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超硬磨具是指以超硬材料为切磨原料,借助于结合剂或其他辅助材料制成的具有一定形状、性能和用途的制成品。以下7个表格,从微粉粒度、结合剂、磨具使用范围、砂轮修整和磨具使用常见问题等几个方面让你看懂有关超硬磨具的基础知识。
表一 中国与主要国家超硬磨料磨粒及微粉的粒度对照表
中国 |
日本 |
西德 |
||||
粒度 |
旧标号 |
尺寸μm |
粒度 |
尺寸μm |
粒度 |
尺寸μm |
16/18 |
20 |
1000/1180 |
16/18 |
1000/1180 |
D1180 |
1000/1180 |
18/20 |
22 |
850/1000 |
18/20 |
1000/850 |
D1001 |
850/1000 |
20/25 |
24 |
710/850 |
20/30 |
600/850 |
D851 |
710/850 |
25/30 |
30 |
600/710 |
D711 |
600/710 |
||
30/35 |
36 |
500/600 |
30/40 |
425/600 |
D601 |
500/600 |
35/40 |
40 |
425/500 |
D501 |
425/500 |
||
40/45 |
46 |
355/425 |
40/50 |
300/425 |
D426 |
355/425 |
45/50 |
54 |
300/355 |
D356 |
300/355 |
||
50/60 |
60 |
250/300 |
50/60 |
250/300 |
D301 |
250/300 |
60/70 |
70 |
212/250 |
60/80 |
180/250 |
D251 |
212/250 |
70/80 |
80 |
180/212 |
D213 |
180/212 |
||
80/100 |
90 |
150/180 |
80/100 |
150/180 |
D181 |
150/180 |
100/120 |
100 |
125/150 |
100/120 |
125/150 |
D151 |
125/150 |
120/140 |
120 |
106/125 |
120/140 |
106/125 |
D126 |
106/125 |
140/170 |
150 |
90/106 |
140/170 |
90/106 |
D107 |
90/106 |
170/200 |
75/90 |
170/200 |
75/90 |
D91 |
75/90 |
|
200/230 |
180 |
63/75 |
200/230 |
63/75 |
D76 |
63/75 |
230/270 |
240 |
53/63 |
230/270 |
53/63 |
D64 |
53/63 |
270/325 |
280 |
45/53 |
270/325 |
45/53 |
D54 |
45/53 |
325/400 |
320 |
38/45 |
325/400 |
38/45 |
D46 |
38/45 |
M36/54 |
W40 |
36/54 |
400 |
34/38 |
D45 |
40/50 |
M22/36 |
22/36 |
500 |
28/34 |
D35 |
32/40 |
|
M20/30 |
W28 |
20/30 |
600 |
24/28 |
D25 |
25/32 |
M12/22 |
12/22 |
700 |
20/24 |
D20 |
25/40 |
|
M10/20 |
W20 |
10/20 |
800 |
16/20 |
D20A |
25/30 |
M8/16 |
8/16 |
1000 |
13/16 |
D20B |
30/40 |
|
M8/12 |
8/12 |
|||||
M6/12 |
W14 |
6/12 |
1200 |
10/13 |
D15 |
15/25 |
M5/10 |
W10 |
5/10 |
1500 |
8/10 |
D15A |
10/15 |
M4/8 |
W7 |
4/8 |
2000 |
6/8 |
D15B |
15/20 |
M3/6 |
3/6 |
2500 |
5/6 |
D15C |
20/25 |
|
M2.5/5 |
W5 |
2.5/5 |
3000 |
4/5 |
D7 |
5/10 |
M2/4 |
2/4 |
4000 |
3/4 |
D3 |
2/5 |
|
M1.5/3 |
W3 |
1.5/3 |
5000 |
2/3 |
D1 |
1/2 |
M1/2 |
W1.5 |
1/2 |
8000 |
1/2 |
D0.7 |
0.5/1 |
M0/2 |
0/2 |
|||||
M0.5/1.5 |
W1 |
0.5/1.5 |
15000 |
0/1 |
D0.25 |
0.5 |
M0.5/1.0 |
0.5/1 |
|
|
|
|
|
M0/1.0 |
|
0/1.0 |
|
|
|
|
M0/0.5 |
|
0/0.5 |
|
|
|
|
表二 超硬磨料磨粒与微粉的粒度标记及尺寸范围
磨粒 GB/T 6406-1996 |
微粉 JB/T7990-1998 |
||||
磨粒标记 |
旧标号 |
工程尺寸 μm |
磨粒标记 |
旧标号 |
工程尺寸 μm |
16/18 |
20# |
1180/1000 |
M36/54 |
W40 |
36/54 |
18/20 |
