珩磨油石基础知识

珩磨油石基础知识

过去的几十年里，在机械制造行业中，磨削工艺得到了非常广泛的应用，随着零件精度地不断提高，外圆内孔研磨和珩磨等精加工工艺越来越多被各种零件的制造商采用，因此，

要比较好地完成珩磨加工，选择合适的磨料是非常重要的，磨料选择的一个基本准则就是磨料的硬度要高于被加工材料的硬度。

自然界中最坚硬的材料为金刚石，以下依次为氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝、天然刚玉、黄玉和石英，其中金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝磨料是最为常用的，图为这四种磨料在硬度上的排列顺序。

淬火后硬钢的硬度值没有显示在本图中，一般为1600。

金刚石、立方氮化硼称为超级磨料；氧化铝、碳化硅称为普通磨料（或传统磨料）。

首先介绍的是氧化铝磨料，氧化铝磨料是从矾土中通过化学方法提炼出来的，大块的氧化铝用机械进行破碎，破碎后的颗粒按照粒度和形状标准严格分级。按照纯度和颗粒形状的不同主要分为四种：

白色氧化铝：氧化铝的含量99%，外形比较尖锐，晶体间结合力比较弱，脆性比较高。由于这些特点，白色氧化铝磨料比较适合磨削碳含量较高的硬钢和热敏感度较高的合金钢，硬度HRC62以上，能够得到比较好的切削性能和好的孔形，但是白色氧化铝磨损也是非常快速的。白色氧化铝还能够应用于不同铸铁缸体的精加工，应用机理是利用白色氧化铝锋利的切削刃，在较低的切削力下产生比较好的切削效果，获得良好的孔形精度，减少由于铸件内壁不均匀导致的珩磨中不规则的零件变形。

紫色氧化铝：含94-97%氧化铝和1.5%铬，晶体形状平整一点，同时由于铬的存在晶体间结合力有了增强，所以有一定耐磨性。紫色氧化铝磨料并不常用。非常适用于HRC60左右碳钢合金钢零件的珩磨。

红色氧化铝：92%-96%氧化铝加入3%的铬烧制而成，晶体形状较规则，脆性降低，耐磨性增强，比白色氧化铝更坚硬，切削能力有所下降。

棕色氧化铝：96%氧化铝，棕色是因为除氧化铝外其他成分如Na、K等，晶体形状规则，晶体组织坚硬脆性很低，适用于大多数钢材料重型零件的重负载条件下大余量珩磨，也适用

于加工各类锻造成型零件。

蓝色氧化铝：棕色氧化铝经过高温烧结后变成蓝色，蓝色氧化铝是所有氧化铝中最为耐用的品种。

碳化硅是硅的一种共价键碳化物，硬度高、耐高温、导电、导热性好，遇强酸、碱不起反应，主要应用在磨具制造、化工、微电子、航空、航天、冶金等领域。碳化硅磨粒的不完整性比氧化铝磨粒高很多，晶粒大多成锥形，尖角非常密集。

碳化硅一般是用无机硅钙化合物和碳在高温条件下发生化学反应生成。生成后的大块碳化硅用机械进行破碎，破碎后的颗粒按照粒度标准进行严格分级。

碳化硅磨料分为两种：

绿色碳化硅：99%高纯度碳化硅，具有典型的碳化硅磨料所有特点。

黑色碳化硅：相对于绿色碳化硅磨料晶体形状略钝，但是增加了磨粒的坚固程度。

黑色碳化硅磨料适用于所有材料的精珩加工，适用于有色金属工件的加工。绿色碳化硅磨料被应用在汽车发动机缸体的精珩加工中，主要是由于其良好的切学性能，保证在极小的切削力作用下精珩缸孔，保证孔形的精确。

普通磨料代号对照表

磨料名称中国标准JB 日本标准JIS 国际标准

棕色氧化铝 A A A

白色氧化铝WA WA

红色氧化铝PA PA

单晶氧化铝SA FA

微晶氧化铝MA

黑色碳化硅 C C C

绿色碳化硅GC GC

氧化铝、碳化硅油石的制造

对于氧化铝和碳化硅磨料，可以选择陶瓷粘结剂或树脂粘结剂制作珩磨油石。

陶瓷粘结剂油石条制作过程：磨料、黏土、长石混合后，在模具上压制成形，通过高温烧结成陶瓷状。

油石条包括3部分：磨料、粘结剂颗粒和气孔。

陶瓷粘结剂是普通磨料油石的最常用粘结剂，优点是成本低，适用范围广。硬度等级主要取决于粘结剂的材料和烧结的温度。

普通磨料油石粒度等级见下表：

善能普通油石硬度等级：

1、3、5、7、9、11、13

其中3到9是常用的。

GH公司普通磨料油石硬度等级：

G、H、、I、J、K、L、M、N、O、P

其中只有J 、K 两个等级常用。

下图是以棕色氧化铝120#粒度油石善能产品和其他公司同类油石批量稳定性（硬度）比较：

（无损声波检测）

金刚石是硬度最高的磨料，导热性强，在700度以上稳定性下降。 金刚石分为天然金刚石和人工金刚石。

天然金刚石 人造金刚石

按照晶体形状不同分为如下图所示的几种：

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

400

410420430440450460470480

490500G r i n d o S o n i c R e a d i n g s

Stone #

HONING STONE CONSISTENCY

A120

Sunnen Supplier #1Supplier #2Supplier #3

金刚石磨料主要用来加工铸铁、非铁高硬材料、有色金属和工程陶瓷材料。

电镀金刚石工具一般选用天然金刚石磨料，其他金属粘结剂产品选用人造金刚石磨料

磨料形状的选择在于加工零件的材料。

立方氮化硼（CBN）是第二坚硬的磨料，在高温下稳定性很强，对于低碳钢和其他材料是惰性的，不容易发生化学反应。可以选用金属、树脂、陶瓷做为粘结剂制造磨具。对于珩磨油石，一般只选用金属粘结剂，也可以用做电镀用途，但是寿命比金刚石短10%-20%。

立方氮化硼根据磨粒晶体形状不同可以分为图示几种

善能公司只选用CBN-550一种磨料制作珩磨油石。

金属粘结剂：D（超长寿命）、A（标准）、B、C、G、F、H，A型含有10%锌、40%钴、25%铜和25%银，B型含有8%锌、50%钴、20%铜和22%银，几种粘结剂的强度依次递减，不同之处在于配比的公式，直接决定油石的耐用度。

下图为立方氮化硼、金刚石油石基本构造：

油石的粒度信息参照普通磨料油石粒度对照表，标准是一致的。

善能通常用NM55中的第二个“5”为硬度，实际上这个说法是错误的，这个“5”实际上代表的是油石中磨料颗粒的体积浓度，对于善能标准的金刚石和CBN油石，磨粒体积浓度代号分为1、3、5、7、9、11、13、15，“5”和“7”是最常用的代号。