砂轮的工作原理
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作者: 欧阳军
【摘要】磨削是用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。磨削时，砂轮的回转运动是主运动，根据不同的磨削内容，进给运动可以是：砂轮的轴向、径向移动，工件的回转运动，工件的纵向、横向移动等。因此，砂轮对磨削具有重要作用。砂轮的特性从磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸、强度七个方面表现，砂轮的安装、平衡和修整是使用砂轮的关键。
【关键词】砂轮；工作原理；探究
一、砂轮的特性
砂轮由磨料、结合剂、气孔三部分组成，砂轮的特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸、强度（最高工作速度）七要素来衡量。（1）磨料。磨料是指砂轮中砂粒的材料，是砂轮的主要成分，是砂轮产生切削作用的根本要素。由于磨削时要承受强烈的挤压、摩擦和高温的作用，所以磨料应具有极高的硬度、耐磨性、耐热性，以及相当的韧性和化学稳定性。制造砂轮的磨料，按成分一般分为氧化物（刚玉）、碳化物和超硬材料三类。（2）粒度。粒度是用来表示磨料颗粒尺寸大小的参数。按磨料基本颗粒大小，共规定有41个粒度号。粒度直接影响磨削的质量和生产率。粒度的选择主要根据加工表面的粗糙度要求和加工材料的力学性能。一般来说，粗磨时选用粗粒度（基本粒尺寸大），精磨时选用细粒度（基粒尺寸小）；磨削质软、塑性大的材料宜用粗粒度，磨削质硬、脆性材料宜用细粒度。（3）结合剂。结合剂是用来将分散的磨料颗粒黏结成具有一定形状和足够强度的磨具的材料。结合剂的种类和性质将影响砂轮的硬度、强度、耐腐蚀性、耐热性及抗冲击性等。用于制造砂轮的结合剂主要是陶瓷结合剂（代号为V）、树脂结合剂（代号为B）和橡胶结合剂（代号为R）。（4）硬度。砂轮的硬度是指结合剂黏结磨料颗粒的牢固程度，它表示砂轮在外力（磨削抗力）作用下磨料颗粒从砂轮表面脱落的难易程度。磨粒易脱落的砂轮硬度低（称为软砂轮）；磨粒不易脱落的砂轮硬度高（称为硬砂轮）。砂轮的硬度由软至硬按A、B、…、Y（I、o、V、W、X除外）共分19级。（5）组织。砂轮的组织是指砂轮内部结构的疏密程度。根据磨粒在整个砂轮中所占体积的比例不同，砂轮组织分成紧密（0～4）、中等（5～8）和疏松（9～14）三大类共15级，用组织号0～14表示。一般磨削时，大多采用中等组织的砂轮；磨削硬度低、韧性大的工件，或砂轮与工件接触面积大，或粗磨时，应选用疏松组织的砂轮；精密磨削、成形磨削时，应选用紧密组织的砂轮。（6）形状和尺寸。据磨床的结构及磨削的加工需要，砂轮有各种形状和不同的尺寸规格。（7）强度。砂轮的强度是指在惯性力作用下，砂轮抵抗破碎的能力。砂轮回转时产生的惯性力，与砂轮的圆周速度的平方成正比。因此，砂轮的强度通常最高工作速度（亦称安全圆周速度）表示。
二、砂轮的安装
砂轮工作时转速很高。安装前应仔细检查是否有裂纹。检查时，可将砂轮用绳索穿过内孔，掉起悬空，用木柄轻轻敲击多其侧面。若声音清脆，说明砂轮无裂纹；若声音破哑，说明砂轮有裂纹，有裂纹的砂轮不允许使用。直径较大的砂轮均用法兰盘装夹，法兰盘的底盘和压盘直径必须相同，且不小于砂轮外径的1／3，以使夹紧力分散在较大的接触面上，不致将砂轮压裂。砂轮与法兰盘之间应放置用弹性材料（如橡胶、软纸板、毛毡等）制成的衬垫，衬垫的厚度在0.5mm～1.0 mm之间。紧固时螺母不能拧得过紧，以保证砂轮受力均匀，不致压裂。直径较小的砂轮则使用黏结剂紧固。
三、砂轮的平衡
砂轮的质心与其回转中心不重合时会造成砂轮不平衡，产生的原因主要是砂轮的制造误差和砂轮在法兰盘上安装所引起的安装误差。砂轮高速回转时因不平衡引起很大的惯性力，会使工艺系统产生振动，降低磨削质量，损坏主轴及轴承，严重时导致砂轮破裂而发生事故。因此，砂轮安装后必须进行平衡。砂轮的平衡一般采取静平衡方式，在平衡架上进，常用的圆棒导柱式平衡架。平衡时先用水平仪校平平衡架导柱面的水平位置，砂轮装于平衡心轴上，将平衡心轴连同砂轮放在平衡架导柱面上作缓慢滚动，不平衡的砂轮则会在导柱上来回摆动，直至静止，这时其不平衡量必处在砂轮的下方，在其对应的上方砂轮上作一记号，并在法兰盘的槽内相应部位安装平衡块，反复平衡调整直至砂轮平衡为止。
四、砂轮的修整
砂轮的的修整是指用砂轮修整工具将砂轮工作表面已磨钝的表层修去，以恢复砂轮的切削性能和正确几何形状的过程。砂轮在磨削过程中，工作表面的磨粒将逐渐变钝（微刃不再锋利），磨粒所受切削抗力随之增大，因而急剧且不均匀地脱落。部分磨粒脱落后，新露出的磨粒以锋利的棱角继续切削（即为砂轮的自锐性），而未脱落的磨粒继续变钝，使砂轮磨削能力下降，外形也会发生变化，砂轮与工件间的摩擦加剧，工件表面产生烧伤和振动波纹，同时产生刺耳噪声。因此，磨钝的砂轮必须及时进行修整。砂轮的修整一般用金刚石笔（用大颗粒金刚石镶焊在特制的刀杆上制成）“车削”砂作面，修整层厚度约为0.1mm。
参考文献
[1]《机械与电子》．2000（5）
[2]《机械传动》．2001（2）
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