1、1磨料磨具基本知识一、 磨削加工的发展历史（一） 第一阶段我国是采用磨削加工方法的最古老的国家之一，如在古代科学巨著天工开物中就有“切、磋、琢、磨”的成语，而其中“磨”就是指的磨削加工。其实人类最早使用磨削要追溯到原始社会，在母系社会，人们就已经开始使用最简单的石器，而这些最简单的石器是用简单的石头之间互相摩擦得来的。人们用这些最简单的工具捕猎，耕种。那时人们的衣着虽然简单，但仍然要有刃器的辅助，这也离不开磨削。北魏时一个叫崔亮的创造了水磨，用来加工粮食，晋代刘景宣创造了可同时运行八盘天然岩石磨盘的石磨；唐朝时又出现了陶磨及磨碾，这些磨具均在山西长治县“王琛”墓中出土。经过专家考察在宋朝也早存
2、在九转速的磨；十三世纪时即在元朝时候，中国人已开始用天然树胶将贝壳粉粘在羊皮纸上制成摩擦工具，这是世界上已知的最早的涂附磨具，几乎与此同时，在地中海沿岸的意大利人也开始使用简单的涂附磨具。说起指南针，谁都知道，可谁又能想到，那也是磨削得来的产品呢！以上所叙不仅说明了我国是最早制造陶瓷材料、机械传动的古国，而且也是最早采用对金属及非金属材料进行磨削加工的国家之一，从最原始一直持续到十九世纪的初期，可视为磨削加工历史发展的第一阶段。这一阶段的特点是利用的磨料磨具及机械都较简单。（二） 磨削加工发展的第二阶段（1840-1900 年前后）这一阶段出现了新的特点，即随着工业的发展、被加工材料的硬度越来
3、越高，原来简单的磨料磨具满足不了发展的需要，于是人们就开始寻求硬度更高的物质来做磨料，先后找到了天然刚玉、黄宝石、天然金刚石等材料人们把这些天然材料破碎后和陶土混合后，烧成具有一定形状的磨具，以此来进行加工。可以说，开始使用硬度较高的天然磨料是这一时期的普遍特点。但是所有天然磨料的产量都不集中，而数量又有限质量不统一，很难保持稳定这一切局限性和飞速猛进的工业越来越不适应。（三） 磨削加工历史发展的第三阶段（十九世纪的后期到二十世纪初）这一时期的主要特点是出现并使用人造磨料。1893 年美国卡不伦登公司的 E.G 艾奇逊利用电阻炉发明了 SiC 人造磨料这是人类历史上最早出现的人造磨料，以后又有
4、人用电弧炉发明了人造刚玉磨料，这些人工合成磨料的出现，意义是重大的，结束了人类只能利用天然磨料而不能利用人造磨料的历史，从此，工业方面开始到得了大批比较低廉而质量又比较稳定的、产量又稳步增加的人造磨料的磨削工具，从而推动了被磨材料加工迅速增长，当然另一方面从磨削加工的发展也促进了磨料磨具的迅速发展。本阶段又可分为以下几个时期：1、1900 年-1920 年左右：这一时期，出现了除无心磨床以外的所有磨床，这促使汽车、军工、电极工业有了很大的发展。2、1920 年-1949 年前后：在 20 年代以后，磨床机械开始由机械传动发展到液压传动，还在磨削过程中部分的实现了自动化， ，在这一时期，无心磨床
5、设计成功，开始投入使用，这一时期一个非常重要的现象就是对于磨削过程的研究，由开始的经验方法转入理论分析。即开始了对磨削理论的研究。3、1950 年至 1980 年前后：在国际上，英、法、美、德、意以及前苏联对人造磨料进行了普遍的研究，并进行了工业2性生产，因而磨料及磨具较前一时期有了很大的提高，工业发达国家磨床所占的比重已达机床总量的 10%，而且还在不断的上升。在国内，一批具有影响力的重要项目的建成投产，如第二砂轮厂、第三砂轮厂、第四砂轮厂、第五砂轮厂、第六砂轮厂、第七砂轮厂的建成投产。说明了我国的磨料磨具行业也在不断的发展壮大。4、改革开放前后：我国的磨料磨具为了和世界同步，在以下几个方面
6、进行了研究或改进 提高磨床的精度，提高磨削的自动化程度，高速研磨，高精度和高光洁度，强力磨削，宽砂轮和多砂轮的磨削，提高磨床的加工生产率，试制发展了特殊磨削或成型磨削，超硬磨料磨具。超硬材料如人造金刚石和立方氮化硼目前被称为世界上最硬的物质，莫氏硬度为 10。金刚石的用量，每加工百万吨钢铁所用的金刚石的量来表示这个国家的工业发展水平，美日及主要西方国家的用量均超过了 18-20 万克拉每百万吨钢，美国是世界上金刚石用量最大的国家。而我国则是 2.4 万克拉每百万吨钢，这差距是显而易见的。六十年代天然金刚石约 2500 万克拉，数量不是很大，这是因为金刚石的生产成本太大，一般的金刚石矿中，须处理
