選擇磨具主要依據(jù):一方面從磨削加工的條件來考慮磨床結(jié)構(gòu)、磨削工件的物理力學(xué)性能、磨削參數(shù)的選擇、工件形狀特點和加工要求等;另一方面必須從磨具本身的特性來確定。
下面著重從涂附磨具的三要素——磨料、基體和黏結(jié)劑來簡單介紹一下選擇的一般原則。
(1)磨料的選擇
?、倌チ系倪x擇制造涂附磨具的磨料主要有兩大類,即人造磨料與天然磨料。人造磨料主要是棕剛玉、白剛玉、鋯剛玉和黑碳化硅,也有少量產(chǎn)品用綠碳化硅。人造磨料的化學(xué)組成比較穩(wěn)定,因而硬度基本一致,晶形比較穩(wěn)定。對磨料的選擇主要依據(jù)被加工工件的要求來決定。固結(jié)砂輪對磨料的選擇原則也適用于涂附磨具。棕剛玉適宜加工各種碳素鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、有色金屬、硬青銅等。工件硬度小于55HRC,抗拉強(qiáng)度小于700MPa。白剛玉適宜加工淬火鋼、高碳鋼、不銹鋼及各種硬度較高的合金鋼、有色金屬等。工件硬度可大于55HRC。鉻剛玉適宜加工不銹鋼、高鉬鋼、耐熱合金鋼、鈦合金、黃銅、青銅、灰鑄鐵、鎳一鉻合金、鉻.鈷合金、鎢一鈷合金等。黑碳化硅適宜加工抗拉強(qiáng)度低、韌性大的金屬、非金屬材料,如玻璃、玻璃纖維、陶瓷、木器、刨花板、纖維板等。綠碳化硅適宜加工硬而脆的材料,如硬質(zhì)合金、玻璃、玉器、單晶硅、工程陶瓷、高級罩面漆、鋼琴面板漆、
縫紉機(jī)頭漆等。
?、谀チ狭6鹊倪x擇涂附磨具磨料粒度的選擇應(yīng)考慮以下幾個因素。
a.工件加工余量大,要求磨削效率高的應(yīng)選粗粒度。工件加工余量小,要求表面粗糙度值低的應(yīng)選細(xì)粒度。例如,船體鋼板除銹、金屬件打毛刺、磨焊縫等均選用P16~P24磨具。不銹鋼表面拋光Rn0.8~0.2則選P60~P100即可。雨不銹鋼薄板軋鋼輥的表面拋光(Ra為0.025)則選用W20磨具。一般情況下,加工同類工件時,砂帶的磨削效率高于砂輪的磨削效率。也就是說,一方面砂帶磨粒對工件表面嵌入的深度比砂輪大;另一方面,在砂帶表層整齊排列的塞粒幾乎全部可以起磨削作用。因此,若工件表面粗糙度要求相同時,砂帶磨料粒度比砂輪磨料粒度應(yīng)細(xì)一號。例如,平露磨床使用P36~P46砂輪,若改用砂帶,則選用P46~P60即可。同樣,外圓砂輪磨具使用P60~P80粒度,粗糙度Rn值一般可達(dá)良8~0.4Чm。若改用砂帶,則宜選用P80~P100。當(dāng)然,選擇磨具粒度還應(yīng)與磨床的穩(wěn)定性及操作技能結(jié)合起來才能取得好的效果。
b.工件粗糙度要求相同的情況下,砂帶線速度高的宜甩細(xì)粒度;線速度低的宜用稍粗的粒度。例如,膠合板表面砂光,包輥式砂光機(jī)表面速度只有15~20m/s,磨料粒度為 P36~P46;而改用寬帶砂光機(jī)時,砂帶線速度達(dá)32m/s,磨料粒度就用P60。
C.加工金屬材料與非金屬材料時,若兩者的表面質(zhì)量要求相似時,則加工金屬工件用細(xì)粒度;加工非金屬工件選用偏粗的粒度。
d.加工同種工件時,干磨加工時選用偏粗的磨料粒度;濕磨加工時選用偏細(xì)的粒度。若用潤滑油作為冷卻液,則選用的磨具粒度應(yīng)更細(xì)一些。
e.砂帶與被磨工件加工時接觸面積大的應(yīng)選用偏粗的粒度;反之,則宜選偏細(xì)的粒度。例如,平面磨削的接觸面一般都大于外圓磨削的接觸面。所以,加工同材質(zhì)工件時,平面磨削砂帶的粒度應(yīng)略粗于外圓磨削砂帶。
