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磨料磨具的发展

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  磨料磨具、打磨、抛光的工具。大多数磨具[1]都是由磨料和结合剂制成的人工磨具,也有直接由天然矿物岩石加工而成的天然磨具。磨具除了广泛用于机械制造和其他金属加工业外,还用于粮食加工、造纸工业以及陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡胶和木材等非金属材料的加工。

  在磨料磨具的使用过程中,当磨粒变钝时,由于磨粒本身的部分碎裂或结合剂的断裂,磨粒部分或全部从磨具上脱落,磨具工作面上的磨料不断呈现新的切削刃或新的锋利磨粒,从而磨具可以在一定时间内保持切削性能。磨具的这种自锐性是磨具相对于普通工具的一个突出特点。

  早在新石器时代,人类就开始使用天然磨石加工工具,如石刀、斧、骨器、角器、牙器等。1872年,美国出现了用天然磨料和粘土制成的陶瓷砂轮。1900年前后,人造磨料问世,用人造磨料制成的各种磨具相继问世,为研磨和磨床的迅速发展创造了条件。此后,天然磨具在磨具中的比重逐渐降低。

  根据原材料的来源,磨具有两种:天然磨具和人造磨具。机械行业常用的天然磨具是油石。根据基本形状和结构特点,人造磨具分为砂轮、磨头、油石、砂瓦(统称固结磨具)和涂层磨具五大类。另外,磨料在传统上被列为磨具的一种。

  根据所用磨料的不同,固结磨具可分为普通固结磨具和超硬固结磨具。前者由刚玉、碳化硅等普通磨料制成,后者由金刚石、立方氮化硼等超硬磨料制成。此外,还有一些特殊品种,如烧结刚玉磨具。

  普通磨料粘结磨具是具有一定形状和强度的磨具,由粘结剂粘结而成。一般由磨料、结合剂和气孔组成,常称为粘结磨具三要素。

  磨料磨具中起切削作用。结合剂是将松散的磨料固化成磨具的材料。有无机和有机两种。无机结合剂包括陶瓷、菱镁矿和硅酸钠等。有机材料包括树脂、橡胶和虫胶等。其中,陶瓷、树脂和橡胶粘合剂是常用的。

  在空气孔磨削过程中,起到包容和清除碎屑的作用,并能容纳冷却液,有助于磨削热量的散发。磨料磨具为了满足一些特殊的加工要求,可以在孔隙中浸渍一些填料,如硫磺、石蜡等,以提高磨具的使用性能。这种填充物也被称为磨具的第四要素。

  代表普通磨料固结磨具特性的项目有:形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、质地、背衬、底胶、结合剂。磨具硬度是指磨粒在外力作用下从磨具表面脱落的难易程度,反映了水泥固持磨粒的强度。

  磨具的硬度主要取决于结合剂的加入量和磨具的密度。磨粒容易脱落说明磨具硬度低。反之,则表示硬度高。硬度一般分为超软、软、中软、中硬、硬、超硬七个等级,从中可以细分出几个亚等级。常用的测量磨具硬度的方法有手锥法、机械锥法、洛氏硬度计和喷砂硬度计。

  磨具的硬度与其动态弹性模量之间存在对应关系,这有利于用音频法测量磨具的动态弹性模量来表示磨具的硬度。在磨削过程中,如果被磨削工件的材料硬度较高,一般选用硬度较低的磨具;反之,选择硬度高的磨具。

 磨料磨具大致分为紧凑型、中型、松散型三种。每一类又可以细分为数字等。,由组织编号区分。磨具的组织数越大,磨具中磨料的体积百分比越小,磨粒间的间隙越宽,说明组织越疏松。反之,组织编号越小,组织越紧密。质地疏松的磨具在使用时不易钝化,磨削时产生的热量少,可以减少工件的热变形。结构紧密的磨具磨粒不易脱落,有利于保持磨具的几何形状。磨具的结构只是根据制造时磨具的配方来控制,一般不确定。