7、 6-8 吨矿石才能得到一克拉的金刚石，有的甚至 250 吨的矿石才能得到一克拉的金刚石，可见金刚石为什么如此的昂贵。天然金刚石的低产量及高成本促使人们走上了发展人造金刚石之路。我国是在六十年代中期开始试制与发展人造金刚石。六十年代世界人造金刚石的产量为1000 万克拉，今天，中国人造金刚石的产量就已达 5000 万克拉（约合 1 万吨） ，而全世界人造金刚石的产量就无法估计了，这些人造金刚石主要用于工业。人造金刚石及其制品的发展大大地促进了特殊用途的磨削加工的要求，人造金刚石不受资源限制，制造成本从发明的那天起就不断下降，品种在逐渐增多，质量在不断的提高，这样就极大的开辟了人造金刚石磨料的使
8、用前景。不仅在固结磨具上，而且普遍地使用在涂附磨具上，如牙科用金刚石砂带，精密仪器上用金刚石砂带等等。立方氮化硼是超硬磨料另一种类型，其性能与人造金刚石磨料相似，还具有比人造金刚石一些独特的优点，如耐热方面优于人造金刚石。立方氮化硼比人造金刚石发展稍后，系 70年代前后试制研究的，也可以说后起之秀。立方氮化硼到九十年代初期全世界工业生产大国有了较大的发展，如前苏联立方氮化硼的产量已发展到 5000 多万克拉。我国立方氮化硼也是在八十年代末期或九十年代初期试制和发展的新型产品，但速度较慢，其原因在于工艺与技术还远远落后于其它工业发达的国家，因而它的推广和使用还受到一定的限制。人造金刚石和立方氮化
9、硼的磨具。在发展人造金刚石磨具和立方氮化硼超硬磨料的同时，这两种超硬磨料的磨具也得到相应的发展，人造金刚石磨具发展更快。到目前，人造金刚石磨具发展成为一个较为完整、成熟和自成体系的加工技术领域。人造金刚石磨具制品如电镀金刚石内圆切割锯片、什锦锉、磨头，人造金刚石圆锯片、框架锯片，人造金刚石修整笔，石材用金刚石磨具，金刚石筒形砂轮，加工铁氧使用金刚石磨具，金刚石修整滚轮和金刚石或立方氮化硼与硬质合金复合片磨具等等品种系列，而且继续完善补充与提高。（四） 磨削加工发展的第四阶段（九十年代后期）进入九十年代，磨料磨具行业的生产与销售、科研都起着很大很大的变化，主要表现为品种日趋多样化，专业化，竞争也
10、前所未有的日趋激烈，科研与销售成为每个厂家的重中之重，而我们做为砂带的专业生产厂家，也是如此。 ，但与国际上涂附磨具尤其是砂带产品，无论是品种或者是质量上差距是很大的。因此，当务之急加大科技力量投入迅速提高我国涂附磨具尤其是砂带高档产品的品种及质量水平，以面临高品质、多品种需求的浪潮。如3果目前全国高档次的涂附磨具产量在 400 万平方米左右，予计到 2000 年初期将达到 700 万至 1000 万平方米用量的需求。这就希望我们共同努力去开拓这个有广阔前途的市场。二、 磨料磨具的简明知识磨料磨具素有工业牙齿的美称。在磨削时常用磨料或磨具作为磨削工具对需加工的零件进行机械加工，而达到一定的技术
11、要求。（一） 磨料磨削材料简称磨料，即一种具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造两大类。（A） 天然磨料天然磨料是自然矿物开采经过加工而制成的磨料。用于磨削加工先后已有如下种类：1、 燧石：化学成分主要是 SiO2，莫氏硬度 7。燧石易断裂，韧性差，莫氏硬度不高，主要用来制造张页式砂纸，主要用来加工皮革、毛毡等的抛光加工。2、 石英砂：类似燧石，比燧石的纯度又高了一层，主要化学成分为 SiO2，莫氏硬度 7，理化性能如燧石。石英砂来源于石英矿或从河砂中筛选加工，其用途类似燧石，迄今国内有些小砂布砂纸厂还在用石英砂作为生产的原料进行生产，其目的在于生产的砂布或砂纸以低
12、于用人造磨料所生产的砂布或砂纸的价格，销售于广大农村、乡镇企业加工使用，质量下乘，但也有一定的市场。3、 紫红铁粉即氧化铁：多用于天然的、也可以经过人工制造的。由于质地比较柔和，主要用于工件的清理和抛光的目的加工，如部分光学玻璃的研磨或抛光也用紫红铁粉进行加工。4、 柘榴石：系一种天然矿物材料，如采用这种柘榴石在高温条件下进行热处理，可使这种材料的硬度和韧性增强。柘榴石容易沿其材料的结晶体的断裂面而断裂，这样可使柘榴石具有较好的切削刃提高磨削效率。用柘榴石制成的涂附磨具可用于材料如木材或金属材料进行磨削加工，在国内或国外已不多用于生产涂附磨具，更极少用于制造固结磨具，已趋于淘汰的局面。5、金刚
