磨具製造及工作原理介紹

     早在新石器時代，人類就已經開始應用天然的磨石來加工石刀、石斧、骨器、角器和牙器等工具了；1872年，在美國出現了用天然磨料與粘土相結合燒成的陶瓷砂輪；1900年前後，人造磨料問世，采用人造磨料製造的各種磨具相繼產生，為磨削和磨床的快速發展創造了條件。此後，天然磨具在磨具中所占比例逐漸減少。
     磨具的磨料通常分為天然磨料和人造磨料，目前大部分的磨具是采用磨料加上結合劑的技術製成的人造磨具。磨料在磨具中起切削作用。結合劑是把鬆散的磨料固結成磨具的材料，有無機的和有機的兩類。無機結合劑有陶瓷、菱苦土和矽酸鈉等；有機的有樹脂、橡膠和蟲膠等。其中*常用的是陶瓷、樹脂和橡膠結合劑。也有用天然礦岩直接加工成的天然磨具。磨具除在機械製造和其他金屬加工工業中被廣泛采用外，還用於糧食加工、造紙工業和陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡膠、木材等非金屬材料的加工。
　　磨具在使用過程中，當磨粒磨鈍時，由於磨粒自身部分碎裂或結合劑斷裂，磨粒從磨具上局部或完全脫落，而磨具工作麵上的磨料不斷出現新的切削刃口，或不斷露出新的鋒利磨粒，使磨具在一定時間內能保持切削性能。磨具的這種自銳性，是磨具與一般刀具相比突出的特點。
　　固結磨具按所用磨料的不同，可分為普通磨料固結磨具和超硬磨料固結磨具。前者用剛玉和碳化矽等普通磨料，後者用金剛石和立方氮化硼等超硬磨料製成。此外，還有一些特殊品種，如燒結剛玉磨具等。
　　普通磨料固結磨具是由結合劑將普通磨料固結成一定形狀，並具有一定強度的磨具。一般由磨料、結合劑和氣孔構成，這三部分常稱為固結磨具的三要素。
　　氣孔在磨削時對磨屑起容屑和排屑作用，並可容納冷卻液，有助於磨削熱量的散逸。為滿足某些特殊加工要求，氣孔內還可以浸漬某些填充劑，如硫黃和石蠟等，以改善磨具的使用性能。這種填充劑，也被稱為磨具的第四要素。
　　表示普通磨料固結磨具特征的項目有：形狀、尺寸磨料、粒度、硬度、組織和結合劑。磨具硬度是指磨粒在外力作用下，從磨具表麵脫落的難易程度，它反映了結合劑把持磨粒的強度。
　　磨具的硬度主要取決於結合劑加入量的多少和磨具的密度，磨粒容易脫落的表示磨具硬度低；反之，表示硬度高。硬度的等級一般分為超軟、軟、中軟、中、中硬、硬和超硬七大級，從這些等級中還可再細分出若乾小級。測定磨具硬度的方法，較常用的有手錐法、機械錐法、洛氏硬度計測定法和噴砂硬度計測定法。
磨具的硬度與其動態彈性模量具有對應關係，這有利於用音頻法測定磨具的動彈性模量來表示磨具硬度。在磨削加工中，若被磨工件的材質硬度高，一般選用硬度低的磨具；反之，則選用硬度高的磨具。
　　超硬磨料固結磨具主要是由金剛石、立方氮化硼等與結合劑固結成的磨具。由於金剛石、立方氮化硼的價格高、具有很好的耐磨性能，用它們製造的固結磨具與普通磨料固結磨具不同，除超硬磨料層外，還有過渡層和基體。
超硬磨料層是起切削作用的部分，由超硬磨料和結合劑組成。基體是在磨削中起支托作用的，由金屬、電木或陶瓷等材料組成。過渡層用於連接基體和超硬磨料層，由結合劑構成，有時也可省去。常用的結合劑有樹脂、金屬、電鍍金屬和陶瓷等。
金屬結合劑磨具的製造工藝有粉末冶金法和電鍍法兩種，主要用於超硬磨料固結磨具。粉末冶金法以青銅等為結合劑，混料後采用熱壓或在室溫條件下加壓成型，然後燒結加工。電鍍法以鎳或鎳鈷合金等為電鍍金屬，按電鍍工藝將磨料固結在基體上，製成磨具。
　　特殊品種的磨具有燒結剛玉磨具和纖維磨具等。燒結剛玉磨具是用氧化鋁微粉和適量的氧化鉻混合、成型，在1800℃左右燒結製成。這種磨具結構緊密，有較高強度，主要用於加工鐘表、儀表等零件。纖維磨具是用含有或粘附有磨料的纖維絲（如尼龍絲）作原料製成的，它的彈性好，主要用於金屬材料及其製品的拋光。