22# |
1000/850 |
M22/36 |
22/36 |
|
20/25 |
24# |
850/710 |
M20/30 |
W28 |
20/30 |
25/30 |
30# |
710/600 |
M12/22 |
12/22 |
|
30/35 |
36# |
600/500 |
M10/20 |
W20 |
10/20 |
35/40 |
40# |
500/425 |
M8/16 |
8/16 |
|
40/45 |
46# |
425/355 |
M8/12 |
8/12 |
|
45/50 |
54# |
355/300 |
M6/12 |
W14 |
6/12 |
50/60 |
60# |
300/250 |
M5/10 |
W10 |
5/10 |
60/70 |
70# |
250/212 |
M4/8 |
W7 |
4/8 |
70/80 |
80# |
212/180 |
M3/6 |
3/6 |
|
80/100 |
90# |
180/150 |
M2.5/5 |
W5 |
2.5/5 |
100/120 |
100# |
150/125 |
M2/4 |
2/4 |
|
120/140 |
120# |
125/106 |
M1.5/3 |
W3 |
1.3/3 |
140/170 |
150# |
106/90 |
M1/2 |
W1.5 |
1/2 |
170/200 |
150# |
90/75 |
M0/2 |
0/2 |
|
200/230 |
180# |
75/63 |
M0.5/1.5 |
W1 |
0.5/1.5 |
230/270 |
240# |
63/53 |
M0.5/1 |
0.5/1 |
|
270/325 |
280# |
53/45 |
M0/1 |
|
0/1 |
325/400 |
320# |
45/38 |
M0/0.5 |
|
0/0.5 |
表三 超硬磨料磨具的应用范围
磨料种类 |
适 于 加 工 的 材 料 |
金 刚 石 |
硬而脆的材料:硬质合金 金刚石或立方氮化硼的复合材料 陶瓷 光学玻璃 宝石 半导体材料及石材 有色金属: 铝 铜及合金 磁钢:各种铁氧体 铸造永磁合金 热喷涂材料: 热喷涂钴基 镍基合金 |
立 方 氮 化 硼 |
工具钢: 特别是高钒高速钢 不锈钢: 耐热钢 模具钢 铸铁:冷硬铸铁 镍、铬冷硬铸铁 各种合金铸铁及粉末冶金铸铁 镍、铬、钛合金等 |
表四 结合剂的特性与适用范围
品种 |
结合剂特性 |
磨具特性 |
适用范围 |
树 脂 结 和 剂 |
弹性好 有抛光性能 热作用下把持磨粒性能较差 |
磨具自锐性好,不易堵塞,一次修整后很少修整,磨削效率高,磨削温度低,磨削粗糙度较低 |
金刚石磨具:硬质合金,钢结硬质合金,PCD和PCBN刀具,金刚石和CBN复合片。 CBN磨具:高钒高速钢及各种淬火钢、合金钢。 |
陶 瓷 结 和 剂 |
对磨粒的把持性好,耐热性好。 |
磨具寿命比树脂结合剂好,切削锋利,效率高。磨削不易发热和堵塞,易控制加工精度,易修整。 |
金刚石磨具:近年来,在PCD和PCBN刀具刃磨上有很好的应用。 CBN磨具:除加工各种高硬、高强性钢材外,特别适合高速磨削,效率高。 |
金属 结合剂 |
刚性好 磨粒把持性好 |
磨具强度高,耐磨性好,寿命长。能承受较大负荷。自锐性差,易堵塞,难修整 |
金刚石磨具:主要用于玻璃、陶瓷、石材 |
电镀结合剂 |
磨料层薄,磨粒密度高磨削锋利。不用修整,寿命短 |
适用于几何形状复杂的磨具 |
表五 超硬磨料磨具粒度和加工表面粗糙度的关系
磨具粒度号 |
加工表面粗糙度Ra/μm |
|
树脂、陶瓷结合剂 |
金属结合剂 |
|
80/100~100/120 100/120~170/200 170/200~270/325 325/400~W10/20 W8/12~W4/8 W4/8~W1.5/3 |
— 0.16~0.63 0.08~0.32 0.04~0.16 0.02~0.08 0.01~0.04 |
0.32~2.5 0.16~1.25 0.16~0.63 — — — |
表六 修整砂轮的磨料选择
超硬磨料磨具 |
修整砂轮 |
||||
磨料 |
粒度 |
磨料 |
粒度 |
硬度 |
结合剂 |
金刚石 |
100/120~200/230 230/270以细 |
GC WA GC WA |
60~100 100~240 |
L~M K~L |
V V |
CBN |
100/120~200/230 230/270以细 |
WA GC WA GC |
60~100 100~240 |
L~M K~L |
V V |
表七 超硬磨料磨具在使用过程中,常见的问题有以下几种:
现象 |
原因 |
措施 |
加工产品表面粗糙度达不到要求 |
1、磨具粒度选择不合适 2、砂轮硬度太低或组织太松 磨粒脱落太快 |
1、选粒度细的砂轮 2、调整砂轮配方,提高砂轮硬度 |
工件表面有烧伤或振纹 |
1、机床刚性不好,主轴刚性不好 2、砂轮开刃不彻底 3、砂轮组织太紧,没有容屑空间磨削阻力太大 4、磨削时进刀量太大 |
1、检查机床个部件的性能和配合的松紧是否合适,增强主轴刚性。 2、砂轮要充分开刃,使磨粒露出结合剂。 3、选择合适结合剂的砂轮。调整砂轮硬度。 4、调整磨削参数 |
砂轮堵塞 |
1、磨削时进刀量太大 2、冷却不充分 3、磨削液选择不当 4、砂轮组织太紧 |
1、调整磨削参数 2、增加冷却量 3、树脂结合剂类砂轮,不要用乳化油类磨削液 4、选择组织密度较松的砂轮 |