1 砂輪的選擇和使用

砂輪是有許多極硬的磨粒經(jīng)過結(jié)合劑粘結(jié)而成的切削工具。砂輪表面上的多棱多角的堅硬顆粒稱為磨料，起著切削作用。把磨料粘在一起的粘結(jié)材料叫做結(jié)合劑。磨料、結(jié)合劑之間有許多空隙，起著散熱和容納磨屑的作用。磨料、結(jié)合劑和空隙構(gòu)成砂輪材料結(jié)構(gòu)的三要素。

為了使砂輪能正常磨削，一般砂輪的工作面要經(jīng)過修整，以形成無數(shù)等高的微刃，起磨削作用。

在磨削過程中，磨粒的微刃在不斷變化，由峰利而變鈍，鈍化了的磨粒繼續(xù)進(jìn)行磨削，作用在磨粒上的力就不斷增加。有時磨粒所受到的壓力超過結(jié)合劑的粘結(jié)力，磨粒就會白行脫落；有時磨粒所受到的壓力尚未超過結(jié)合劑的粘結(jié)力，但足以使磨粒自身蹦碎而形成新的鋒利的刃口。鈍化了的磨粒繃碎或自行脫落，又出現(xiàn)鋒利的磨粒使砂輪保持原來的切削性能，砂輪的這種性能稱為“自銳性”。

砂輪的自銳性是砂輪獨有的性能，對磨削的影響極大。處理的好壞將直接影響磨削的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

由于砂輪上每顆磨粒沒有確切的幾何角度，這就使砂輪的選擇顯得比較復(fù)雜。一般砂輪的選擇主要是從砂輪的特性著手的。

1.1砂輪的特性

砂輪的特性包括以下幾個部分：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織和強(qiáng)度。每一種砂輪根據(jù)其本身的特性，都有一定的適應(yīng)范圍。所以在磨削加工時，必須根據(jù)具體條件，如工件的材料、工件的硬度及加工表面的要求，來選用合適的砂輪。

磨料——磨料是砂輪的主要部分，它直接擔(dān)負(fù)切削工作。在磨削時，它要經(jīng)受劇烈的摩擦、擠壓以及高溫的作用。所以磨料必須具有很高的硬度、耐熱性以及相當(dāng)?shù)捻g性，還要具有比較鋒利的切削刃口。

粒度——粒度是指磨料顆粒的大小即粗細(xì)程度。

表示粒度號的方法有兩種：一種是顆粒尺寸大于40微米的磨粒，用篩子篩分的方法測定，粒度號代表的是磨粒所通過的篩網(wǎng)在每英寸長度上所含的孔眼數(shù)。如80#粒度是指它可以通過每英寸長度上有80個孔眼的篩網(wǎng)，但不能通過每英寸長度上有100個孔眼的篩網(wǎng)。因此用這種方法表示的粒度號數(shù)越大，磨粒越細(xì)。另一種是尺寸很小的磨粒，成微粉狀，用顯微鏡測量的方法測定粒度。320#粒度以上的砂輪都屬于這一種。

砂輪的粒度對磨削的表面粗糙度和磨削效率有很大的關(guān)系，磨削時要合理選擇砂輪的粒度。

結(jié)合劑-----結(jié)合劑是將磨粒粘固成各種砂輪的粘結(jié)材料。結(jié)合劑的種類及其性質(zhì)將影響砂輪的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性和耐腐蝕性等。結(jié)合劑對磨削粗糙度和磨削溫度也有一定的影響。常用的結(jié)合劑分有機(jī)結(jié)合劑和無機(jī)結(jié)合劑兩大類。無機(jī)結(jié)合劑最常用的是陶瓷結(jié)合劑。有機(jī)結(jié)合劑最常用的是有樹脂結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑兩種。

硬度--------砂輪的硬度是指結(jié)合劑粘結(jié)磨粒的牢固程度，也是指磨粒在磨削力作用下，從砂輪表面上脫落下來的難易程度。砂輪硬，就是磨粒粘的牢，不易脫落；砂輪軟，就是磨粒粘的不牢，容易脫落。所以，砂輪的硬度和磨料的硬度不是一個概念。

砂輪的硬度對磨削生產(chǎn)率和磨削的表面質(zhì)量影響極大，因此要選擇適當(dāng)。如果選的太硬，磨粒子變鈍后仍不能脫落，會使磨削力和磨削熱顯著增加，磨削效率降低，當(dāng)磨粒還很鋒利時就脫落，這樣就會使砂輪損耗過快，并很快地失去正確的外部形狀，工件的精度難于控制，同時工件的表面也容易被脫落的磨粒劃傷。

砂輪的組織----砂輪的組織是表示砂輪的松緊程度的。砂輪的松緊程度與磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者的體積比例有關(guān)。

