨具强度及磨削力。 树脂、橡胶结合剂砂轮保管时应夹在两块光滑平整的金属板中，金属板应大于砂轮直径，另外不要放在潮湿和风机下直接吹风以防止弯曲变形。砂轮不可长期存放，超过一年树脂和橡胶就会变质，此时需必须严格检验后方可使用。 橡胶、树脂结合剂薄片砂轮，存放时应防止变形。 4、砂轮的保存应以制造厂的说明书为准，过期砂轮不能随便使用。
5、砂轮运输过程中，不能和金属物及安装在一起；并减少振动和撞击。
6、磨具应存放在干燥地方，室温不低于5摄氏度；砂轮叠放时，叠放高度一般不超过1. 5 m。
7、磨具应按规格分开放置，存放处设有标志，以免出现混乱和差错，放置方法应视磨削形状大小而定。直径大或较厚的磨具应直立和稍倾斜摆放，较薄和较小的砂轮应平叠摆放，但不宜过高，并在其上其下各放一平整铁板，防止砂轮变形或破裂。
三、关于金刚石砂轮
之所以把金刚石砂轮单独拿出来说，是因为很多人对金刚石砂轮并不是太了解，容易进入误区。但凡看到“金刚石”这几个字，就只会有一种想法，那就是“硬”。
目前金刚石在自然界中是硬度最高的材料，因此用金刚石制作的磨具具有先天的优势，特别是用在难磨材料时就显得更明显。下面有一张表，表示了各种磨料的硬度指标，这个表格是台湾一所大学的教科书上的，我还没具体弄清楚上面的“HK”指的是哪种硬度标准，但从表中可以看出各种材料硬度之间的硬度对比，有点类似于摩氏硬度的标示方法，大家可以作一个参考：
磨料 | 硬度（HK） | | 钻石（D） | 7000 | | 碳化硅（GC） | 2550 | | 碳化硅（C） | 2500 | | 氧化铝（HA） | 2300 | | 氧化铝（WA） | 2200 | | 氧化铝（A） | 2000 | | 烧结氧化铝 | 1300 |
金刚石砂轮主要以金刚石为主要磨料，再由结合剂结合成形，结合剂大致分为四种：金属、树脂、陶瓷和电镀，可以制成多种形状。
金刚石砂轮可用作磨削、抛光、研磨切削等用途。同时，用于研磨高硬度的合金、非金属材料。金刚石硬度高、抗压强度高、耐磨性好，使金刚石砂轮在磨削加工中成为硬脆材料及硬质合金最理想的工具，金刚石砂轮不但效率高、精度高，而且磨削后工件表面粗糙度好、砂轮消耗少、使用寿命长，同时磨削时也不会产生大量粉尘，改善的工作条件。
金刚石砂轮的用途：用于普通砂轮难以加工的低铁含量的金属和非金属硬脆性材料，如：硬质合金、玛瑙宝石、半导体材料、玻璃、高铝陶瓷、石材等。
在这里，请注意是“低铁含量的金属和非金属材料”
以下为个人见解：
1.关于结合剂及用途。
金属结合剂的金刚石砂轮一般是用青铜烧结金刚石颗粒，多用于石材的切割和打磨非常好，结合强度高，使用寿命长，适合重切削作业。
树脂结合剂的金刚石砂轮用途较为广泛，用来磨削硬质合金非常好，我用了一片新的金刚石砂轮磨了十几把整体硬质合金（YG6x，硬度大于YG8）的篆刻刀（8mm宽的8支，6mm宽的8支），磨完后发现砂轮几乎没有磨损，真的是连表皮都没有磨掉，而且效率非常高。我不太相信五金店里卖的金刚石砂轮，我用的砂轮是定制的。
陶瓷结合剂的金刚石砂轮制作比较麻烦一些，市面上比较少，我们也用不到，这里就不再说了。
再说说电镀的。电镀的金刚石砂轮是把金刚石颗粒用电镀的方法镀在基体上，这种砂轮其实真的是好东西，我挺喜欢这种砂轮。这种砂轮的优点是可以把基体加工成任意形状，镀上一层金刚石粒，做成型磨削。金刚石砂轮硬度很高，你无法象修整刚玉砂轮一样把它修成任意形状，这时候成型的基体就显得非常重要，又因为只有表面有一层金刚石，造价也比较低。电镀的缺点是容易把镀在上面的金刚石颗粒碰掉，大多数颗粒都是被工件挂掉的，而不是磨没的。好在我比较有条件，磨光了可以拿到厂里再镀，这样非常方便。
某宝的“电镀金刚石油石”，我是不敢买，那上面亮晶晶闪着光的，大都是绿碳化硅颗粒。我不会做磨具，但我问过厂里的师傅，师傅说把金刚石和碳化硅同时电镀到钢板上，技术上难度非常大。这说明别人也是在用技术赚钱，无可厚非。
2.关于金刚石砂轮磨刀
很多人都喜欢用金刚石砂轮磨刨刀、凿子等，认为金刚石很硬，磨削效率高，但这其实不是一个好的选择。金刚石是很硬，但并不适合磨削铁碳合金（钢材）。起初用金刚石来磨，你会觉得“下肉”很快，金刚石中的碳会跟钢材中的碳亲和起化学反应，结果是很快金刚石也会被磨没了。工厂里修整金刚石砂轮，就是用铁块修的，一点一点把金刚石磨没。所以，并不是说金刚石不能磨钢材，是因为“不划算”，金刚石太昂贵了。
3.磨刀的选择
一般磨手工用的钢制刀具，用普通油石就可以了，碳化硅的或者氧化铝的都不错，用软一点的氧化铝油石可能效果最好。这就是“多快好省”最好的方法。我不用天然石头磨刀，好不容易快磨好了再碰上块杂质崩掉一块，瞎耽误功夫了。有人觉得“天然浆石”好用，这是对的，这种石头比较软，磨着掉着，等于是把表面磨钝的颗粒磨掉了，露出来的又是锋利的刃，被磨掉的颗粒也起着研磨修光的作用，没见老剃头师傅的磨石磨下来的“浆”都不舍得洗掉，磨完赶紧用毛巾包起来藏好。
上篇贴子已经说了，不要迷信“天然日本浆石”，动辄就标价几百几百的，日本的石头不会比天朝的更好，岛国估计新成的火山岩更多一点罢了。还有，某宝上那些“天然玛瑙油石”、“红宝石油石”之类，全是刚玉烧结的，反正我要是有那么大块漂亮宝石，肯定不舍得拿来当磨刀石卖。
我不用天然石磨刀的原因有三：一是可能会有杂质；二是不耐用，磨损太快；三是没有太多的粒度可以选择。
如果有条件，磨刀可以选用氮化硼油石，注意是“氮化硼”，不是“碳化硼”，这种磨料硬度很高，非常适合磨金属材料，用这个肯定能“多快好”，“省”就不占了，不过，四样占了三样，也知足了，这东西太贵了我没有用过，用过的老鸟们可以白活白活，让俺的思维也肆意徜徉一下。
此贴旨在坛友之间互相交流，不了解的人可以多了解一些知识，哪里有不对的也请各位高手们批评指正，如不吝惜我也再多学点，老师傅们也多补充，共同完善，共同进步。其实写贴子的同时我也又把一些东西复习了一遍，从晚上10点一下弄到早上3点，发贴子真的是件麻烦事。其中某些观点仅代表个人意见，如有无意损害到某人利益，小声告诉我就行。
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发表于 2015-10-31 03:11:31
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