砂轮的安装与修整过程详解

1.砂轮的结构

砂轮是磨削的主要工具，它是由磨料和结合剂以适当的比例混合，经压坯、干燥、烧结而成的疏松体，其是由磨粒、结合剂和空隙构成的多孔物体。磨粒、结合剂和空隙是构成砂轮的三要素，如图10-1 所示。磨粒起磨削作用，锋利的小磨粒就像铣刀的刀刃一样，结合剂起支持磨粒的作用；空隙则有助于排屑和散热。磨削就是依靠这些小磨粒，在砂轮高速旋转下切入工件表面的。

2.砂轮的特性

因磨料、结合剂及制造工艺的不同，砂轮的特性可能会产生很大的差别。砂轮的特性由以下因素决定，它包括磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。

（1）磨料

磨料是制造砂轮的主要原料，直接担负切削工作，必须锋利和坚硬，且具有较好的耐热性。常用的磨料有刚玉和碳化硅两类。刚玉类磨料主要成分是Al2O3，韧性好，适合于磨削钢料及一般刀具等；碳化硅类磨料硬度比刚玉类高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削铸铁、青铜等脆性材料及硬质合金刀具等。

（2）粒度

磨粒的大小用粒度表示。粒度号数值越大，磨粒越小。粗磨粒用于粗加工，细磨粒用于精加工。磨软材料时为防止砂轮堵塞，用粗磨粒；磨削脆性材料和硬材料，精磨工件时用细磨粒。

（3）结合剂

结合剂的作用是将磨粒黏结在一起，使之成为具有一定强度和形状尺寸的砂轮。磨粒用结合剂可以成黏结各种形状和尺寸的砂轮，以适应磨削不同形状和尺寸的表面，如图10-6所示。结合剂有陶瓷结合剂（V）、树脂结合剂（B）、橡胶结合剂（R）和金属结合剂等，其中以陶瓷结合剂最为常用。

图10-6　砂轮的形状

（a）平形；（b）单面凹形；（c）薄片形；（d）筒形；（e）碗形；（f）碟形；（g）双斜边形

（4）硬度

砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。它与磨粒本身的硬度是两个完全不同的概念，磨粒黏结越牢，砂轮的硬度越高。磨粒容易脱落的砂轮，称为软砂轮，反之则为硬砂轮。同一种磨粒可以做成多种不同硬度的砂轮。

（5）组织

砂轮的组织是指磨料和结合剂的疏松程度，它反映了砂轮中磨料、结合剂和空隙三者间的体积比例关系。砂轮中所含磨料的比例越大，组织越紧密；反之，空隙越大，砂轮组织就越疏松。砂轮组织分为紧密、中等和疏松3 大类，共16 级（0～15），号数越小，表示组织越紧密。

为了便于选用砂轮，在砂轮的非工作表面上印有其特性代号，根据GB/T 2485—2016 技术条件规定，例如标记为：

P400×150×203 A 60 L5 V 35(www.xing528.com)

其中，“P”表示砂轮的形状为平行，“400×150×203”分别表示砂轮的外径、厚度和内径尺寸（mm），“A”表示磨料为棕刚玉，“60”表示粒度为60 号，“L”表示硬度为L 级（中软），“5”表示组织为5 号（磨料率52%），“V”表示结合剂为陶瓷，“35”表示最高工作线速度为35m/s。

选用砂轮时，应综合考虑工件的形状、材料性质及磨床结构等各种因素。在考虑尺寸大小时，应尽可能把外径选得大些。磨内孔时，砂轮的直径取工件内孔直径的2/3 左右，有利于提高磨具的刚度。但应特别注意不能使砂轮工作时的线速度超过标记的最高工作线速度。

3.砂轮的检查、安装、平衡和修整

由于砂轮在高速旋转下工作，故安装时必须经过外观检查，不允许有裂纹。砂轮选定后要进行外观和裂纹的鉴定，一般不易直接看到，要用响声检验法，用木槌轻敲听其声音，声音清脆则为没有裂纹的好砂轮。

安装砂轮时，要求将砂轮不松不紧地套在轴上。最常用的砂轮安装方法是用法兰盘装夹砂轮，在砂轮和法兰盘之间垫上1～2mm 厚的、由皮革或橡胶制成的弹性垫板，以防止磨削时受热膨胀将砂轮胀裂。砂轮的安装方法如图10-7 所示。大砂轮通过台阶法兰盘装夹，如图10-7（a）所示；不太大的砂轮用法兰盘直接安装在主轴上，如图10-7（b）所示；小砂轮直接用螺母紧固在主轴上，如图10-7（c）所示；更小的砂轮可黏固在轴上，如图10-7（d）所示。

图10-7　砂轮的安装

（a）台阶法兰盘安装；（b）法兰盘安装；（c）螺母紧固；（d）黏固安装

不平衡的砂轮在高速旋转时会引起机床振动、主轴和轴承磨损加快、砂轮磨损不均匀和工件表面质量恶化等，影响磨削加工质量和机床精度，严重时还会造成机床损坏和砂轮碎裂。因此在安装砂轮前必须进行平衡，砂轮的平衡有静平衡和动平衡两种。为使砂轮平稳地工作，凡直径大于125mm 的砂轮都要进行静平衡调整。

图10-8　砂轮的静平衡

1—砂轮套筒；2—心轴；3—砂轮；4—平衡铁；5—平衡轨道；6—平衡架

图10-8 所示为砂轮的静平衡。平衡时将砂轮装在法兰盘上，再将法兰盘套在心轴上，然后放到平衡架的平衡轨道上。如果不平衡，则较重的部分总是转到下面，这时可移动法兰盘端面环槽内的平衡铁进行平衡，然后再进行下一次平衡。这样反复进行，直到砂轮圆周的任意位置都能静止不动，这就说明砂轮各部分质量均匀。

砂轮工作一段时间以后，表面磨粒逐渐变钝，砂轮表面空隙被堵塞，这时需对砂轮进行修整，使磨钝的磨粒脱落，露出新鲜锋利的磨粒，恢复砂轮的切削能力和外形精度。及时而正确的修整是提高磨削效率和保证磨削质量不可缺少的重要环节。砂轮常用金刚石修整器进行修整，如图10-9 所示。修整时要用大量的冷却液，以避免金刚石因温度过高而破裂。

图10-9　砂轮的修整