磨料磨具

磨具是用以磨削、研磨和拋光的工具。大部分的磨具是用磨料加上結(jié)合劑制成的人造磨具，也有用天然礦巖直接加工成的天然磨具。磨具除在機械制造和其他金屬加工工業(yè)中被廣泛采用外，還用于糧食加工、造紙工業(yè)和陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡膠、木材等非金屬材料的加工。

磨具在使用過程中，當(dāng)磨粒磨鈍時，由于磨粒自身部分碎裂或結(jié)合劑斷裂，磨粒從磨具上局部或完全脫落，而磨具工作面上的磨料不斷出現(xiàn)新的切削刃口，或不斷露出新的鋒利磨粒，使磨具在一定時間內(nèi)能保持切削性能。磨具的這種自銳性，是磨具與一般刀具相比突出的特點。

早在新石器時代，人類就已經(jīng)開始應(yīng)用天然的磨石來加工石刀、石斧、骨器、角器和牙器等工具了；1872年，在美國出現(xiàn)了用天然磨料與粘土相結(jié)合燒成的陶瓷砂輪；1900年前后，人造磨料問世，采用人造磨料制造的各種磨具相繼產(chǎn)生，為磨削和磨床的快速發(fā)展創(chuàng)造了條件。此后，天然磨具在磨具中所占比例逐漸減少。

磨具按其原料來源分，有天然磨具和人造磨具兩類。機械工業(yè)中常用的天然磨具只有油石。人造磨具按基本形狀和結(jié)構(gòu)特征區(qū)分，有砂輪、磨頭、油石，砂瓦(以上統(tǒng)稱固結(jié)磨具)和涂附磨具五類。此外，習(xí)慣上也把研磨劑列為磨具的一類。

固結(jié)磨具按所用磨料的不同，可分為普通磨料固結(jié)磨具和超硬磨料固結(jié)磨具。前者用剛玉和碳化硅等普通磨料，后者用金剛石和立方氮化硼等超硬磨料制成。此外，還有一些特殊品種，如燒結(jié)剛玉磨具等。

普通磨料固結(jié)磨具是由結(jié)合劑將普通磨料固結(jié)成一定形狀，并具有一定強度的磨具。一般由磨料、結(jié)合劑和氣孔構(gòu)成，這三部分常稱為固結(jié)磨具的三要素。

磨料在磨具中起切削作用。結(jié)合劑是把松散的磨料固結(jié)成磨具的材料，有無機的和有機的兩類。無機結(jié)合劑有陶瓷、菱苦土和硅酸鈉等；有機的有樹脂、橡膠和蟲膠等。其中最常用的是陶瓷、樹脂和橡膠結(jié)合劑。

氣孔在磨削時對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，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，也被稱為磨具的第四要素。

表示普通磨料固結(jié)磨具特征的項目有：形狀、尺寸磨料、粒度、硬度、組織和結(jié)合劑。磨具硬度是指磨粒在外力作用下，從磨具表面脫落的難易程度，它反映了結(jié)合劑把持磨粒的強度。

磨具的硬度主要取決于結(jié)合劑加入量的多少和磨具的密度，磨粒容易脫落的表示磨具硬度低；反之，表示硬度高。硬度的等級一般分為超軟、軟、中軟、中、中硬、硬和超硬七大級，從這些等級中還可再細分出若干小級。測定磨具硬度的方法，較常用的有手錐法、機械錐法、洛氏硬度計測定法和噴砂硬度計測定法。

磨具的硬度與其動態(tài)彈性模量具有對應(yīng)關(guān)系，這有利于用音頻法測定磨具的動彈性模量來表示磨具硬度。在磨削加工中，若被磨工件的材質(zhì)硬度高，一般選用硬度低的磨具；反之，則選用硬度高的磨具。

磨具組織粗分為緊密、中等和疏松三類。每類又可再細分數(shù)等，用組織號來區(qū)分。磨具組織號越大，磨料在磨具中所占的體積百分率越小，磨粒之間的間隙越寬，表示組織越松。反之，組織號越小表示組織越緊。較松組織的磨具使用時不易鈍化，在磨削過程中發(fā)熱少，能減少工件的發(fā)熱變形和燒傷。較緊組織的磨具磨粒不易脫落，有利于保持磨具的幾何形狀。磨具的組織只在制造時按磨具配方予以控制，一般不作測定。

磨料磨具，是磨料和磨具的統(tǒng)稱，包括磨料產(chǎn)品和磨具產(chǎn)品。 磨料磨具素有工業(yè)牙齒的美稱。在磨削時常用磨料或磨具作為磨削工具對需加工的零件進行機械加工，而達到一定的技術(shù)要求。

常用的磨料磨具有切割片和砂輪片、百葉盤、快速更換磨片、磨卷、粘結(jié)磨輪、千葉磨環(huán)和砂紙磨環(huán)、非粘結(jié)千葉磨輪、千葉磨輪、砂紙卷和絨卷、鎢鋼旋轉(zhuǎn)銼。