砂輪組織的分類和分級是以磨粒占砂輪體積的百分比來劃分的，工分三種組織狀態(tài)和十二個組織號，每個號的組織都按磨粒所占全部體積的百分比表示。砂輪組織級數(shù)越低，越緊密，磨粒占砂輪體積的百分比越大，因而磨粒與磨粒之間的氣孔小。相反，磨粒之間的氣孔大。

砂輪內(nèi)部氣孔的大小直接影響磨削加工的聲廠效率和表面質(zhì)量。氣孔在磨削過程中，除容納磨屑外，還可以將磨削液和空氣帶入磨削區(qū)域，以降低溫度，減少工件發(fā)熱變形和避免減少燒傷。若砂輪的氣孔大，則單位面積上的磨粒樹木就少，砂輪的輪廓形狀就不容易保持，影響加工表面的粗糙度和精度。

強(qiáng)度----砂輪告訴旋轉(zhuǎn)時，砂輪上任一部分都受到很大的離心力作用，如果沒有足夠的強(qiáng)度，砂輪就會破裂而引起嚴(yán)重事故。

砂輪所受的離心力與砂輪線速度的平方成正比例，所以當(dāng)砂輪線速度增大到一定數(shù)值時，離心力就會超過砂輪強(qiáng)度所允許的數(shù)值，使砂輪碎裂。因此，砂輪的強(qiáng)度通常用安全線速度來表示。

安全線速度比砂輪碎裂是的速度低的多，在這個速度下正常工作，可以保證生產(chǎn)安全。各種砂輪，按強(qiáng)度高低，都規(guī)定了安全線速度，并注雜砂輪上或說明書中，供使用者選擇。

1.2砂輪的選擇

砂輪對磨削過程的影響是多方面的，其中包括加工精度、表面粗糙度和生產(chǎn)效率。為了獲得良好的磨削效果，正確選擇砂輪十分重要。選擇砂輪時主要考慮下列一些因素：

工件材料的物理性能（強(qiáng)度、硬度、韌性等）；

工件的加工精度和表面粗糙度的要求；

工件的形狀和尺寸；

工件的磨削量；

磨削方式和磨床的性能；

冷卻液的種類；

由于影響選擇砂輪的因素非常復(fù)雜，要提出對各種加工條件都適應(yīng)的具體方法，實際上是不可能的，因此，在實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)該從具體情況出發(fā)加以分析，選擇比較合適的砂輪。

在前面粗糙度的介紹中已經(jīng)強(qiáng)調(diào)，軋輥磨削僅僅保證粗糙度Ra值，并不能滿足軋制工藝要求，必須用特定的砂輪，按規(guī)定的磨削工藝磨出的軋輥，才能保證鋁箔軋制的需要。

由于軋輥的表面硬度很高，磨削的時間比較長，所以砂輪的消耗量比較快。為了保證連續(xù)工作，砂輪就要有足夠的儲備。另一方面，砂輪受結(jié)合劑的影響，存放時間不能太長，砂輪結(jié)合劑不同，存放的時間也不同。陶瓷結(jié)合劑的砂輪可存放兩年，樹脂結(jié)合劑的砂輪存放期為一年。

在選用砂輪時應(yīng)注意另一個問題就是要保證砂輪的性能穩(wěn)定，同一國歌型號（相同的磨料、結(jié)合劑、組織、硬度）的砂輪，生產(chǎn)廠家不同，磨削效果也不一樣，在更換砂輪供應(yīng)商時應(yīng)該特別注意。

在砂輪粒度選擇時也應(yīng)注意，日本、歐洲、美國的砂輪粒度型號相同，但砂粒尺寸的平均直徑標(biāo)準(zhǔn)并不一樣。

1.3砂輪的檢查和安裝

砂輪的檢查和安裝是一項重要細(xì)微的工作。因為砂輪工作時圓周速度很高，而一般砂輪又呈脆性，如果安裝不當(dāng)，就可能造成嚴(yán)重事故，或者使砂輪失去平衡而引起震動，影響磨削精度和磨床精度。安裝砂輪之前，首先要仔細(xì)檢查砂輪是否有裂紋，方法是將砂輪吊起，用木棰輕敲聽其聲音。沒有裂紋的砂輪發(fā)出清脆的聲音，有裂紋時則聲音嘶啞。有裂紋或聲音嘶啞的砂輪應(yīng)禁止使用。

大孔徑的砂輪，一般都用法蘭盤裝夾。砂輪內(nèi)孔與法蘭盤軸頸部分應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙，一般為0.1-0.5mm。如果發(fā)現(xiàn)砂輪內(nèi)孔與法蘭盤軸頸配合過緊，可以修刮砂輪內(nèi)孔，不可用力壓入，以免使砂輪碎裂。如果太松，砂輪中心與法蘭盤的中心偏移太大，砂輪將會失去平衡。這時，必須在法蘭盤外徑與砂輪內(nèi)孔之間均勻的墊上一層硬紙片加以消除。如果砂輪內(nèi)孔比法蘭盤外徑大的太多，則應(yīng)中心配制法蘭盤或更換砂輪。