f.應(yīng)根據(jù)加工工件的材質(zhì)來選擇粒度。加工韌性較大或性能較軟的金屬,如黃銅、紫銅、軟青銅、鋁及鋁合金、鉛及鉛合金時,砂帶磨料易被蘑璃堵塞,故宜選用偏粗的粒度;而加工硬度較高的鋼材時,則可選用偏細(xì)的粒度。
根據(jù)涂附磨具的特點,常用磨料粒度選擇見表1。
表1磨料粒度的選擇
磨削對象 | 磨削方式 | 粗磨 | 中磨 | 精磨 |
一般 | 一般 | 24#~60# | 80#~150# | 180#~400# |
鋼鐵 | 砂帶 砂盤 滾筒 | 24#~60# 16#~40# - | 80#~120# 50#~80# - | 150#~400# 100#~240# - |
有色金屬
| 砂帶 砂盤 滾筒 | 24#~60# 14#~40# - | 80#~150# 40#~80# - | 180#~320# 100#~180# - |
木材
| 砂帶 砂盤 滾筒 | 36#~80# 14#~36# 40#~80# | 100#~150# 40#~60# 100#~150# | 180#~240# 80#~120# 180#~240# |
玻璃
| 砂帶 砂盤 滾筒 | 40#~80# 80#~100# - | 100#~150# 120#~180# - | 180#~400# 220#~800# |
涂料
| 砂帶 砂盤 滾筒 | 80#~150# - - | 180#~240# - - | 280#~800# - - |
皮革 | 砂帶 砂盤 滾筒 | 40#~60# 40#~60# 80#~120# | 80#~150# - 150#~180# | 180#~500# - 220#~500# |
橡膠 | 砂帶 砂盤 滾筒 | 16#~40# - - | 50#~120# - - | 150#~400# 150#~800# - |
塑料 | 砂帶 砂盤 滾筒 | 36#~80# 80#~120# 60#~120# | 100#~150# 150#~180# 120#~180# | 180#~400# 220#~800# 220#~500# |
陶瓷 | 砂帶 砂盤 滾筒 | 36#~80# 36#~60# - | 100#~150# 80#~120# - | 180#~4050# 180#~800# - |
石材 | 砂帶 砂盤 滾筒 | 36#~80# 36#~60# - | 100#~150# 80#~150# - | 180#~4050# 180#~800# - |
③植砂密度的選擇在加工易堵塞材料時,一條完好砂帶的使用壽命往往很短,其磨粒并沒有嚴(yán)重的磨損與脫落,而僅僅是因為磨屑的堵塞使其喪失了繼續(xù)磨削加工的能力。過去,解決的方法是使用大量的冷卻液或用壓縮空氣吹,甚至用毛刷刷。顯然,以上方法并不完善,有些材料加工根本不宜用冷卻液,如軟木制品、高級漆面的木質(zhì)器具等;有些金屬加工雖然可以用冷卻液,但工作場所容易被污染。為了解決工件堵塞的問題,好的辦法是采用稀植砂型的砂布、砂紙。
稀植砂磨具主要用于機(jī)磨,即制成各種規(guī)格的砂帶或?qū)⑸安技堈迟N、包輥、壓附在一些特定的機(jī)床上進(jìn)行磨削加工,如加工軟木材、含松脂量高的木材、橡膠制品、鋁及鋁合金制品及一些皮革等。
除了用稀植砂的方法解決堵塞問題外,在磨具的磨料層上,還可以涂一層特殊的化學(xué)物,以解決一些特殊工件的加工問題。例如,加工高級清漆的木質(zhì)面板(鋼琴面板等)、鈦合金等僅用稀植砂磨具還是不能解決堵塞問題,而是采用超涂層,即在磨料面上涂一層特殊防堵塞物質(zhì)。
(2)黏結(jié)劑的選擇
