砂轮
中文名称：
砂轮
英文名称：
grinding wheel
定义：
用磨料和结合剂混合经压坯、干燥、焙烧而制成的，疏松的盘状、轮状等各种形状的磨具。
应用学科：
机械工程（一级学科）；磨料磨具（二级学科）；砂轮（三级学科）
常用砂轮规格示意图
用磨料和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。
砂轮
砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。
砂轮种类繁多。
按所用磨料可分为普通磨料（刚玉和碳化硅等）砂轮和天然磨料超硬磨料和（金刚石和立方
砂轮
氮化硼等）砂轮；
按形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。砂轮的特性参数主要有磨料、粘度、硬度、结合剂、形状、尺寸等。
由于砂轮通常在高速下工作，因而使用前应进行回转试验（保证砂轮在最高工作转速下，不会破裂）和静平衡试验（防止工作时引起机床振动）。砂轮在工作一段时间后，应进行修整以恢复磨削性能和正确的几何形状。
编辑本段砂轮的属性
砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。
砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，
砂轮
现分别介绍如下。
（1）磨料及其选择
磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。
系别 | 名称 | 代号 | 主要成分 | 显微硬度(HV) | 颜色 | 特性 | 适用范围 |
氧化物系 | 棕刚玉 | A | AL2O3 91-96% | 2200-2288 | 棕褐色 | 硬度高，韧性好，价格便宜 | 磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜 |
| 白钢玉 | WA | AL2O397-99% | 2200-2300 | 白色 | 磨削淬硬的碳钢、高速钢 | |
碳化物系 | 黑碳化硅 | SiC | SiC>95% | 2840-3320 | 黑色带光泽 | 硬度高于钢玉，性脆而锋利，有良好的导热性和导电性 | 磨削铸铁、黄铜、铝及非金属 |
绿碳化硅 | 绿碳化硅 | GC | 3280-3400 | | 绿色 | 优良的导电性 | |
高硬磨料 | 立方氮化硼 | CBN | 立方氮化硼 | 8000-9000 | 黑色 | 硬度仅次于金刚石，耐磨性和导电性好，发热量小 | 磨削硬质合金、不锈钢、高合金钢等难加工材料 |
| 人造金刚石 | MBD | 碳结晶体 | 10000 | 乳白色 | 硬度极高，韧性很差，价格昂贵 | |
表1常用磨料
注：括号内的代号是旧标准代号。
（2）粒度及其选择
粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于40μm的磨料，称为磨粒。用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 #的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40μm的磨料，称为微粉。用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20μm。各种粒度号的磨粒尺寸见表2。
磨粒 | 磨粒 | 微粉 | |
粒度号 | 颗粒尺寸（um） | 粒度号 | 颗粒尺寸（um） | 粒度号 | 颗粒尺寸（um） |
14 # | 1600~1250 | 70 # | 250~200 | W40 | 40~28 |
16 # | 1250~1000 | 80 # | 200~160 | W28 | 28~20 |
20 # | 1000~800 | 100 # | 160~125 | W20 | 20~14 |
24 # | 800~630 | 120 # | 125~100 | W14 | 14~10 |
30 # | 630~500 | 150 # | 100~80 | W10 | 10~7 |
36 # | 500~400 | 180 # | 80~63 | W7 | 7~5 |
46 # | 400~315 | 240 # | 63~50 | W5 | 5~3.5 |
60 # | 315~250 | 280 # | 50~40 | W3.5 | 3.5~2.5 |
表2磨料粒度号及其颗粒尺寸
注：比14 #粗的磨粒及比W3.5细的微粉很少使用，表中未列出。
磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。
粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值较大，应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大，磨削深度可较大，砂轮不易堵塞和发热。精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选取较细磨粒。一般来说，磨粒愈细，磨削表面粗糙度愈好。
不同粒度砂轮的使用范围
粒度号 | 颗粒尺寸范围/μm | 适用范围 | 粒度号 | 颗粒尺寸范围/μm | 适用范围 |
12-36 | 2000-1600
500-400 | 粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 | W40-20 | 40-28
20-14 | 精磨、超精磨、螺纹磨、珩磨 |
46-80 | 400-315
200-160 | 粗磨、半精磨、精磨 | W14-10 | 14-10