13、砂（Emery）： 系自然界中刚玉（Al2O3）氧化铁的混合物。这种矿物原料在世界上许多地方的蕴藏量都很丰富，矿石的质地与晶位各异，这种矿物材料的切削性能较差，一般只作为抛光使用。现在用这种天然矿物制造磨具已经不多，属于淘汰的趋势。6、氧化锶（Sr2O3）：抛光性能甚好，适用于作抛光材料，并制成氧化锶粉加磨削剂直接做为抛光材料，在国内一些光学玻璃厂还在使用如上海光学仪器厂等。07、金刚石：天然金刚石又称金刚钻，系自然界最硬的物质，莫氏硬度为 10，天然金刚石产于南非、刚果，中国也有，价格十分昂贵，常用于作手饰及装饰品，自人类发明人造金刚石之后，在制造磨具上就多用人造金刚石作磨具，在极个别的应用
14、范围内才采用天然金刚石。总之，天然矿石的磨料已趋于淘汰之势，已不用于制作磨具，即或使用已经不多。（B） 人造磨料顾名思义，人造磨料是人工通过用有关矿物材料加上必须的材料进行加工而成的磨料。人造磨料自人们发明的第一种人造磨料开始至少已发明发展了数十种之多，应用范围愈来愈广泛，其性能愈来愈优越于天然磨料，随着人造磨料不断的发展和进步，磨削加工也得到了迅速的发展和提高，由于磨具的不断发展和性能的不断提高，磨削加工的水平也得到了发展和提高。当然从另一方面而言，今天磨削加工已走上高效、高速和加工件要求质量不断的提高，又要求磨料磨具适应这种发展要求提高自身的品种、质量、生产加工水平和科4研水平等方面的各项
15、工作相辅相成、互相依赖、互相促进、互相提高。1891 年美国卡不伦人登公司的 E.G 艾奇逊用电阻炉首次用人工发明 SiC，于 1893 年由美国发明制造了电熔刚玉，从此人类进入了采用人造磨料的新篇章，磨削加工进入了崭新的一页。发展到现在人造磨料的种类不少数十种，彩人造磨料广泛用制造固结磨具、涂附磨具和超硬磨具。已知用于制造磨具的人造磨料有以下各种。1、 棕刚玉：主要化学成份 AL2O3，由铝矾土、铁屑和无烟煤在电弧炉中熔炼而成。棕刚玉磨料的色泽为棕色，就其色泽而言，命名为棕刚玉。这种磨料具有一定的硬度和韧性，具为较强的磨削能力，能承受很大的压力。具有耐高温、抗氧化、抗腐蚀及化学稳定性好等特点
16、。由于抗张强度高，它适用于磨削抗张强度大的材料，适用于普通钢、高碳钢、合金钢，可用于硬质木材的加工，还可用于其它磨料不足时的代用，有万能磨料之称，是使用中最广泛的一种磨料。2、 白刚玉：主要化学成份为 AL3O2 由铝氧粉为原料在电弧炉中熔炼而成。色泽为白色，就其色泽而言命名为白刚玉。白刚玉的质地比棕色刚玉更纯净。采用的铝氧粉原料，系由棕刚玉所用的铝矾土事先加工制成，主要物理成分为 - AL2O3（无磨削能力） ，由电弧炉熔炼从 - AL2O3 转换为 - AL2O3 。所转换的 - AL2O3 具有较强的磨削力。3、 黑碳化硅：主要化学成份为 SiC 。由石油焦碳、石英砂、木屑等为原料在电阻
17、炉中熔炼而成。黑碳化硅的色泽为黑色，就其色泽而言，命名为黑碳化硅。黑碳化硅质地比刚玉磨料性脆，硬度较硬，其韧性也次于刚玉类磨料，对于抗拉强度较底的材料，如非金属材料（各种板材如木质胶合板、刨花板、高中低密度纤维板、竹质板、硅酸钙板、皮革、玻璃、陶瓷、石材等）和有色金属（铝、铜、铅等）等材料的加工尤为适宜，对质地坚硬而脆性材料的加工也是比较理想的磨料。4、 绿色碳化硅：主要化学成份为 SiC,在制造上所采用的原料如黑碳化硅生产大致相同,另加工业食盐作为反应剂和促进剂在电阻炉内反应而成.就其色泽而言为绿色,故命名为绿碳化硅.绿碳化硅比黑碳化硅的质地更纯,硬度比黑碳化硅还要高,其磨削用途与黑碳化硅相
18、同之外,更适合用于材料的精磨如磨螺纹、磨量具等,在磨削材料上更广泛的用于硬质合金、金刚石制品的工件。由于绿碳化硅在生产制造的成本比黑碳化硅要高，如采用原材料上配比不一样，另加有食盐辅助材料以及耗电和加工过程的差异等，所以绿碳化硅的产品售价比黑碳化硅要高。因此绿碳化硅的选用在与黑碳化硅的比较上，在非金属和有色金属材料方面一般不选用绿碳化硅，而主要选用绿碳化硅用作硬质合金和精密磨削的磨削，在砂带和其它涂附磨具上选用绿碳化硅作为磨削材料的就更少。5、 微晶刚玉：主要化学成份为 AL2O3，所采用的生产原料与棕刚玉相同，唯在冶炼过程中采用急速冷却的工艺而得到微细结晶的效果。微细结晶的刚玉比普通刚玉的机
