浅谈影响外圆磨砂轮性能的主要因素

浅谈影响外圆磨砂轮性能的主要因素

韦莹  姚凡

广西钢铁集团有限公司冷轧厂  538000

摘要：

轧辊是提高冷轧带钢表面质量的主要设备,在轧压的过程会由于磨损、氧化等各种因素作用将其表层破坏,从而降低带钢品质。因此必须通过用砂轮对轧辊的研磨处理,恢复其表面的热力学和物理特征、辊型和表面粗糙度等,以提高热轧机生产的表面和板形。磨削使用的砂轮，其性能会不仅能影响轧辊的表面质量，而且对生产效率、成本都有直接的影响，因此砂轮的磨削性能，在生产中的作用不容忽视。本文从砂轮的构成、性能参数以及四个方面对砂轮性能的影响较大的因素展开了分析，对外圆磨砂轮的选择及生产成本控制具有一定的借鉴意义。

关键词：轧辊；外圆磨砂轮；性能；影响因素

一、外圆磨砂轮的概述

1.外圆磨砂轮的基本构成

外圆磨砂轮的主要组成为磨料、粘合剂（又称结合剂）和气孔。磨料作为刀刃对工件进行磨削。结合剂的主要功能是粘结磨料,气孔就形成了结合物与磨料中间的孔隙,有助于排走在研磨过程中形成的切削。使用外圆磨砂轮磨削的加工特点在于：(1）当砂轮旋转时，会形成一个空间几何形状，即使不断的磨损也持续保持着扇形平面的变化；(2）磨料在磨损或破碎后，会出现新的磨料（刀刃），（3）因为有很多刀刃（磨料），所以能实现快速磨削。

2.评估砂轮磨削性能的常用参数：

2.1材料去除率MRR=材料去除量/修磨时间（kg/h）or(dm³/h)：根据扒皮率设定值来判断砂轮是否达到要求去除率，在满足表面质量的前提下去除率越高越好

2.2砂轮磨损率WWR=砂轮损耗量/修磨时间（kg/h）（kg/h）ordm³/h：不同的应用条件会导致砂轮的损耗率的差异，在保证一定去除效率的前提下损耗率越低越好

2.3磨削比GR=材料去除量/砂轮损耗体积（dm³/dm³）

对表面质量要求不高的轧辊磨削，选择磨削比和砂轮磨损率为砂轮性能的主要判定指标。而对表面质量要求较高的轧辊磨削，则选择砂轮磨损率和材料去除率为砂轮性能的主要判定指标。

二、砂轮参数对砂轮性能的影响

1.磨料对砂轮性能的影响

在砂轮选型上，砂轮磨料选择对磨削性能的影响：材料越硬，脆性越高，越锋利，磨削效率会越高。

2.结合剂对砂轮性能的影响

2.1结合剂的作用：将磨削加工过程中形成的缝隙进行分离与再分配，保证刀刃的持续锋利。结合剂硬度越高，砂轮磨损率越低，磨削比越高，结合剂硬度越高，材料去除率越低。同时

2.2磨料大小（粒度）与磨削性能的关系

粗粒度砂轮的使用寿命较长，表面品质较差，但金属表面去除率（磨削率）较高，而细粒度砂轮的使用寿命较短，虽然研磨效率较低，但磨削表面质量好。在磨削稍硬些的轧辊时（如高速钢轧辊），也应使用较细粒度的砂轮。

三、磨削参数对砂轮性能的影响

1. 磨削参数与砂轮性能的关系：在轧辊磨削加工应用中，通常轧辊的直径大于砂轮直径，砂轮与轧辊接触点的应力对磨削结果其决定性的影响。应力速度的变化由磨削参数来控制，会直接影响材料去除率、砂轮磨损率以及修磨功率和修磨质量。

2.砂轮转速

砂轮转速随工件转速提高而增大，工件与砂轮间的压力相应降低，砂轮损耗会降低，且会产生如下影响

3.轧辊转速

轧辊速度随砂轮速度增加而增加，砂轮与轧辊接触区的压力随之增加，砂轮损耗加快

4.工作台速度

砂轮横向移动在砂轮表面产生剪切力，同时影响接触区域的压力进而整体或部分的影响砂轮磨削表现

5.磨削压力

进给量或磨削压力的增加,砂轮和轧辊接触区域内的压强也相应增大,从而促进了砂轮的加工磨损

6.磨削参数对轧辊磨削的综合影响

四、磨削液对砂轮性能的影响

1.磨削液的主要功能：磨削液在研磨过程中具有重要功能,在带走大部分研磨产生的热能的同时发挥了润滑油的主要功能,可以防止金属表面在同磨料和结合剂之间产生磨擦,清洗砂轮表面并防止金属阻塞砂轮间隙,同时，也对工件起着防锈防腐蚀的作用。因此磨削液的正确使用，也会影响砂轮的磨削性能。

2. 使用注意事项

磨削液的流速调整约等于砂轮线速度的

1~1.1倍，要沿着砂轮的切线方向喷射且完全覆盖砂轮的宽度，定期进行浓度、pH酸碱度检测，浓度在3%-5%之间，pH酸碱度介于8~10之间

五、修整器对砂轮性能的影响

1.砂轮修整器的作用

当砂轮使用到一定程度时，由于外形产生磨损或磨削质量不能达到既定要求时，需要对其表面进行修复，这就需要用到砂轮修整器，选用金刚石材质。主要修整分为修形和修锐两种工艺。修形工艺是为了获得精准的砂轮表面形状、轮廓，外圆磨砂轮主要用于解决因砂轮边部直角产生的线形走刀纹。修锐工艺是为了使磨粒凸出到砂轮的表面，从而达到锋利的目的，或者去除砂轮表面的残留物，打开砂轮堵塞的表面。正确的运用砂轮修整可以提高砂轮的使用性能。

2.修整器的安装角度

修整器安装在与砂轮旋转方向、轴向进给方向呈10~15°角的位置，顶端与砂轮发生接触，当 修整器的安装角度调整为0°角时，被修整砂轮表面最粗糙，因此磨削效率会增加，工件表面粗糙度也会增大；修整器安装角度越大，被修整砂轮表面越光洁，工件表面粗糙度会降低。

3.修整器轴向进给速度的确定

砂轮修整间隔根据修整器轴向进给速度进给不同变化较大。

轴向进给速度可按照以下换算方式进行确定，之后再根据加工工件的表面粗粗度的需要对轴向进给速度进行调整：

F：修整其纵向进给速度（mm/min）

d：砂轮磨料平均直径（μm）

N：砂轮旋转次数（）

磨料平均直径表：

例：粒度80#、外径405、周速2700m/min（2120）

轴向进给速度

4.修整器径向进给量的确定

修整器径向进给量与轴向进给速度一样，对砂轮的磨削性能影响较大，粗修整时，径向进给量一般控制在0.03mm一下，切勿一次进给过量。径向进给量较大时，要充分供给磨削液以防止产生过多的磨削热。

六、结论

本文通过分析砂轮的性能评定方法，对影响砂轮性能的选型、使用方面进行了分析，总结出磨削加工质量与效率之间的关系：二者之间相互影响，若强调磨削质量，则势必会降低磨削效率，因此可根据实际生产需求，在二者参数之间寻找平衡点，针对性地采取多种手段提高砂轮的使用性能，达到降低生产成本的目的。