磨料磨具 磨料粒度的那些事

主講人：郭森林

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我們?cè)谥圃炷ゾ邥r(shí)，首先要根據(jù)工件要達(dá)到的表面質(zhì)量、加工效率、耐用度、砂輪轉(zhuǎn)速、修整工藝等要求，選取磨料的粒度。那什么是磨料粒度、磨料粒度又該如何選取呢？這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)一下。

1 粒度、粒度號(hào)及粒度組成

磨料粒度，其實(shí)準(zhǔn)確地說，應(yīng)該是“粒度組成”。因?yàn)槲覀兂Ｕf的粒度，比如“CBN 80/100、100/120”，其實(shí)是粒度號(hào)，它指的是一個(gè)粒度范圍（粒群），包含了最粗粒、粗粒、基本粒、細(xì)粒、最細(xì)粒。表1是國(guó)標(biāo)《GB/T 6406—1996 超硬材料 金剛石或立方氮化硼顆粒尺寸》中，對(duì)超硬磨料粒度組成的規(guī)定。所以，磨料行業(yè)“粒度組成”的定義是：某一名義的粒度號(hào)磨粒中各不同尺寸顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表1 超硬磨料粒度組成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

我們常說的“粒度”其實(shí)就是“粒度號(hào)”，它是區(qū)分磨料粒度粗細(xì)的一種標(biāo)記，國(guó)標(biāo)采用的是篩分法對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。比如80/100就是一個(gè)粒度號(hào)，它的公稱尺寸范圍是150～180 μm，表示的是落在篩孔尺寸分別是180 μm和150 μm的兩層篩子之間的超硬磨料。

其中，上限篩篩上的磨料是最粗粒，也就是通常所說的大顆粒，需要嚴(yán)格限制，如存在很容易造成工件“劃傷”等缺陷；上檢查篩篩上的磨料是粗粒；下檢查篩篩上的是基本粒；下檢查篩篩下的是細(xì)粒；下限篩篩下的是最細(xì)粒。

隨著國(guó)際交往的增多，國(guó)內(nèi)的超硬磨具產(chǎn)品經(jīng)常需要與國(guó)外同類產(chǎn)品“對(duì)標(biāo)”，但是每個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)不同，在選取“粒度號(hào)”時(shí)一定要注意。表2、表3是我國(guó)與其他主要國(guó)家的超硬磨料粒度對(duì)照表。

2 粒度號(hào)的選擇

“粒度”直接關(guān)系著磨削加工質(zhì)量，特別是表面粗糙度。圖1是表面粗糙度與磨料粒度之間的關(guān)系，從圖1可見，要想獲得滿意的粗糙度，磨料粒度的選擇可是很重要的。

圖1 粒度與粗糙度的關(guān)系（Winter公司資料，主要用于金屬材料）

明白了什么是“粒度”，那實(shí)際生產(chǎn)中我們?nèi)绾芜x擇合適的粒度號(hào)呢？

這個(gè)問題有點(diǎn)復(fù)雜，因?yàn)槌斯ぜ砻尜|(zhì)量、加工效率、耐用度等以外磨料磨具，磨削方式（內(nèi)圓磨削、外圓磨削、端面磨削等）、修整工藝、工件類型、加工工藝等都會(huì)影響到粒度號(hào)的選擇。下面就簡(jiǎn)單的談?wù)劙?，歡迎大家補(bǔ)充哦。

（1）超硬磨料的選擇原則其實(shí)與普通磨料是相同的。與普通磨具比較，由于超硬磨粒的鋒利性和不易磨損性，如達(dá)到相同的表面粗糙度要求，超硬磨料的粒度應(yīng)細(xì)1～2個(gè)粒度號(hào)。同時(shí)，在滿足表面粗糙度的前提下，盡量選用粗一些的粒度，以達(dá)到較高的加工效率。

（2）考慮到不同結(jié)合劑的結(jié)合強(qiáng)度，各種結(jié)合劑均有它的最佳粒度范圍，太粗或太細(xì)均不利于其磨削加工。通常的粗精磨作業(yè)，樹脂結(jié)合劑磨具選用100/120以細(xì)（太粗，樹脂結(jié)合劑把持不住，造成磨料過早脫落，不利于磨削）；金屬結(jié)合劑磨具選用70/80～230/270；陶瓷結(jié)合劑磨具處于二者之間。另外，由于樹脂結(jié)合劑有一定彈性磨料磨具，同一粗糙度要求，其磨料粒度可適當(dāng)選的粗一些。

（3）磨削余量大時(shí)，磨削深度大，采用粗磨，宜用粗粒度；精度要求高時(shí)，磨削深度小，采用精磨，宜用細(xì)粒度。成型磨削時(shí)，為提高磨具的形狀保持性，磨料粒度較一般磨削使用的粒度細(xì)一些。

（4）若砂輪修整精細(xì)，可用粒度粗一些的磨具，以獲得較高的磨削效率；磨削硬質(zhì)合金時(shí)，因材料導(dǎo)熱性差，易產(chǎn)生燒傷和龜裂，宜選用粗粒度；端面平磨，切斷，開溝等宜用粗粒度；高速砂輪宜偏細(xì)1～2個(gè)粒度號(hào)；薄壁工件和干磨容易發(fā)熱，造成燒傷，宜用偏粗粒度。

表4是金剛石和CBN的平均粒度和每克拉顆粒數(shù)。這里的每克拉顆粒數(shù)很有價(jià)值，它直接關(guān)系著工作接觸面的面積和參與工作的磨粒數(shù)量，有興趣的同學(xué)可以研究一下，歡迎和郭老師探討。

表4 金剛石（D）、CBN（B）粒度與每克拉顆粒數(shù)（Winter公司資料）

3 課后語

最后，強(qiáng)調(diào)一下超硬磨料粒度號(hào)的質(zhì)量控制。

磨料作為磨具三要素之一，其質(zhì)量的穩(wěn)定性直接決定了砂輪質(zhì)量的穩(wěn)定性。而砂輪質(zhì)量的穩(wěn)定性，其重要性不言皆明。所以，每一個(gè)磨料使用廠家都要建立自己的一套磨料檢驗(yàn)體系。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是最低標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)磨料使用廠家不能一味照搬，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要，建立自己的粒度組成標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理地控制磨料的粒度尺寸，以便于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。當(dāng)然，磨料的質(zhì)量檢驗(yàn)不僅僅粒度組成一項(xiàng)，還有沖擊韌性、堆積密度、單顆粒強(qiáng)度等性能指標(biāo)，這里就不在一一說明了。

好了，這節(jié)課就這么多了。下一節(jié)課，我們將談一下“結(jié)合劑”，歡迎大家屆時(shí)關(guān)注。如有建議或希望了解的知識(shí)，歡迎加入愛銳網(wǎng)公眾號(hào)，和郭老師一起交流。下課嘍！

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