19、械强度要高。用微晶刚玉做成的磨具常用于粗磨铸钢、高韧性钛镍合金钢等难磨材料，但很少用于制造涂附磨具。6、 铬刚玉：是在白刚玉的生产过程中加入 Cr2O3 的混合物，使这种刚玉形成白刚玉中 - AL2O3 和Cr2O3 的共熔体，改变刚玉的性能和结构。铬刚玉的韧性比白刚玉要高，其硬度与白刚玉大概相同。加入 Cr2O3 的数量与生产的铬刚玉的性能也略有不同，而其色泽也有所不同，在铬刚玉中由于加入 Cr2O3 的含量不同，其用途又有所不同，因此在铬刚玉这类磨料中又划分为根据 Cr2O3 加入的不同而划分几个牌号。铬刚玉磨削的材料常用于淬火钢、合金钢5和螺纹钢的刃磨和仪器仪表零件的精密磨削。铬刚玉常用
20、于生产固结磨具，很少用于制造涂附磨具。7、 镀衣磨料或特殊处理的磨料：涂附磨具特别是砂带在磨削加工时基本上是以单层磨料承担着整个磨削过程,磨粒磨损或脱落后,再没有后备的磨粒继续着磨削的作用,所以对这一层有限数量的磨粒显得特别重要,如何防止磨粒的脱落和提高每个颗粒的磨削作用是当前砂带研究者和制造者所致力研究探索的重要课题,目前采取了如下几种方法:(1)煅烧处理:将磨料置于 800-13000C 的高温下直接煅烧 2-4 小时,取出冷却,即可使用.如温度高,则有部分磨料有少量烧结现象,需进行敲碎过筛方可使用.磨料煅烧可起两个作用,一是磨料在制粒过程中由于多次撞击所形成的微细裂纹在高温时被烧结,增加
21、了磨料在制造过程中由于烧结而增加了单颗粒的强度.二是增加磨料的毛细管作用,增加了磨料的亲水性,提高了磨粒对粘结剂的吸附作用,从而使磨粒借助粘结剂对基体的粘附力.如磨料的煅烧处理后各种效果明显,棕刚玉磨料经煅烧后显微硬度可提高 10%,韧性提高 10%亲水性提高 3.5 倍,磨削量提高 3%,耐用度提高 30-50%.(2)碱处理：将磨料浸泡于 2%NaOH 溶液中约 30 分钟,然后冼净,烘干后可使用.由于碱对磨料有一定的腐蚀能力,从而增加了磨料表面的粗糙程度,提高了磨粒表面的毛细管作用,有利于磨料与粘结剂的粘结效果,使磨粒不易从砂带表面脱落下来,从而提高了砂带的磨削效果与耐用度.由于碱对氧化
22、铝有一定浸蚀作用,所以这种方法对刚玉系列的磨料效果比较好.(3)涂金属盐的处理:将磨料浸泡于浓度为 0.1%-1.0%的金属盐溶液中约 30 分钟,然后取出烘干,并将烘干的磨料煅烧至 5000 约 30 分钟,冷却后即可使用.如用 0.5%硫酸亚铁处理的棕刚玉,再经 800 度高温煅烧处理后,所制成的砂带,其磨削效率可提高 4-20%,常用的金属盐有硫酸亚铁、醋酸镍、氧化镍、硫酸铜、硫酸铜-硼砂、硝酸铁、硝酸钴等.还有用三氧化二铁或四氧化三铁等材料在磨料用粘结剂进行粘附,煅烧至 500-8000C 半小时,冷却后即可使用的镀衣磨料,也有明显的磨削效果.(4)涂陶瓷液的处理:以长石、粘土、或石灰
23、石等成份的陶瓷液涂于磨料表面，并经高温烧结（约 1000-13000C） ，使磨料表面包裹了一层薄薄的陶瓷材料，以利于磨料与粘结剂的粘结，从而提高砂带的耐用度.(5)涂树脂液的处理:以液体酚醛树脂和少量的金属氧化物如(3)所叙的三氧化二铁、四氧化三铁或氧化钛组成的树脂混合液将磨料浸泡在其中，约 30 分钟取出烘干即可使用.由于树脂液浸透性好,可渗入磨料的微小孔隙中,所以增加了磨料对粘结剂的粘结,提高了砂带的耐用度,又由于树脂液中加了金属氧化物,增加了砂带中磨粒的散热性,有利于砂带效率的提高.(6)涂硅烷的处理:硅烷又称有机硅,它是硅与有机基因经化学反应生成即有无机特性又有有机特性的特殊化合物,
24、因此,涂硅烷后磨料有利于磨料与粘结剂的结合.涂附的方式有两种:一是将硅烷液直接涂附于涂附磨料的表面,涂层最理想最有效的厚度是单分子厚度,这在操作上是比较困难的;另一种简单的方法是将硅烷直接加入到粘结的胶液中,这种方法的效果不如前者.8、 空心球磨料： 所谓空心球磨料是指将磨料均匀地涂附于直经 0.05-1mm 的塑料制成的空心球表面而组成的一种球状磨料的集合体,然后将制成的空心球磨料按一般的常规的方法6涂附于基体表面后而制成的砂带.空心球磨料一般是在制作细粒度产品时被采用.由于磨料很细,如果直接涂附在基体表面上,则磨料层很薄,参与磨削的磨料较少,磨削效率较差,而且磨料很细,砂带表面孔隙率很低,