制造涂附磨具的黏結(jié)劑大體上可分為兩大類,即干磨系黏結(jié)劑與耐水系黏結(jié)劑。用干磨系黏結(jié)劑制造的涂附磨具原則上只適用于干磨。用耐水系黏結(jié)劑制造的涂附磨具既可濕磨也可干磨,但更適于濕磨,因為干磨與濕磨,無論是磨削方式、加工對象及涂附磨具本身都有很大不同。若用干磨系列磨具在有水或極潮濕的條件下作業(yè),就不可能達(dá)到預(yù)期的加工效果;反之,若用耐水系列涂附磨具在干燥條件下加工,也往往達(dá)不到完滿的加工效果。這樣,在挑選涂附磨具前,對其黏結(jié)劑進(jìn)行選擇就尤其必要。
?、賱游锬z黏結(jié)劑(以O(shè)/G表示) 到目前為止,仍然是國內(nèi)涂附磨具的主要黏結(jié)劑,其產(chǎn)品占涂附磨具總量的70%以上。這類產(chǎn)品大體有以下三類:張頁式干磨砂布、木砂紙;卷狀干磨砂布;低負(fù)荷輕型砂帶。頁狀砂布、砂紙只適用于手工打磨除銹、拋光,多數(shù)用于木器家具油漆之前的表面砂光,一般機(jī)械行業(yè)對機(jī)器零件的砂光,也有少量用于手提式振動拋光機(jī),對漆面、設(shè)備臺架、鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行拋光等。用動物膠制的砂帶大量用于一般木器加工,其砂帶線速度不高于20m/s,承受的負(fù)荷也較小,一般用手壓。速度太高,負(fù)荷太大都會引起嚴(yán)重脫砂甚至斷裂。這類產(chǎn)品一般均在干燥情況下使用,遇潮濕天氣時,產(chǎn)品會吸潮、發(fā)黏,只有臨時稍加烘干才可再用。動物膠產(chǎn)品雖然黏結(jié)強(qiáng)度較低,產(chǎn)品易吸潮,保管不善時易生霉變質(zhì)等,但其價格低廉,柔軟。在相同粒度條件下,其加工工件的表面粗糙度比樹脂性產(chǎn)品要好,因此直到目前,動物膠產(chǎn)品仍在廣泛地使用,特別是對于木器家具及細(xì)木工的加工行業(yè)。
?、诎霕渲z黏結(jié)劑(以R/G表示) 這類產(chǎn)品是在動物膠產(chǎn)品基礎(chǔ)上改進(jìn)、提高后的產(chǎn)物。其底膠用動物膠,復(fù)艘用人造樹脂。因而一方面仍保持其價格低廉和柔軟的特點,另一方面又撬高了其抗潮濕和耐磨的性能,主要用于卷輥式的楓械磨加工,更多是制成各種規(guī)格的砂帶,用于膠合板、刨花板、纖維板、皮革、塑料、橡膠等非金屬材料的砂光、精磨及拋光。這類產(chǎn)品也可以加工成頁輪、圓片、砂圈等各種異型產(chǎn)品以適合于不同場合的加工需要。
R/G系列產(chǎn)品特別適合于多雨、潮瀑鈞南方地區(qū)。
?、廴珮渲そY(jié)劑(以R/R衷承>這類產(chǎn)品的底膠與復(fù)膠黏結(jié)劑全是用人造樹脂,因而膠黏強(qiáng)度很高,產(chǎn)品鋒利、耐磨,是制造砂帶、砂盤、頁輪等機(jī)用磨具的主要品種之一。這里要特別指出,此類產(chǎn)品雖然采用人造樹脂,但產(chǎn)品仍然只能干磨,或者是油磨,即磨削加工時用某些潤滑油作冷卻液(某些動物膠產(chǎn)品與半樹脂膠產(chǎn)品也可以在有潤滑油的情況下作業(yè))。這是因為,這種產(chǎn)品的黏結(jié)劑一般都是耐水的,但羹體材料都沒有經(jīng)過特殊的防水處理,因此,一旦長時間在有水的條件下作業(yè),基體就會吸水膨脹、變形而導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降。當(dāng)然,R/R產(chǎn)品終究與G/G產(chǎn)品或R/G產(chǎn)品有很大韻區(qū)別,它雖然不是耐水產(chǎn)品,但其抗水性、抗潮性比G/G、R/G產(chǎn)品要好得多。
