摘要：砂轮开发是在对机床进行细致的调研后确定砂轮的材质、磨料、粒度、硬度、组织、组织号等要素，在砂轮试验过程中针对各种缺陷确定改进的方式，通过调整机床的不同的参数来改变砂轮的特性从而磨削出达到使用要求的轧辊的过程。
关键词：磨粒的种类；磨粒的大小；软、硬砂轮的应用；砂轮磨削的参数对磨削的影响；直波纹；螺旋痕迹；斜刀花。
轧辊是轧机各种组件中不可或缺的一部分，轧辊的表面质量是决定轧件质量的最直接因素之一，而决定轧辊表面质量的最重要因素就是砂轮，一片适合的砂轮可以使轧辊的表面质量得到质的提升。本文我们将就开发出一片适合机床磨削的砂轮如何选择砂轮型号，在磨削时的工艺参数的控制，各种缺陷的应对方法等方面进行阐述。
1 砂轮选用方面
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。
1.1 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。一般来说砂轮硬度越高磨料的自韧性越差。
1.2 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 外圆磨砂轮用筛选法分级，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。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。
1.3 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。
1.4 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。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。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。
1.5 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。
1.6 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。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。
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2 工艺设定方面
2.1 砂轮转速方面：在粗磨时一般为了提高磨削效率需要提高砂轮的转速，在精磨时为了保持砂轮的自韧性需要降低砂轮的转速来降低砂轮的硬度，使砂轮的保持自韧性。
2.2 进刀控制方面：砂轮在磨削时需要对磨削的工艺进行严格的控制，一般来说砂轮在粗磨时需要加大端进刀和连续进刀的进刀量保证砂轮磨粒的脱落速度，确保砂轮在磨削过程中的自韧性，保持砂轮在磨削过程中的锋利度，提高磨削效率。半精磨时需要将砂轮的进刀量进行逐渐下调，下调的比率一般每个道次按10%左右以来保证粗磨时的磨削痕迹可完全消除掉。精磨时的电流一般按照砂轮空载时的1.5倍的数值来控制砂轮的进刀量。
2.3 轧辊转速方面：轧辊的转速与砂轮转速对轧辊在磨削中的相关数据是成反比的。一般在磨削的前期会使用一个较低的轧辊转速，随着工艺的推进会逐步提高轧辊的转速来降低砂轮的硬度从而使砂轮加快磨粒的脱落，形成新的切削刃，保证砂轮的锋利程度，保证轧辊表面的磨削质量。
2.4 砂轮切割宽度方面：砂轮横向移动速度方面一般在粗磨时的切割宽度（砂轮的横向移动速度/轧辊的转度）不要超过砂轮宽度的67%，最大不要超过75%。在进行精磨时砂轮的切割宽度一般控制在9左右。另外在磨削时为了保证轧辊磨削效率需要控制好轧辊的转速，精磨时尽量将轧辊的转速提高到机床最大值的75%左右。
3 磨削缺陷处理方面
新型号的砂轮在试验时缺陷的多种多样，但只要掌握导致此种磨削缺陷的原因后根据原因进行适当的调整便可大大提高新砂轮开发的成功率。下面我们将列举出各种磨削缺陷和产生的原因及应对的措施：
3.1直波纹：直波纹通常就是我们所说的振纹，其产生的主要原因是轧辊磨削时砂轮变钝导致。砂轮变钝的原因一般分为以下几种①砂轮的磨料自韧性不足，在进行磨削时无法及时脱落形成新的切削刃从而导致砂轮变钝，解决此原因的方法一般是更换砂轮的磨粒。②砂轮的气孔被磨削后的铁屑和砂轮颗粒堵塞。解决方法一般是加大冷却液流量，使磨削后的铁屑及砂轮颗粒及时被冷却液带走，另外还可以通过增加砂轮气孔的方式降低砂轮气孔被堵塞的几率。③砂轮的切割比（砂轮转速/轧辊转速）过高，砂轮的切割比过高时切削效率高但轧辊表面容易产生振纹，一般磨削时将切割比控制在45-60，为了消除振纹可将切割比降低到30以内。
3.2 轧辊尾线：轧辊尾线是在轧辊表面留下的均匀的螺旋痕迹，通常呈现白色或黑色，宽度与轧辊磨削最后一个道次时的切割宽度相同。导致轧辊尾线的因素及解决措施如下：①机床中心与轧辊中心不再同一条直线上，这种情况一般需要通过机床对中便可解决。②砂轮硬度过高，砂轮硬度过高时会在轧辊的表面留下黑色的均匀的螺旋烧伤痕迹，此缺陷可以在精磨时通过降低砂轮的转速和提高轧辊的转速的方式来降低砂轮的硬度，一般来说砂轮转速降低5m/s砂轮的硬度会降低一级。③砂轮硬度过低，砂轮硬度过低时会在轧辊表面留下发白的螺旋痕迹，此缺陷一般通过提高砂轮转速或降低轧辊转速来解决，如此方式无法消除则需要对砂轮的硬度进行适当的调整。
3.3 点线形烧伤痕迹（斜刀花痕迹）：斜刀花痕迹是由于轧辊在磨削时砂轮变钝或者砂轮边部存在破损，在轧辊表面留下的与轧辊辊面成一定角度和规律分部类似于车辙印的缺陷。造成此缺陷的主要原因在于砂轮边部的锋利程度不足或者便不存在破损导致。主要解决的措施是使砂轮的边部保持锋利或者保持边部的完好性。主要解决措施是①提高砂轮的自韧性，使砂轮时刻保持较高的锋利程度，避免砂轮变钝。②在磨削前对砂轮的便不进行倒角，使砂轮的边部均匀过度，避免出现高点或缺陷对轧辊表面造成损伤形成斜刀花。
4 结束语
本文主要阐述了在开发砂轮时，如何针对机床磨削的轧辊进行砂轮的选型以及在轧辊的磨削过程中如何通过调整机床的参数来使砂轮的特性发生微变从而达到轧辊需要的砂轮数据，另外本文还就在磨削过程中容易产生的磨削缺陷及解决办法进行了分析，对砂轮的开发具有一定的指导性。
参考文献：
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[2]盛晓敏，超高速磨削技术[J].超高速磨削技术，2010.
论文作者:韩绪,周树军,张昆,麻在林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：砂轮论文; 磨削论文; 轧辊论文; 硬度论文; 转速论文; 磨料论文; 缺陷论文; 《基层建设》2019年第23期论文;