25、在磨削时易阻塞.如果采用空心球磨料,则砂带表面将形成非常“粗糙”的磨削面，表面孔隙将大大增加，则砂带表面有利于排除磨削的阻塞，更重要的是砂带表面参与磨削的磨粒数将数倍或数十倍地的增加，其增加数决定于球径与粒径的比例，比例越大，增加的磨粒越大，因而大大提高了磨削效率与耐用度。如空心球磨料的砂带是德国 HERMES 公司的专利，对该公司来说这类产品专称为“HERMESIT” 9、 微晶结构的新型陶瓷磨料：它是以凝胶法制造的烧结陶瓷磨料，其晶体尺寸约 1-3 微米，硬而韧，磨削时微小晶体逐渐脱落露出新的晶体，保持了整个磨粒的锋利，美国公司于 1981 年投入市场，命名为Cubutron 以此做成的砂
26、带,磨锤头比锆刚玉砂带的切削效率高 71%,磨包镍不锈钢的效率比锆刚玉砂带的切削率高 150%.相继投入市场的还有美国 NORTON 公司的 SG 磨料,用 SG 磨料砂带在 400PSI 压强下(砂带速度为 28 米/秒)磨削金属量比棕刚玉高 5 倍;德国 Hermes 公司命名的 CB 陶瓷砂带料的砂带,采用这类磨料制成的涂附磨具特别适用高强压下加工难磨材料,如航天合金、高镍合金钢、含钒工具钢、含钴合金钢等.除此之外,近期国外工业发达国家还开发人造金刚石和立方氮化硼(CNB)磨料制成的涂附磨料,专门加工硬质合金、石英元件及难加工钢材.10、 锆刚玉磨料：是加入 ZrO2 并具有 20 微米
27、晶体尺寸的高韧性磨料.加入 ZrO2 有 40%和 25%两种.用于涂附磨具应有较尖锐形状的磨粒,特别适用于加工不锈钢件、钛合金零件.在中国市场,日本 NCA的锆刚玉砂带、美国的 NORTON 公司的 NORZON 砂带和南韩高丽研磨公司的 YZ533 和 YZ633锆刚玉砂带等比较流行.据美国的 NOTON 公司提供的资料,其磨削效率比棕刚玉高 254-300%,用NORZON 砂带加工刨花板,砂带寿命提高了 3 倍.但锆刚玉砂带不仅用作砂带,也大量地用在固结磨具之中.11、 复合磨料：是指一种磨料与另一种磨料的机械复合而非起化学反应的复合,在制造磨具时将两种磨料机械地加在成型料中,各种磨料
28、仍保持独有的理化特性.在使用时取其各长发挥各自的优点,并达到更好效果的目的.为达到磨削的目的,在国外或国内常采用以复合磨料的方式来生产制造磨具用于难加工的材料.这就是所谓巧立名目.另立牌号的一种作法.常见复合磨料有棕刚玉与白刚玉的复合,由刚玉与绿碳化硅的混合,棕刚玉与黑碳化硅的复合等等.复合磨料常见于固结磨具,极少用于涂附磨具的制造。二 磨具：磨削工具简称为磨具.磨具有固结磨具、涂附磨具及超硬磨具三个大系列.各有特点,独立存在,各有所长,使用于世界各国国民经济之中.除涂附磨具另立篇章叙述之外,此处仅对固结磨具作简要的介绍.1. 固结磨具固结磨具是用磨料(磨削材料)与结合剂制成的具有一定形状和一
29、定磨削能力的工具.固结磨具的标记示例:形状 尺寸 磨料 粒度 结合剂 硬度 组织 35M/S GB/T2485形状代号 3005075 磨料种类 磨料粒度 结合剂 磨具硬度 组织号 最高工作速度 磨具技术条件 7所在标准号除最高工作速度和磨具技术条件所在的标准号之外，其余各项为固结磨具的特征.固结磨具的磨料已在本文之(一)详细说明.磨料粒度是指磨料粗细大小,固结磨具的磨料采用下一系列标准,这 7 个特征均依据 1998 年全国磨料磨具标准化技术委员会编制由中国出版社出版的机械工业标准中每项规定.本篇除对固结磨具的硬度结合剂和组织三个特征加以叙述外，其余不再赘述.(1) 硬度:此处的硬度是指固结
30、磨具在外力作用下,结合剂与磨料结合的强度,根据粒度的粗细分别采用喷砂硬度计和洛氏硬度测定. 硬度分超软(超软 1、超软 2)、软（软 1、软 2） 、中软（中软 1、中软 2） 、中（中 1、中 2） 、中硬（中硬 1、中硬 2、中硬 3） 、硬（硬 1、硬 2） 、超硬（超硬 1、超硬 2）等 7 个大级共 15 个小级.(2) 结合剂：结合剂是指固结磨具中各类结合剂与磨料粘结的材料.固结磨具通常采用陶瓷、树脂、橡胶、菱苦土四大类别结合剂。这四类结合剂以陶瓷结合剂磨具的比例最大。陶瓷结合剂主要材料有粘土、长石、黄土、石英石等组成按不同磨料、不同用途及不同制法（浇注或压制）等不同的陶瓷结合剂.