其中磨料產(chǎn)品主要分為剛玉磨料和碳化硅磨料兩大類，具體來說，基本上有以下幾種：

1、棕剛玉磨料，主要成分是Al2O3，具有硬度中等，韌性大，顆粒鋒銳，價格比較低廉，適合加工抗張強度高的金屬。微晶剛玉磨料和黑剛玉磨料都是其派生品種。

2、白剛玉磨料，其硬度略高于棕剛玉，但韌性較差，磨削時易切入工件，自銳性好，發(fā)熱量較小，磨削能力強，效率高。鉻剛玉磨料是其派生品種。

3、單晶剛玉磨料，其顆粒是由單一晶體組成，并具有良好的多棱切削刃，較高的硬度和韌性、磨削能力強，磨削發(fā)熱量少，缺點是生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)量較低，所以價格比較高。鋯剛玉磨料也是晶體化合物，硬度略低，晶體尺寸較細，耐磨性能好。

4、黑碳化硅磨料、綠碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、鈰碳化硅磨料等，屬于碳化硅磨料，主要成份是碳化硅SiC，硬度高，脆性大，磨粒鋒利，導(dǎo)熱性較好，耐磨性較強，比較適合加工硬脆的金屬及非金屬產(chǎn)品。

淬火是使鋼強化的基本手段之一，將鋼淬火成馬氏體，隨后回火以提高韌性，是使鋼獲得高綜合機械性能的傳統(tǒng)方法。

將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性下降及疲勞強度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機械性能）以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學(xué)性能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時，原有在室溫下的組織將全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最高。淬火時的快速冷卻會使工件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)其大到一定程度時工件便會發(fā)生扭曲變形甚至開裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據(jù)冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火4類。

磨料磨具的工作能力一般取決于強度和剛度，磨料磨具經(jīng)過淬火，使磨料磨具的剛度強度都提高了，從而更加耐用，質(zhì)量更高。

常用磨料磨具淬火設(shè)備有以下幾種：

50kw超音頻淬火爐技術(shù)參數(shù)：

50kw高頻淬火設(shè)備的技術(shù)參數(shù)：

200kw中頻淬火設(shè)備技術(shù)參數(shù)：

淬火機床技術(shù)參數(shù)：

淬火已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。因此感應(yīng)淬火設(shè)備的發(fā)展也是日益壯大。選用好的淬火設(shè)備，能使工作事半功倍。

研磨，拋光，打磨，清潔，切割，鉆孔。

磨料磨具素有工業(yè)牙齒的美稱。在磨削時常用磨料或磨具作為磨削工具對需加工的零件進行機械加工，而達到一定的技術(shù)要求。

磨料 ：磨削材料簡稱磨料，即一種具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造兩大類。

天然磨料是自然礦物開采經(jīng)過加工而制成的磨料。用于磨削加工先后已有如下種類：

1、 燧石：化學(xué)成分主要是SiO2，莫氏硬度7。

燧石易斷裂，韌性差，莫氏硬度不高，主要用來制造張頁式砂紙，主要用來加工皮革、毛氈等的拋光加工。

2、 石英砂：類似燧石，比燧石的純度又高了一層，主要化學(xué)成分為SiO2，莫氏硬度7，理化性能如燧石。石英砂來源于石英礦或從河砂中篩選加工，其用途類似燧石，迄今國內(nèi)有些小砂布砂紙廠還在用石英砂作為生產(chǎn)的原料進行生產(chǎn)，其目的在于生產(chǎn)的砂布或砂紙以低于用人造磨料所生產(chǎn)的砂布或砂紙的價格，銷售于廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)加工使用，質(zhì)量下乘，但也有一定的市場。

3、 紫紅鐵粉即氧化鐵：多用于天然的、也可以經(jīng)過人工制造的。由于質(zhì)地比較柔和，主要用于工件的清理和拋光的目的加工，如部分光學(xué)玻璃的研磨或拋光也用紫紅鐵粉進行加工。

4、 柘榴石：系一種天然礦物材料，如采用這種柘榴石在高溫條件下進行熱處理，可使這種材料的硬度和韌性增強。柘榴石容易沿其材料的結(jié)晶體的斷裂面而斷裂，這樣可使柘榴石具有較好的切削刃提高磨削效率。用柘榴石制成的涂附磨具可用于材料如木材或金屬材料進行磨削加工，在國內(nèi)或國外已不多用于生產(chǎn)涂附磨具，更極少用于制造固結(jié)磨具，已趨于淘汰的局面。

5、金剛砂（Emery）： 系自然界中剛玉（Al2O3）氧化鐵的混合物。這種 礦物原料在世界上許多地方的蘊藏量都很豐富，礦石的質(zhì)地與晶位各異，這種礦物材料的切削性能較差，一般只作為拋光使用。現(xiàn)在用這種天然礦物制造磨具已經(jīng)不多，屬于淘汰的趨勢。