砂輪的兩個平面和法蘭盤之間安裝時要墊上1-2mm有彈性的紙板，紙板的直徑要比法蘭盤的直徑稍大一些。緊固螺栓時，不可用力過猛，一般要按對角順序逐步擰緊螺栓，使砂輪受力均勻。

砂輪的平衡

砂輪在制造過程中，會因形狀精度不好和砂粒分布不均而存在不平衡。砂輪不平衡熱鬧后是由于砂輪中心與回轉(zhuǎn)軸線不重合而引起的。在新砂輪的外圓上能使砂輪平衡的重量，稱為砂輪的原始不平衡度。砂輪的原始不平衡度是評定砂輪質(zhì)量的指標(biāo)之一。

為了使砂輪精確而平穩(wěn)地工作，砂輪必須經(jīng)過平衡校正。不平衡的砂輪作高速旋轉(zhuǎn)時，將產(chǎn)生迫使砂輪偏離軸心的離心力，引起磨床振動，使軋輥表面產(chǎn)生振痕，主軸振動，會使軸承加快磨損，嚴(yán)重的會使砂輪碎裂。直徑大于125mm的砂輪都要進(jìn)行平衡校正。

砂輪的平衡一般是指靜平衡。鏡平衡是在平衡架上進(jìn)行的。平衡架使用時必須處于水平位置。靜平衡的指標(biāo)，是指砂輪在平衡架上水平任何位置上都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。調(diào)整靜平衡的方法是：根據(jù)砂輪的不平衡情況，適當(dāng)調(diào)整砂輪法蘭盤上環(huán)形槽內(nèi)的平衡塊位置，使砂輪的中心與它的回轉(zhuǎn)中心重合。

砂輪在使用過程中要經(jīng)常修整使用面，每次修整后都會產(chǎn)生新的微量不平衡，為此，砂輪在每次修整后都要進(jìn)行動平衡，高精度的軋輥磨床都有砂輪動平衡裝置。HERKULES軋輥磨床的動平衡裝置，是安裝在砂輪主軸的砂輪一側(cè)，用電流表來顯示調(diào)整精度，（電流表的顯示值來源于裝在砂輪架上的一個振幅傳感器）動平衡的調(diào)整值應(yīng)小于1uA。

砂輪動平衡是靠主軸內(nèi)平衡裝置小半徑上的平衡量，來平衡砂輪半徑上的不平衡量，它的平衡能力是有限的。所以，即使裝有砂輪動平衡的軋輥磨床，新砂輪在使用前都必須要進(jìn)行靜平衡才能使用。

1.5砂輪的修整

砂輪的修整直接關(guān)系到軋輥的表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，砂輪修整十分重要。

用砂輪修整工具將砂輪工作面已磨鈍的表面修去，以恢復(fù)工作面的切削性能和正確幾何形狀的方法，叫做砂輪修整。

在磨削帶有凸度的軋輥時，為了消除砂輪磨削痕跡，砂輪修整時必須對砂輪兩個硬角進(jìn)行處理，砂輪的表面也可以修整成圓弧形。

砂輪修整用的金剛筆上的金剛石，它的大小和形狀對砂輪休整的結(jié)果有一定的影響。對于砂輪直徑400mm以上的砂輪，金剛石應(yīng)不小于1.5克拉，使用變鈍了的金剛石要注意調(diào)換角度。

2磨削液的作用

軋輥磨削時，由于軋輥材料變形的內(nèi)摩擦與砂輪和軋輥材料的外摩擦，將產(chǎn)生大量的磨削熱，在磨削區(qū)內(nèi)最高溫度有時可達(dá)1000℃左右。磨削產(chǎn)生的高溫可使軋輥表面燒傷、產(chǎn)生裂紋。因此，磨削時的冷卻是非常重要的。

磨削液能起以下作用：

（1）冷卻作用----通過磨削液的熱傳導(dǎo)作用，能有效地改善散熱條件，帶走絕大部分磨削熱，降低磨削區(qū)域的溫度。

冷卻作用的大小與磨削液的種類、性能、用量、和使用方法有關(guān)。磨削液的傳導(dǎo)熱系數(shù)越大，冷卻作用就顯著。如水的散熱能里就比油強(qiáng)的多。