31、树脂结合剂主要是酚醛类型的树脂,分粉状树脂和液状树脂两大类,也是根据不同的制法和不同用途划分为各种不同树脂结合剂.橡胶结合剂目前采用人造丁苯胶、丁钠胶及液体橡胶三大类，根据制法的不同和用途的不同又划分为各种不同的橡胶粘结剂。菱苦土结合剂主要材料有氧化镁和氯化镁两种材料所组成，主要用于细粒度磨料作精细加工用途.各种结合剂的代号如下: 结合剂名称 结合剂代号陶瓷结合剂 V树脂结合剂 B橡胶结合剂 R菱苦土结合剂 Mg(3) 组织：组织是指固结磨具中磨料所占有的体积,以重量%比表示.通常组织在磨具标志中不显示,而制造时设制配方时,自我控制以阿拉伯数字表示.即数字愈小,组织愈松,即固结磨具中磨料的比率
32、愈少,反之数字愈大组织愈紧,所占的磨粒比率愈多.通常组织号从 0-12 共 13 个组织号.2、涂附磨具 涂附磨具是指粘结剂把磨料粘附在可挠曲基材上的磨具,又称柔性磨具. 涂附磨具具有九大特性:基材种类基材处理磨料种类磨料的粒度植砂密度粘结剂种类粘结强度形状尺寸砂带涂附磨具请参见本本文第三篇。3、 超硬磨具超硬磨具是指用人造成金刚石或立方氮化硼超硬磨料所制成的磨具,系磨具另一大系列.超硬磨具具有如下几个特征与标记.浓度结合剂8粒度 磨料牌号磨粒层厚度孔径总厚度直径形状代号以上特征和标记均依照 1998 年全国磨料磨具标准化技术委员会编制由中国出版社出版的中国机械工业标准中每个标准的规定. 关于
33、浓度:与固结磨具的组织号大体相同,但在超硬磨具中标志中应标明.所谓浓度是指超硬磨具每 cm3 体积内所含超硬磨料的克数,以%数表示.浓度代号如下:代号 磨料含量(g/ cm3) 浓度25 0.22 25%50 0.44 50%75 0.66 75%100 0.88 100%150 1.32 150%关于结合剂:是指超硬磨具所采用的结合剂类别.结合剂代号如下:结合剂 结合剂代号树脂结合剂 B金属结合剂 M陶瓷结合剂 V三、 (砂带)涂附磨具(一) 现状涂附磨具是指用粘结剂把磨料粘附在可挠曲基材上的磨具.过去俗称“砂布、砂纸”,是磨具三大系列之一,又称柔性磨具.由于其产品的多样性,涉及使用的范围到
34、各行各业,如航空、铁道、汽车、机床、木材、及木器、玻璃、造船、建筑、建材、自行车、不锈钢制品、漆器和轻工产品等.是工业和民用的常用易耗工具,凡各类制品的表面磨削、修饰、抛光，均大多选用涂附磨具.它在全世界销售很广,经粗略计算 1995-1996 年,每年年产涂附磨具3.5-3.8 亿平方米,销售额约 17.5-24 亿美元.在工业发达的德、美、法、英、日等国,涂附磨具独占三大磨具之首.涂附磨具、固结磨具、超硬磨具三者销售额比例，美国 1995 年已达 48:36:10.这证明“涂附磨具”在市场占有率在上升,部分产品代替了固结磨具.这个结构性的变化,已被我国磨料磨具同行业人士所接受.今天,事实已
35、证明,在我国涂附磨具也正与世界接轨,逐步成为磨料磨具行业中新的增长点.我国生产和使用涂附磨具的历史悠久,四十年代旧中国张页式砂布砂纸、耐水砂纸仅有生产作坊，当时采用双辊子单机上胶、手工植砂、箱式固化和单台辊复胶，新中国成立后，逐步发展为平跪式连续生产线，五十年代中期第二砂轮厂从当时的民主德国引进了悬挂式连续生产线，但产品仍为动物胶为主的张页式砂布和浸渍纸醇酸树脂为主的张页式耐水砂纸，这些产品只限于机械维修钳工打磨的使用和家具、木器加工手工打磨用.涂附磨具的品种很多,发展到今天已不下数种.如张页式砂纸、砂带、页轮、钢纸磨片、叠盘、磨头等等.砂带是涂附磨具家族的一个大的成员,砂带磨削有着不可比拟的
36、高效率高经济性以及广泛的应用9范围，砂带磨削有“万能磨削”之称.六十年代以前为满足国内军工部门的需要,试制和生产了用圆筒布为基体的无接头砂带,当时而言,是在自力更生精神的感召下,试制生产了低档水平的砂带,填补了国内砂带生产的空白,但由于设备圆筒布基和技术工艺的限制，只能生产宽度在 600mm 以下，长度在 3000 mm 以内的小型无接头布基砂带，品种与规格的单一和局限，极大地影响了砂带的发展，其产量长期徘徊在五六万平方米的水平上，而且一直局限在少数航空和军工部门使用.到了八十年代根据国外砂布发展的趋势和国内磨削加工的实际需要,首先由现在白鸽(集团)股份责任公司从德国全套引进高档涂附磨具生产线
37、(包括棉布处理生产线、涂附磨具制造线和砂带转换线)，才便我国涂附磨具品种和质量都提高到一个新的水平.嗣后上海砂轮厂引进了除原布生产线外在德国、瑞士引进了成套生产设备和专用技术。随后济南砂布厂、武汉砂布厂、北京东升砂布厂等引进了转换设备，从而便中国涂附磨具经暂新的面貌进入了国内外市场，产品也从单一的张页式扩大到砂带、砂卷、砂盘、页轮、页片式砂盘、砂圈.涂附磨具开始进入了汽车行业、航空工业、木材加工工业、不锈钢制品工业、建材、玻璃行业等工业性生产领域，我国的涂附磨具工厂及产量也随着有了很大的发展.下表为历年我国涂附磨具产量增长情况.我国历年涂附磨具产量情况年度 1950 1960 1970 198
