砂轮市场广阔,但七个应用因素可以帮助用户将市场缩小到他们需要的砂轮。

磨料颗粒有多种粒度和粘合剂可供选择。确定哪个轮子适合这项工作需要考虑七个关键因素: 

  1. 被研磨的材料
  2. 研磨压力
  3. 所需的光洁度和形状精度
  4. 联系区域
  5. 轮速
  6. 冷却液使用
  7. 机器/主轴马力

1.被研磨的材料

选择砂轮规格时首先要考虑的是工件材料类型和硬度。材料是易磨还是难磨?磨削的相对容易程度是适合应用的磨料类型、晶粒属性、粒度和结合剂类型的主要预测因素。

按照惯例,氧化铝颗粒用于研磨黑色金属,碳化硅颗粒用于非金属和有色金属。陶瓷和超级磨料与所有三种类型的材料兼容,但通常适用于氧化铝和碳化硅性能不佳的特定情况。

随着晶粒类型的确定,材料的可磨性决定了砂轮的许多其他必要属性。如果材料易于研磨,请使用坚韧耐用的谷物。由于材料易于研磨,因此谷物不应过早或过早分解,因此可以使用全谷物来最大限度地延长砂轮寿命。较粗的砂砾最适合这些材料,因为颗粒很容易穿透材料并最大限度地去除原料。较硬的等级(即,颗粒和砂轮之间的结合更硬)也对应于更容易的磨削,因为这种结合会阻止砂轮在颗粒被消耗之前释放它们。

对于难以研磨的材料,颠倒这些建议. 温和、易碎的牌号在这些材料上表现更好,因为它们更容易断裂并保持更锋利。更细的粒度提高了颗粒穿透硬质材料和形成碎屑的能力。因为磨粒会变钝并导致冶金损坏,例如如果放置时间过长会燃烧,因此需要软级来释放钝化的颗粒并将材料暴露在更锋利的颗粒中。

2.磨削压力

用户还应考虑研磨压力或每粒力。压力越高,操作越严重,陶瓷和超级磨料颗粒的性能可能越好。操作的严重程度也有助于确定磨粒的属性。

坚韧耐用的谷物能够承受更高水平的压力并且不会过早分解。较粗的砂砾也有助于谷物承受研磨压力。有时可能最好将压力分布在更多的切割点上,但即使是这种情况也需要平衡以防止压力将较细的颗粒变成灰尘。重压还需要更硬的等级,以便谷物可以在砂轮上停留足够长的时间来完成所需的磨削工作。

相比之下,温和、易碎的谷物在轻压操作中表现更好,因为耐用的谷物只会摩擦和变钝。更细的粒度可确保颗粒仍能正常断裂并自锐,而较软的粒度在开始摩擦和燃烧正在研磨的材料之前会释放钝化颗粒。

3.所需形式和完成精度

砂轮因其速度、形状可重复性和达到所需光洁度的能力而无处不在。选择砂轮时,重要的是要确定应用是否需要快速切削或精加工。同样重要的是零件是否简单平坦,或者是否有形状可以容纳。

所需的表面光洁度、尺寸公差、形状保持要求和切削率会影响适当的磨粒尺寸、等级和粘合类型。

对于低 Ra 表面处理或紧密的几何公差,更细的砂砾很有帮助,因为它们在工件和车轮之间提供了更多的接触点。这有助于精确饰面,具有较浅的划痕图案和较低的微英寸饰面。更细的晶粒也有助于实现和保持小半径和复杂的形状。相比之下,较粗的砂砾可以提高切削率。找到粒度的最佳平衡将减少切割周期时间。

接近几何精度和形状保持需要更高的等级。较硬的等级使砂轮能够更长时间地保持其轮廓,并确保颗粒保持足够长的时间以达到预期的效果。

下一个建议可能看起来自相矛盾,但较软的粘合对于更精细的表面处理和更高的切削量都是最佳的。具有较软结合力的砂轮很容易释放无光泽的颗粒并保持更新、更锋利的颗粒与材料接触。更锐利的晶粒通过防止钝磨料在切削操作期间摩擦和烧毁零件来增加切削量并改善光洁度。尽管该操作的实际光洁度和切削率主要取决于粒度,但在研磨区保持锋利的晶粒对两者都有好处。

圣戈班砂轮

不同砂轮的独特规格决定了它们的最佳应用。然而,冷却剂的使用和磨床的马力等因素会改变这些最佳应用。

零件要求也决定了粘合类型。陶瓷砂轮在精密公差和形状保持方面表现最佳,而有机和树脂粘合剂最适合反光和其他精细饰面。与玻璃化债券不同,有机债券对它们有一点好处。一些磨削力进入结合层,减小了芯片尺寸。精磨的另一个好处是有机键从研磨的热量中分解的方式。它们倾向于将谷物保持更长的时间,从而使它们运转并变钝。在这些情况下发生的计划耕作和滑动相互作用改善了在切削过程中形成的初始划痕图案,以产生更精细的光洁度。

