數控軋輥磨床砂輪選型和使用

徐繼根

（中煤大屯蘇鋁鋁業有限責任公司，江蘇 徐州 221007）

0 前言

選擇砂輪有3 個原則。1）粗磨時切削性能好，金屬切除率高。2）精磨時砂輪的等高性、微刃性好，磨削發熱小。3）使用經濟合理。作為一個優秀的數控軋輥技術人員一定要詳細了解砂輪的制造和選型，使用過程，掌握砂輪的特性和國內外砂輪的區別對提升操作軋輥磨床的技能尤為重要。

1 砂輪的整形

除了砂輪使用前的靜平衡外，在磨削的過程中，砂輪經常會出現切削費力、磨料不能及時脫落、鈍化等現象，使磨削的軋輥表面出現燒傷、振紋，嚴重時會引起機床共振現象，這就需要操作者對砂輪進行重新修整，以保持砂輪的鋒利和正確的外形，切除多余的鈍化層，保持均勻的等高刃性。必要時，要對砂輪的端面進行修整，如圖1 所示。

圖1 砂輪端面修整后樣式

必須選擇合理的修整工藝，一般選擇單粒金剛筆，數控磨床上都有專門的修整設備，采用砂輪轉速18 m/s，拖板速度200 mm/min，吃刀量每次0.02 mm。來回運行6 次，即可恢復其切削性能，如果拖板速度超過500mm/min，則修整的砂輪痕跡太重，會反印到軋輥表面。會增加磨削次數，影響磨輥效率。如果拖板速度低于100 mm/min，拖板會產生爬行，使修整表面太細，影響正常磨削，所以要根據砂輪的軟硬程度，合理經濟地選擇修整工藝。修整完成后，要加大磨削液的沖洗，去除多余的砂輪顆粒[1]。

2 合理選擇砂輪的硬度是關鍵

選擇砂輪硬度時，作為操作工，都會希望砂輪時刻保持鋒利、不易鈍化、磨削中減少修整次數以及減少加工時間。在精磨時，要求脫落程度小，減少進給補償量，軋輥硬度和砂輪硬度匹配合理，磨削效率高能一直穩定使用。

選擇砂輪硬度時，最重要的是匹配軋輥的硬度、匹配磨床的設備特性、匹配所用的磨削工藝、匹配使用的磨削液以及匹配鋁板表面要求。要想保持良好的切削，就是軟配硬，硬配軟。磨床的主軸精度對砂輪會影響，太硬的砂輪，可以把砂輪速度降低至12m/s～5m/s 后，進行最后的精磨，磨削液的濃度配比要小于3%，濃度高，黏性大容易堵塞砂輪，會引起砂輪偏硬，產生振動。匹配軋輥加工的粗糙度，太軟的砂輪會使軋輥表面均勻性不一致。

對于砂輪的選型，一般還要考慮以下6 種情況。

2.1 砂輪與接觸面

砂輪與工件接觸面積大時，砂輪的硬度應選得低一些，以免軋輥發熱過高而影響磨削質量。

2.2 磨鑄軋輥要求時

應該選用硬級的砂輪；重負荷磨車削過的鑄軋輥時，也應選硬級的砂輪，以免砂輪磨損太快。一般選J 級。

2.3 重型磨床選擇

剛性較好的磨床，由于它們在磨削時的振動較小，磨粒不容易被破壞，因此可用硬度較低的砂輪。一般選H 級、G級。

2.4 表面粗糙度要求低

加工表面要求粗糙度值越小，工件尺寸要求越精確時，應選擇硬度較低的砂輪，以避免磨削發熱過多，工件表層組織變壞。一般選F 級。

2.5 工件表面出現的劃痕

工件表面出現的劃痕常與砂輪硬度選擇不當有關。當砂輪硬度太低時，磨粒容易脫落，由于擠壓或摩擦的作用，脫落的磨粒會劃傷工件表面，因而此時要適當提高砂輪的硬度。一般選H 級。

2.6 磨削要求切削高時

可以采用如下工藝：砂輪轉速為30 m/s，拖板速度為2 500 mm/min，吃刀量每次0.15 mm。軋輥轉速25 r/min，快速高效地進行粗加工。

3 砂輪對工件表面質量影響

從磨削性能來看，白剛玉、單晶類砂輪較好。從磨削表面粗糙度來看，砂輪的磨粒越細，則磨削工件表面上的殘留面積越小，表面粗糙度越低。從減少拉毛、劃傷來看，砂輪不能太軟，太軟的砂輪磨粒易脫落會產生小劃傷。但也不能過分硬、太硬的砂輪磨鈍后，磨粒不易脫落會引起工件表面燒傷，因此一般采用H 級砂輪。從結合劑來看，樹脂結合劑的彈性好，適用于低粗糙度表面磨削。而陶瓷結合劑脆性大、彈性差，受不了側面扭曲壓力，但它的組織多孔性好，能耐水、耐油及普通酸堿的侵蝕，適用于一般磨削。

筆者認為想要加工出一個高質量的軋輥，軋輥的表面不能有螺旋紋（走刀紋）、振紋、網狀線、小劃傷（落砂印）、水波紋、斜紋以及色差，而且輥面表面的粗糙度基本均勻一致，且軋輥表面不能非常亮，要求越白越霧越好，要想達到這一要求，機床的各方面精度要達到設備要求，砂輪的選用要和軋輥的硬度等方面匹配，無論切削或拋光，性能都要優良。