38、0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997产量万 m2 4.5 1060 928 2002 6984 7684 8653 9028 9390 12096 12000 11670 根据我国 49 个重点涂附磨具生产厂家销售额统计,1994 年为 5.8 亿元,1995 年上升为 6.9亿元.出口额 1990 年 1280 万美元,1994 年为 1846 万美元,1995 年为 2389.5 万美元,出口以张页式干磨砂布和浸渍纸耐水砂纸为主.在 1994-1995 年已有部分全树脂砂布卷及砂带出口.但是国内生产的技术质量所达到的水平还远远赶不上国内经济发展
39、对新型高效涂附磨具需求的要求，我国每年从国外进口高档涂附磨具也在增长。据海关统计，1992 年我国进口涂附磨具为 845.2 万美元，1993 年为 1170 万美元，1994 年为 1846 万美元，1995 年为 2133万美元，1996 年为 2331 万美元，1997 年为 2832 万美元，1997 年比 1992 年增长 335%.进口的价格平均每平方米为 7 美元,而我国涂附磨具进口的价格平均为 1.22 美元.由此可见,我国涂附磨具除了满足国内发展的需要外,以低档次、低价格大量出口，为了满足国内发展需要，又要以高价格进口高附加值的涂附磨具产品。这说明我国在八十年代对涂附磨具的品
40、种、质量上有了较大的发展，并且促进了砂带磨床及涂附磨具加工工艺的进展，但还远远落后于市场的需求，还缺乏高效、专用、重负荷强力和精密磨削加工用的涂附磨具，有待于我们迎头赶上。我们是一个处于发展中的大国，我国涂附磨具的发展近二十年来与八十年人代初期相比，从小到大，从少到多，特别是高附加值、高效益的砂带产品已增长了上百倍，走了艰苦卓绝的一步，涂附磨具是所有普通磨具中发展最快的一个，成为我国磨料磨具中的一枝独秀，但是从上所叙，我国涂附磨具特别是砂带的生产水平、产量、产值与国外工业发达国家相比，差距很大。砂带在欧美国家，其产量占涂附磨具总产量的 30-40%，而我国的产量只占涂附磨具的 10%，产值不及
41、涂附磨具总产值的 25%，所以我国砂带无论从实际需要，还是与国外相比，其发展仍然是广阔的，前景看好。但是摆在我们我们的眼前，必须有一个正确的认识，前景看好，任重道远，任务艰巨，道路漫长，还要通过相当长的时间，才能进入国际先进行列。(二) 砂带基本的结构要素砂带是涂附磨具的一个很重要的大品种,作为一条砂带,一般由四大要素组成,即基体、粘结剂、磨料和结构形成。这些基本要素的互相搭配以及各种不同的形式和不同的加工对象，形成了数以千计的砂带品种。砂带的基本要素:10基体布、纸、复合基磨料天然磨料天然刚玉、石榴石人造磨料白刚玉、棕刚玉、碳化硅、锆刚玉、 人造金刚石、立方氮化硼砂带 粘结剂动物胶、半树脂、
42、全树脂、耐水产品结构形式无接头砂带接头砂带单接头、多接头、嵌接法对接、（搭接） 螺旋形对接砂带（对接）以下按上述三个基本要素分别加以说明。1. 基体:基体是作为粘结剂和磨料的承载体,也是磨削过程的力支撑体,是砂带的基础部分.因为作为砂带的基体必须具备一定的拉伸强度,很好的可挠性,较小的延伸性,在砂带制作时一些要求必须有一些工艺特性以及砂带在使用时其一些特殊要求.由于砂带朝着高速、重负荷、高效率方向发展，对基体方面开展了许多科学技术要求，以加强现有各种基体的研究，适应磨削的需要.常用砂带的基体有如下几种:(1) 布:布基体以所用的原材料分类,有天然纤维、合成纤维、改性纤维等类.以布的组织结构分,
43、有平纹组织、斜纹组织和缎纹组织，以布的重量单位（g/m2）有重型布、中型布、和轻型布之分.对于布的不同分类,各个国家与各个大型公司各有各的分类的具体指标和规定,这些指标一般在砂带的技术指标中均有明确的规定,在选用时我们必须注意有关的规定.如通常使用的砂带,不论是加工金属材料或者是木材等非金属,大多采用中型布或轻型布基砂带.如果需要多接头的阔型砂带,则选用棉纤维缎纹组织的中型或重型布的基体.用以重型磨削(负荷重的磨削),则采用重型布或聚脂纤维的砂带,大部分木质的各类板材的习惯采用重型布或聚脂纤维的基体.需要延伸率特别小的砂带,往往需要用麻纤维作基体材料.布基体砂带一般情况下使用在金属加工方面较多