（2）潤滑作用----磨削液滲入到磨屑、磨粒與軋輥的接觸表面之后，粘附在

金屬表面上形成潤滑膜，能減少磨粒和軋輥之間的摩擦，減輕磨屑與磨粒的粘結(jié)現(xiàn)象，從而提高軋輥表面的質(zhì)量和砂輪的壽命。

由于接觸表面上的壓力較大，純礦物油不易滲到磨削區(qū)，因此，一般磨削液中都加入一些硫、氯、磷等極壓添加劑。這些添加劑與鋼、鐵表面接觸后能迅速發(fā)生化學(xué)變化。產(chǎn)生新的化合物（硫化鐵、氯化鐵等），吸附在金屬上，能顯著提高潤滑效果。

（3）清洗作用----磨削液可以將磨屑和碎裂而脫落的磨粒沖洗掉，防止軋輥磨削表面劃傷。

（4）防銹作用----在磨削液中加入防銹添加劑后，能在金屬表面上形成保護(hù)膜，使軋輥和磨床免受氧化作用，起到防銹作用。

根據(jù)磨削液的作用，磨削液應(yīng)該滿足下列要求：、磨削液的化學(xué)成分要純，不應(yīng)含有毒性的雜質(zhì)。磨削液的酸度PH值應(yīng)呈中性，以免腐蝕軋輥、磨床和刺激人的皮膚；

不易變質(zhì)；不易燃燒，不易揮發(fā)；透明度好，便于觀察磨削情況；

不腐蝕砂輪結(jié)合劑。陶瓷結(jié)合劑不受磨削液的侵蝕，樹脂結(jié)合劑易受堿性磨削液的侵蝕，橡膠結(jié)合劑易受油質(zhì)磨削液的侵蝕。

       3軋輥磨削的準(zhǔn)備

       從軋機(jī)上卸下來的軋輥，要冷卻到室溫才能磨削（必要時也可以用磨削液冷卻軋輥）。

       3.1軋輥磨削前要用頂尖使軋輥對中，然后用支架找正。

       目的是使軋輥的垂直、水平母線與砂輪的中心線保持平行，保證軋輥磨削精度。在找正過程中，由于下支承點不是處在垂直位置，所以調(diào)整起來比較難。在找正過程中應(yīng)采用兩個檢測點，同時檢測軋輥在垂直方向和水平方向的位移，這樣才能更快更準(zhǔn)確的找正。找正時要考慮軋輥兩端的直徑差，并在調(diào)整時加上差值。

       3.2軸向定位

       在找正軋輥后，要在兩個頂尖和軋輥之間各放上一個特制塑料塊，是墊塊在頂尖和軋輥之間輕松轉(zhuǎn)動，防止軋輥在磨削中產(chǎn)生軸向移動。

       3.2軋輥磨削

       軋輥磨削一般分為三個階段：即粗磨、中磨、精磨。

       粗磨以去掉軋輥表面硬化層和可見缺陷為主要目的。粗磨要求在短時間內(nèi)盡可能磨掉多余的表層，原則上是強(qiáng)力磨削，所采用的砂輪粒度較大，磨削的表面粗糙度也比較粗。粗磨時砂輪的走刀速度為砂輪寬度的2/3。

       由于粗磨時砂輪的損耗較大，為提高磨削效率、保證軋輥磨削輥型和表面粗糙度的均勻一致，操作時要經(jīng)常觀察電流表，使磨削在相對恒定的電流下進(jìn)行。

       中磨是為了去掉粗磨的走刀痕跡，并為精磨準(zhǔn)備好輥形。精磨是為了得到軋輥最終理想的表面粗糙度。對于中軋和精軋用軋輥，一般要根據(jù)軋制工藝的要求用不用的砂輪來磨削，選擇合適的砂輪非常重要。精磨時砂輪的走刀速度為砂輪寬度的1/5。

       要想得到軋輥的理想表面粗糙度，砂輪和軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)與砂輪進(jìn)刀量的匹配要得當(dāng)。為了避免輥頸發(fā)熱和軋輥出現(xiàn)振動，粗磨和中磨時軋輥專署不宜太高。

       精磨的關(guān)鍵在于控制表面粗糙度，既要達(dá)到軋制工藝要求又要保證軋輥的表面粗糙均勻一致。要做到這一點，就要求磨床操縱手從粗磨到精磨的全過程中，平衡有效地控制軋輥的橫向進(jìn)刀量和軋輥的縱向走刀量，合理選擇軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)和砂輪的轉(zhuǎn)數(shù)。

       軋輥制造技術(shù)和軋輥磨床的現(xiàn)代化，為軋輥磨削提供了良好的條件，但是，并非有了兩好的軋輥和現(xiàn)代化的軋輥磨床，就一定能夠磨出合格的軋輥。要保證每對軋輥都能完全滿足軋制和工藝的要求，最終還要靠技術(shù)熟練的軋輥磨床操縱手來精心細(xì)致的操作。