6、氧化鍶（Sr2O3）：拋光性能甚好，適用于作拋光材料，并制成氧化鍶粉加磨削劑直接做為拋光材料，在國內(nèi)一些光學(xué)玻璃廠還在使用如上海光學(xué)儀器廠等。

7、金剛石：天然金剛石又稱金剛鉆，系自然界最硬的物質(zhì)，莫氏硬度為10，天然金剛石產(chǎn)于南非、剛果，中國也有，價格十分昂貴，常用于作手飾及裝飾品，自人類發(fā)明人造金剛石之后，在制造磨具上就多用人造金剛石作磨具，在極個別的應(yīng)用范圍內(nèi)才采用天然金剛石。 總之，天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢，已不用于制作磨具，即或使用已經(jīng)不多。

人造磨料 顧名思義，人造磨料是人工通過用有關(guān)礦物材料加上必須的材料進行加工而成的磨料。人造磨料自人們發(fā)明的第一種人造磨料開始至少已發(fā)明發(fā)展了數(shù)十種之多，應(yīng)用范圍愈來愈廣泛，其性能愈來愈優(yōu)越于天然磨料，隨著人造磨料不斷的發(fā)展和進步，磨削加工也得到了迅速的發(fā)展和提高，由于磨具的不斷發(fā)展和性能的不斷提高，磨削加工的水平也得到了發(fā)展和提高。當(dāng)然從另一方面而言，今天磨削加工已走上高效、高速和加工件要求質(zhì)量不斷的提高，又要求磨料磨具適應(yīng)這種發(fā)展要求提高自身的品種、質(zhì)量、生產(chǎn)加工水平和科研水平等方面的各項工作相輔相成、互相依賴、互相促進、互相提高。

1891年美國卡不倫人登公司的E.G艾奇遜用電阻爐首次用人工發(fā)明SiC，于1893年由美國發(fā)明制造了電熔剛玉，從此人類進入了采用人造磨料的新篇章，磨削加工進入了嶄新的一頁。發(fā)展到現(xiàn)在人造磨料的種類不少數(shù)十種，彩人造磨料廣泛用制造固結(jié)磨具、涂附磨具和超硬磨具。

固結(jié)磨具：用磨料(磨削材料)與結(jié)合劑制成的具有一定形狀和一定磨削能力的工具。砂輪是在磨料中加入結(jié)合劑，經(jīng)壓坯、干燥和焙燒而制成的多孔體。由于磨料、結(jié)合劑及制造工藝不同，砂輪的特性差別很大，因此對磨削的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著重要影響。砂輪的特性主要是由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、形狀和尺寸等因素決定。

1、按形狀分：

1) 砂輪：平形砂輪、斜邊砂輪、筒形砂輪、杯形砂輪、碟形砂輪

2) 砂瓦（砂磚）

3) 油石（珩磨條）：具有一定截面形狀的條形磨具。

還有其他百頁碟、千葉磨輪、打磨片、切割片、金剛石鋸片。

2、 按結(jié)合劑分：

陶瓷砂輪、樹脂砂輪、橡膠砂輪、金屬砂輪等 ? ? ? ?按磨料分：

（剛玉和碳化硅等）砂輪、天然磨料超硬磨料砂輪、（金剛石和立方氮化硼等）砂

輪；

涂附磨具：涂附磨具是指用粘結(jié)劑把磨料粘附在可撓曲基材上的磨具,又稱柔性

磨具。

3、按形狀分： 1）砂紙（紗布） 2）砂帶 3）砂碟

4、按照用途分：

海綿砂紙：適合打磨圓滑部分，各種材料均可。 ?

干磨砂紙：適合粗加工或者打磨一些比較粗糙的東西，比如鐵管金屬等。 ? ?水磨砂紙：質(zhì)感比較細，水磨砂紙適合打磨一些紋理較細膩的東西，而且適合后加工； ?

水磨砂紙它的砂粒之間的間隙較小，磨出的碎末也較小，和水一起使用時碎末就會隨水流出，所以要和水一起使用，如果拿水砂紙干磨的話碎末就會留在砂粒的間隙中，使砂紙表面變光從而達不到它本有的效果，而干砂紙就沒那么麻煩，它的沙粒之間的間隙較大磨出來的碎末也較大它在磨的過程中由于間隙大的原因碎末會掉下來，所以它不需要和水一起使用。 ?

5、按照商品名稱分：

木砂紙，即干磨砂紙；水砂紙，即耐水砂紙；鐵砂布，是干磨砂紙的一種，較粗，能盡快地磨光金屬表面。 金相砂紙，

6、 按照磨料分：

棕剛玉砂紙；白剛玉砂紙；碳化硅砂紙；鋯剛玉砂紙等。

7、 按照粘結(jié)劑分：

普通粘結(jié)劑砂紙；樹脂粘結(jié)劑砂紙。