44、.近十年来大力发展合成纤维的聚脂布,而聚脂布经处理后的径向断裂强度高,适用于大面积的磨削或强力磨削.因此合成纤维的聚脂布基是成为涂附磨具的发展趋势.聚脂布分 100%短纤维聚脂布基和 65%短纤维聚脂纤维和 35%棉混合布两种,织法有纺织和针织.纺织布基强度是靠纬砂和经砂上下交替穿棱产生,微观看基材是弯曲的而针织是径在砂与纬相互编缝的编缝的方法较多,所以能达到强度高延伸率低的效果.通常纯棉布和聚脂布的机械强度和延伸率如下棉布与聚脂布的机械强度测定项目 棉布(未作原布处理) 聚脂纤维(经原布处理)轻型布 中型布 重型布 断裂强度(N/scm) 径向 80-120 100-120 120-140
45、3500纬向 16-80 80 80 600断裂伸长(100%) 径向 12-18 18 18 1-5纬向 12 12 12 1-3注:处理过的棉布比聚脂布的机械强度低一倍以上.(2) 纸:纸基体一般以重量来分类,即每平方米的重量(克)来表示,其单位为克/米 2.按目前世界上11比较通用的标准来分类,一般分六个等级,即 A、B、C、D、E、F 六类.原纸每平方米的重量 项目 每 平 方 米 的 重 量A B C D E F等级标准 80 100 120 160 225 280A、B、C 这三种纸单重小强度低，一般不作砂带用，只用作卷状或页状产品，C 级有时只用作超涂层砂带用于仪器仪表、手风琴的
46、漆面抛光；D、E、F 这三种纸单重大强度高，可作砂带用纸，而 E 级（单重 225 克/米 2）的纸是最常用的纸种，D 级纸一般用以轻型磨削。砂带用纸基的另一个特点，是采用耐水纸。而往往有纸基称“耐水”不是真正意义上的耐水，不是说这种纸基可以在水中进行磨削，而是这种纸具有很好的耐潮性，在环境湿度变化时，不会使砂带吸潮而发生变形影响使用。真正在以水作冷却剂或砂带在水中磨削时，所用纸砂带的原纸要作耐水处理，以期真正达到在水冷却或在水中磨削的耐水作用。另外纸砂带对纸基体的厚度的均匀性要求很高，因为这是影响粘结剂涂层厚度的直接因素。上前我国砂带用纸基体大部分依赖进口，国产纸的强度、均匀性、耐水性等均达
47、不到砂带生产的要求。纸砂带一般用于木材加工的宽砂带较多。(3) 复合基所谓复合基是指纸和布用粘合的办法复合在一起组成的特殊基体。复合形式有两种：一种是纸布的复合，用的纸一般为 D 级或 E 级纸，布则采用轻型而柔软的平纹布，一般在布面上涂胶植砂适用于粗粒度的产品，另一种是纸-布-纸复合，即三层复合，也通过粘合的办法把三者复合在一起，这种基体一般适用于中等粒度产品使用。上前大量使用的是纸布复合前一种复合和方法，而三层复合使用较少。复合基砂带综合了布与纸的优点，强度大、延伸率小、变形小、耐皱折，磁砂带耐用度高，磨削效率高，磨削质量好等特点。如加工中密度纤维板，用一条复合基砂带，可连续使用一周左右时
48、间，这是我国上前耐用度最高的一种砂带。当前这种砂带制作较为复杂，接头要求高，要采用专用结构的设备来制作这种砂带。复合基砂带以木材加工为主。(4) 无纺布无纺布又称不纺布,西方国家称纤维.它是用棉质纤维或合成纤维经梳理而成,无纺布几乎没有什么拉力强度,所以不能单独制作砂带,而是与其它基体复合在一起制成砂带,所以这又是另外形式的复合砂带.用无纺布作砂带时,是在无纺布上浸以磨料和粘结剂,经干燥固化后制成“无纺研磨布” ，再将“无纺研磨布”用粘结剂粘贴在布基或纸基上，然后制成砂带。这种砂带的表面弹性好，具有很好的抛光特性，故常用以金属表面的研磨和抛光，可以获得极高的光洁度。国外成卷的不锈钢板的连续抛光
49、即用此法。以上纸、布或复合基等基材是砂带最用的基材，除了高效强力砂带磨削拓宽用途之外，涂附磨具还朝专用、精密方向发展，因此轻型柔软基材和聚脂透明薄膜基材已相继问世，特别是适用于汽车、航空、内燃机、机器加工等行业的精密加工，这类产品在中国市场被美国 3M 公司几乎全部垄断。2. 磨料磨料是砂带四大基本要素之一，是砂带在磨削中的主体。砂带用磨料从材质上来说与固结磨具是一样的，在选则磨料时具有与固结磨具同样的规律与原则。但由于砂带与固结磨具的砂轮组织上的不一样和砂轮磨削与砂带磨削在机理上的差异，所以对磨料的某些物理性能方面有着不同的要求，归纳起来有如下的不同点：（1） 磨料粒度系列不一样：涂附磨具用磨料采用 P-系列标准，即粒度号前加一个“P”字母。而固结磨具用 F-系列标12准，是不一样的。（2） 粒度号的设置不一样：涂附磨具 P-系列磨料设了 30 个粒度号：即 P8 、P10 、P12 、P14 、P16 、P20 、P24 、P30 、P36 、P40 、P50 、P60 、P70 、P80 、P100 、P120 、P150 、P180 、P220 及微粉设 P240 、 P280 、P320 、P400 、P600 、P800 、P1000 、P1200 、P1500 、P2