10-7 | 精磨、精细磨、超精磨、镜面磨 |
100-280 | 165-125
50-40 | 精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨 | W7-3.5 | 7-5
3.5-2.5 | 超精磨、镜面磨、制作研磨剂等 |
（3）结合剂及其选择
砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、性能及用途见表4。
种类 | 代号 | 性能 | 用途 |
陶瓷 | V | 耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、易保持轮廓、弹性差 | 应用广泛，适用于v<35m/s的各种成形磨削、磨齿轮、磨螺纹等 |
树脂 | B | 强度高、弹性大、耐冲击、坚固性和耐热性差、气孔率小 | 适用于v>50m/s的高速磨削，可制成薄片砂轮，用于磨槽、切割等 |
橡胶 | R | 强度和弹性更高、气孔率小、耐热性差、磨粒易脱落 | 适用于无心磨的砂轮和导轮、开槽和切割的薄片砂轮、抛光砂轮等 |
金属 | M | 韧性和成形性好、强度大、但自锐性差 | 可制造各种金刚石磨具 |
表4常用结合剂
（4）硬度及其选择
砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落，砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。磨削与切削的显著差别是砂轮具有“自锐性”，选择砂轮的硬度，实际上就是选择砂轮的自锐性，希望还锋利的磨粒不要太早脱落，也不要磨钝了还不脱落。
根据规定，常用砂轮的硬度等级见表5。
硬度等级 | 大级 | 超软 | 软 | 中软 | 中 | 中硬 | 硬 | 超硬 | |
| 小级 | 超软 | 软1 | 软2 | 软3 | 中软1 | 中软2 | 中1 | 中2 | 中硬1 | 中硬2 | 中硬3 | 硬1 | 硬2 | 超硬 | |
代号 | | D | E | F | G | H | J | K | L | M | N | P | Q | R | S | T | Y |
表5常用砂轮硬度等级
注：括号内的代号是旧标准代号；超软，超硬未列入；表中1，2，3表示硬度递增的顺序。
选择砂轮硬度的一般原则是：加工软金属时，为了使磨料不致过早脱落，则选用硬砂轮。加工硬金属时，为了能及时的使磨钝的磨粒脱落，从而露出具有尖锐棱角的新磨粒（即自锐性），选用软砂轮。前者是因为在磨削软材料时，砂轮的工作磨粒磨损很慢，不需要太早的脱离；后者是因为在磨削硬材料时，砂轮的工作磨粒磨损较快，需要较快的更新。
精磨时，为了保证磨削精度和粗糙度，应选用稍硬的砂轮。工件材料的导热性差，易产生烧伤和裂纹时（如磨硬质合金等），选用的砂轮应软一些。
（5）组织
砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态：紧密、中等、疏松；细分成0-14号间，共15级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反之，组织号越大，磨粒比例越小，砂轮越疏松，见表6.10。
组织号 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
磨粒率% | 62 | 60 | 58 | 56 | 54 | 52 | 50 | 48 | 46 | 44 | 42 | 40 | 38 | 36 | 34 |
类别 | 紧密 | 中等 | 疏松 | | | | | | | | | | | | |
应用 | 精磨、成型磨 | 淬火工件、刀具 | 韧性大和硬度低的金属 | | | | | | | | | | | | |
表6.10砂轮组织分类
（6）形状尺寸及其选择
根据机床结构与磨削加工的需要，砂轮制成各种形状与尺寸。表6是常用的几种砂轮形状、尺寸、代号及用途。
砂轮的外径应尽可能选得大些，以提高砂轮的圆周速度，这样对提高磨削加工生产率与表面粗糙度有利。此外，在机床刚度及功率许可的条件下，如选用宽度较大的砂轮，同样能收到提高生产率和降低粗糙度的效果，但是在磨削热敏性高的材料时，为避免工件表面的烧伤和产生裂纹，砂轮宽度应适当减小。
砂轮名称 | 简图 | 代号 | 尺寸表示法 | 主要用途 |
平形砂轮 | | P | P D × H × d | 用于磨外圆、内圆、平面和无心磨等 |
双面凹砂轮 | | PSA | PSA
D × H × d—2—d 1 × t 1 × t 2 | 用于磨外圆、无心磨和刃磨刀具 |
双斜边砂轮 | | PSX | PSX D × H × d | 用于磨削齿轮和螺纹 |
筒形砂轮 | | N | N D × H × d | 用于立轴端磨平面 |
碟形砂轮 | | D | D D × H × d | 用于刃磨刀具前面 |
碗形砂轮 | | BW | BW D × H × d | 用于导轨磨及刃磨刀具 |
表6常用砂轮形状及用途
举例说明
编号的含义
P-A30Q 5V 200*25*32 MAX SPEED 35m/s R.P.M
41
按国际惯例指T41-平行砂轮T42-钹型切断砂轮T27-钹型磨片砂轮
A
磨料：A-棕刚玉WA-白刚玉C-黑炭化硅GC绿碳化硅
AC混合磨料SA-单晶刚玉MA-微晶刚玉BA-黑刚玉ZA-锆刚玉
PA-铬刚玉FA-半脆刚玉SG-陶瓷刚玉SC-立方碳化硅BC-碳化硼D-金刚石
30
磨料粒度：分16、20、24、30、36、40、46、54、60、70、80、90、100、120、150、180、220 .240（以细称为微粉）
Q
砂轮硬度分：F、Q、H、J、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、Y