優良的磨削工藝，是操作者技能的體現。這幾方面是相輔相成，無論哪一方面有問題，則軋輥加工的表面質量就可能達不到理想狀態。但這也不是絕對，例如，機床有問題不穩定，也可以通過磨削工藝進行彌補。例如磨削工藝有問題，也可以通過砂輪選用進行彌補。例如，機床非常好，其他因素差一些，也能加工出合格的軋輥，所以良好的機床和優秀的磨工是主要因素，其中砂輪是關鍵因素，所以砂輪的優劣將直接決定軋輥的表面質量。

4 鋁箔輥選型為例

鋁箔輥面要求粗糙度一般0.2μm～0.04μm 常用樹脂砂輪居多，因為本身軋輥的磨削量非常小，一般小于0.05 mm，只要求輥形，表面質量等幾何精度，軋輥硬度肖氏95～105，軋輥直徑260 mm，長度1 600 mm～2 200 mm，材質9cr2m，mc3，mc3t 等，要求軋輥韌性，剛性，硬度均勻等，這就對砂輪就有了更進一步的要求。

4.1 砂輪要有一定的切削性能

所謂切削性能是指在磨削過程中，磨削電流表要能反映出來，精確到0.2 A～ 1 A。砂輪如果太軟、脫落嚴重、電流監控不好掌握，那么加工的輥形和粗糙度很難保證均勻一致。如果砂輪太硬，切削電流有了，砂輪不脫落而出現振紋，且表面光潔度較高，即軋輥會發亮，則軋輥表面缺陷就容易看到，而反映到鋁箔表面，如果脫落太嚴重，有時砂輪會掉砂現象，而擠壓到軋輥表面，產生小劃道、小劃痕。所以砂輪的硬度選擇要和軋輥的硬度相匹配，既要滿足自銳性，又要兼顧切削和劃道，并有足夠的拋光性能。

4.2 砂輪的材質選配

鋁箔加工上傾向于白剛玉居多，也有很多砂輪廠在材質上選用混同磨料，兼顧切削性能。筆者認為選用單晶剛玉材質要遠遠優于白剛玉。

4.3 砂輪的組織號選用

建議鋁箔行業，選7～9 號 ，因為其磨削量較小，磨削負荷也較小，而在板材加工上有時會選用大氣孔砂輪，以增大磨削負荷。

在選用鋁箔砂輪上，根據粗糙度調配合適粒度的砂輪，例如0.25 μm 的粗糙度選用150 粒度。

0.15 μm～0.2 μm 選180 粒度

0.10 μm～0.15 μm 選220 粒度

0.08 μm～0.07 μm 選280 粒度

0.07 μm～0.05 μm 選320 粒度鏡面拋光選500～1 000 粒度

根據加工的鋁箔輥面要求，砂輪選型如下：

軋輥材質9cr2m，硬度肖氏（HS）105，軋輥260 mm×1 600 mm，粗糙度要求0.15 μm，選用SA180J9B（單晶剛玉180 粒度，硬度軟1 組織號9 號，樹脂結合劑）。

粗糙度要求0.08 μm，選用SA280H9B（單晶剛玉280 粒度，硬度軟2 組織號9 號，樹脂結合劑）。

粗糙度要求0.05 μm，選用WA320J7B（白剛玉320 粒度硬度軟1 組織號7 號，樹脂結合劑）。

如果軋輥硬度更高一些，則砂輪硬度可以選擇到F 級。

4.4 冷軋選用砂輪

鋁板材軋制的厚度一般為0.18 mm～0.4 mm，包括裝飾板、空調箔、軋花板、蒸發器、電容器、PS 板、鋁箔坯料以及易拉罐料等，選擇白剛玉、單晶剛玉居多，硬度有J 級、H 級、GH 級、G 級，氣孔多以微氣孔居多，也有用大氣孔的，一般粒度超過120 號時，用微氣孔居多，多用陶瓷結合劑，砂輪首先要有切削力，砂輪自銳性要好。根據經驗，磨削冷軋工作輥砂輪選用WA120G7V 就可以滿足磨削冷軋工作輥的軋制要求。

隨著鋁加工技術的不斷成熟，客戶對鋁板箔的表面要求也越來越高，對軋輥的磨削要求也越來越嚴格，除了有均勻的表面粗超度，還需要用強光手電觀察軋輥表面無影響鋁板面的感官缺陷，對機床和操作技能也需要與時俱進，高質量的磨削，對砂輪制造，選型和使用也有了相應的要求，很多砂輪選型上就需要白剛玉和單晶剛玉進行混料選擇，例如某國進口砂輪型號40A120-1H7V6200，不僅具有良好的自銳性，而且加工面廣，沒有磨削劃痕，正常使用不需要修整。經濟可靠，在軋輥磨床可推廣使用。

5 結語

無論是技術人員或者操作者，能選擇適合的砂輪進行磨削，對磨削工藝的提高、磨削效率的提升、磨輥工作壓力和機床精度的保持都是至關重要的，這就需要使用者在磨削工作中通過不斷總結，不斷學習，掌握砂輪的選型，根據磨削要求合理經濟的使用，才能最大限度地發揮砂輪的特性，磨削出高質量的軋輥。