?、苣退疂衲ハ盗心z黏劑(wP) “水磨”是指在以水或水乳化液為冷卻液的條件下進(jìn)行的磨削加工。因此,耐水涂附磨具又稱為水磨磨具。耐水砂紙是以耐永紙作基體,用清漆作黏結(jié)劑而制成的產(chǎn)品,它可以在浸水條件下使用,主要用于金屬漆面,如縫紉機(jī)機(jī)頭、風(fēng)扇輪葉及金屬外殼、汽車駕駛室、客車外殼等漆面的磨光、修腐;也用摯木器漆面的修磨,如鋼琴面板、木質(zhì)家具漆面等。這部分產(chǎn)品主要用于手工作業(yè)或手提式振動(往復(fù)式)拋光機(jī)作業(yè)。
耐水砂布、耐水砂帶都是以布為基體,以人造樹脂作黏結(jié)劑而制成的?;w經(jīng)過特殊的耐水處理,因而在有水的條件下作業(yè)時,可以保證基體的穩(wěn)定性,基體、黏結(jié)劑都不會吸水而變形。水磨加工有許多好處,如可以降低工件加工時的發(fā)熱量,避免燒傷;可以改善工件的表面質(zhì)量,降低表面粗糙度值;可以沖洗掉磨屑,避免砂帶面面堵塞;可以延長砂帶的使用壽命,提高工效。因此,許多機(jī)加工,如飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片、汽輪祝葉片的型面加工;食品工業(yè)、化工、制藥工業(yè)所用的不銹鋼裝置、容器;廚房設(shè)備,醫(yī)療設(shè)備、不銹鋼餐具以及許多耐熱合金零件等都已采用水磨加工。
?、莼w的選擇 目前,制造涂附磨具的基體有五類,即布、紙、復(fù)合基體、鋼紙和無紡布。不同基體涂附磨具的性能、使用方法和加工對象都是不同的。因此,選擇基體同樣是非常重要的。如手工磨削用,則要求基體應(yīng)有很好的撓性,特別是加工彎曲及型面復(fù)雜的工件,則更要求基體柔軟。而作為高速磨削的機(jī)加工砂帶,則不只是要求砂帶基體要有很高的抗拉強(qiáng)度,還要能經(jīng)受交變負(fù)荷、摩擦負(fù)、膨脹負(fù)荷?;w選擇的大致范圍見表2。
表2基體選擇范圍
名 稱 | 特性 | 用途 | 適用范圍 |
紙 | 輕型紙65~100g/m2 (單層) | 輕薄、柔軟,抗拉強(qiáng)度低,成本低 | 制造頁狀砂紙,多用于細(xì)磨或中磨,適合于的工使用或振動拋光機(jī)用 | 復(fù)雜型面工件拋光,曲面木器砂光,金屬與木器面漆的磨光,精密儀器,儀表修磨等。 |
中型紙110~130g/㎡(多層) | 較厚實,柔性好,抗拉強(qiáng)度比輕型紙高 | 手工用或手持式拋光機(jī)用;制造頁狀、卷狀砂紙 | 金屬工件的除銹、磨光、木器家具的砂光底漆膩子的拋光,漆面機(jī)拋光、表亮、儀表修磨 |
重型紙160~230g/㎡(多層)
| 厚實、富柔曲性、抗拉強(qiáng)度高,伸長率小、韌性高 | 制造砂紙帶,機(jī)加工用
| 適用滾筒式砂光機(jī)、寬帶砂光及砂帶磨床,膠合板、刨花板、纖維板、皮帶及本器加工 |
布
| 輕型布(斜紋) | 很柔軟,輕薄,抗拉強(qiáng)度適中 | 手工用或低負(fù)荷機(jī)用
| 金屬工件打磨除銹、磨光拋光,滾筒式砂光祝加工板材,輕負(fù)荷砂帶 |
中型布(粗斜紋) | 柔曲性好,厚實,抗拉強(qiáng)度高 | 機(jī)用 | 機(jī)用砂帶及重負(fù)荷砂帶;用于家具、工具、電熨斗、硅鋼片、發(fā)動機(jī)葉片型磨加工 |
重型布(緞紋)
| 厚實,緯向強(qiáng)度高于經(jīng)向強(qiáng)度 | 機(jī)用,適合于重負(fù)荷磨削 | 適用于多接頭寬砂帶,用于加工大面積板材 |
復(fù)合基體
| 特別厚實,強(qiáng)度高,抗皺,抗拉,抗破
| 機(jī)用
| 重負(fù)荷砂帶、砂盤,特別適于膠合板、刨花板、纖維板及鑲嵌地板的磨加工 |
鋼紙 | 特別厚實,強(qiáng)度很高,伸長率小,耐熱性好 | 機(jī)用 | 制作砂盤,打焊縫、除銹、除金屬皮及氧化層 |