4.接触范围

接触面积部分与操作的严重程度有关,因为它考虑了工件与车轮之间的接触面积。当将砂轮施加到工件上时,所施加的力会分布在磨削区的所有切削点上。接触面积越大,每粒力越低。相反,面积越小,每粒力越高。

小面积接触操作应使用坚韧、耐用的颗粒,不会过早断裂或在更高的每颗粒力下过早磨损。在这些操作中甚至可能需要陶瓷或超磨粒。更细的磨粒尺寸最适合小面积的接触,因为除了在接触区域提供更多的研磨点外,相对压力或磨削力将分散在许多颗粒之间。接触面积较小的高操作力也需要更硬的车轮,因为这些车轮将保持其形状以防止车轮过早磨损。

当接触面积增加并变得更大时,例如布兰查德段,较温和的晶粒更合适。由于在研磨区与工件接触的晶粒数量增加,每颗晶粒的受力较低,晶粒更容易断裂和自锐。粗砂将压力分散到更少的颗粒中,以确保它们将继续穿透工作。由于在这些操作中钝化颗粒燃烧的风险较高,因此应使用较软的砂轮等级,以便在损坏零件之前释放颗粒。

5.轮速

操作的车轮表面速度可以缩小完成它们所需的粘合类型和车轮等级。要计算表面速度,请使用以下等式:

表面速度 (SFPM) = (π × 直径 (英寸) × RPM) / 12
表面速度 (m/s) = (π × 直径 (mm) × RPM) / 60000

轮速决定了哪种粘合类型最适合所需的速度,或者是否需要特殊的高速粘合。

作为基本规则:

  • 8,500 SFPM (43 m/s) 及以下的表面速度与陶瓷和有机结合剂兼容,尽管大多数常见的陶瓷轮设计用于 6,500 SFPM
    (33 m/s) 及以下。
  • 对于超过 8,500 SFPM (43 m/s) 的表面速度,出于安全原因,应使用有机粘合剂。需要注意的是,一些较新的玻璃化粘结剂可以以超过 8,500 SFPM (43 m/s) 的速度运行,但这些通常需要特殊等级。

车轮也会根据它们的速度采取不同的行动。对于每 1,000 SFPM (5.08 m/s) 的表面速度变化,车轮的作用会变硬或变软一个等级。较慢的砂轮速度等于较软的性能,因为每个磨粒的较高力会导致颗粒和粘合剂更快地分解。更快的砂轮速度会带来更高的性能,每个磨粒的力越小,磨粒和结合剂的作用就越持久。

6.冷却液使用

磨削系统中的冷却液对陶瓷砂轮和有机(树脂)粘结砂轮的影响不同,在确定砂轮的等级或硬度时必须考虑其使用计划。

如果使用冷却液:

  • 陶瓷粘合砂轮的作用更柔软,因为冷却液的润滑性降低了研磨区的摩擦,使磨粒更锋利,切削更自由。
  • 有机(树脂)粘合砂轮的作用更大,因为冷却液会降低磨削区的热量。由于这种热量通常会软化有机车轮并使其自行磨锐,因此冷却液将防止车轮按设计损坏。

砂轮运行中的图像,冷却液在其下方飞溅

冷却液对具有玻璃化和有机结合的车轮具有相反的作用。它的存在使玻璃化车轮表现得更柔软,而有机车轮表现得更硬。

如果不使用冷却液:

  • 在干式操作中,陶瓷结合剂的作用会更大,因为颗粒会更加摩擦和变钝,在研磨区产生更多热量,并可能导致燃烧或其他损坏。
  • 由于粘合剂的工作方式,有机(树脂)粘合车轮会变得更柔软。研磨区的更多热量会更快地软化砂轮,从而增加砂轮早期磨损的几率。

7.机器/主轴马力

磨床的马力可以起到决定结合剂等级或砂轮硬度的作用。

  • 当机器在主轴上有更高的马力时,更硬的车轮等级更明智。较硬的轮子将在较大的力下尽可能长时间地保持形状并保留谷物。耐用的谷物也应该用在大马力的机器上,因为机器会提供足够的力量来破坏它们并允许自磨。
  • 低功率机器或主轴功率不足的机器可能无法根据需要产生足够的力来分解车轮。谷物无光泽,进而会导致烧伤和其他表面损坏。为了减轻这种情况,请使用更柔软的等级车轮和更易碎的谷物。

在矛盾因素之间进行选择

由于确定砂轮的起始规格涉及多少因素,因此会出现因素指向相反方向的情况。在这种情况下,请查看大多数因素指向的位置,或优先考虑应用程序中最重要的因素。为了简单比较,请查看下面的图表:

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在决定特定操作的车轮规格时,重要的是要考虑所有因素。如果因素发生冲突,用户可能需要选择一个关键因素来确定最终规格。

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