近年美國Norton公司連續(xù)為其新產(chǎn)品SG（Seeded Gel）砂輪做廣告，宣稱這種砂輪是磨削難磨削材料和精密磨削用砂輪的一大進(jìn)展。SG砂輪中含有一定量的SG磨料，其顆粒是由幾十萬個(gè)亞微米級AI2O3晶體燒結(jié)而成。在磨削時(shí)磨料顆粒有自銳性，能不斷暴露出新的鋒利的尖角形刃口。它是用在高磨削壓力下高生產(chǎn)率磨削難磨削材料的最佳磨料之一。
在機(jī)械加工工藝中，磨削是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，一般來說，精密加工都需要磨削。在一般工件的磨削中，剛玉（AI2O3）砂輪用得最廣泛，但對難磨削的高溫合金和淬硬到高硬度的鋼，需采用立方氮化硼砂輪（CBN）。使用CBN砂輪不僅價(jià)格昂貴，而且往往要求改造原有機(jī)床，增強(qiáng)機(jī)床剛度。
美國Norton公司在對陶瓷磨料的研究中，導(dǎo)致產(chǎn)生一種新的陶瓷剛玉磨料，其注冊商標(biāo)代號為SG（為Seeded-Gel）的簡寫，意為有燒結(jié)體核的磨料。含有SG磨料的砂輪如使用正確，能獲得比一般非超硬磨具高得多的磨削性能。
一、什么是SG磨料
普通剛玉磨料的制造過程是，將原料裝入電爐中，用熔融法加熱熔化，以制成大塊料錠（Pig），在冷卻固化后，將其粉碎到所需的粒度。每一個(gè)磨料顆粒只包含數(shù)量很少的晶體，有些只有一個(gè)晶體。當(dāng)制成砂輪使用時(shí)，磨料顆粒將沿各晶體的界面裂開。每次一個(gè)磨料顆粒碎裂時(shí)，它將損失多達(dá)其20%的磨削表面。其使用磨鈍的方式見圖。
SG磨料則與上述情況不同，它雖也是陶瓷剛玉，但不是用熔融方法生產(chǎn)。Norton公司用比微米級尺寸更細(xì)的剛玉粒子為原料，通過“燒結(jié)”以獲得所需的磨料顆粒尺寸。一顆60粒度的SG磨料，可能包含有數(shù)十萬個(gè)亞微米級的粒子。SG磨料的顆粒形狀見圖。
Norton公司將燒結(jié)而成的SG磨料與其38A Alundum（相當(dāng)我國的白剛玉GB）磨料相混合，以制成SG砂輪。SG砂輪中SG磨料的含量濃度分為4種：100%、50%、30%和10%（所以本文將為Seeded-Gel譯為“有燒結(jié)體核的”），其代號見表1。這種砂輪的結(jié)合劑，一般為陶瓷結(jié)合劑，代號為VS，但也有樹脂結(jié)合劑的，代號為B。
表1 SG砂輪的不同品種
二、SG磨料的自銳性
普通剛玉磨料，因磨鈍而變平，自銳能力差，磨削時(shí)會(huì)發(fā)熱；而SG磨料則不同，當(dāng)磨鈍時(shí)，亞微米級尺寸微�？蓮恼麄�(gè)顆粒上自動(dòng)脫落，又重新露出新的切削刃口，使SG磨料的顆粒仍能保持鋒利（見圖）。因此，磨削時(shí)便能減少由于顆粒變鈍而產(chǎn)生摩擦熱，顯著地減少砂輪堵塞現(xiàn)象，延長砂輪使用壽命。
SG磨料沒有普通剛玉中可見到的裂縫及控制的碎裂面（指晶體界面——譯者），這使它碎裂后形成一個(gè)新的，有鋒銳小面的銳角刃口，使磨料顆粒能繼續(xù)有效地切削。
此外，SG磨料的純度高（99.6%ɑ—AI2O3），能保證均勻的顯微組織。這導(dǎo)致不僅在每一顆粒內(nèi)，而且在顆粒與顆粒間也保持一致的硬度和鋒利性。SG磨料的硬度高于普通剛玉和鋯剛玉等磨料。
三、SG砂輪的特征及優(yōu)點(diǎn)
綜上所述，含有不同濃度SG磨料的SG砂輪其特征及優(yōu)點(diǎn)見表2。
表2 SG砂輪的特征及優(yōu)點(diǎn)
四、SG砂輪的應(yīng)用領(lǐng)域
盡管SG砂輪可用于磨削任何一種鋼和合金，但用于磨削“難磨削”的材料，能取得最大效果。由于SG砂輪的單價(jià)比普通剛玉砂輪貴，因此要考慮其性能價(jià)格比合算的應(yīng)用領(lǐng)域，有：
（1）高溫合金，如Inconel Re.nee，Hastelloy，Waspalloy等用于航天、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)零件的合金。
（2）淬硬到HRC55以上的工具鋼，如各種高速工具鋼和高碳高鉻冷作模具鋼。
（3）噴涂合金，如噴涂Stellite合金、Metco噴涂層、焊口和硬鉻層。
此外，通常性能價(jià)格比還合算的應(yīng)用場合有：淬硬到HRC50以上的軸承鋼52100（我國GCr15）和M50（低合金高速鋼）和牌號為440C的淬硬不銹鋼。
若從創(chuàng)造價(jià)值、機(jī)床、村料、尺寸公差、磨燒傷、測量和生產(chǎn)率等7個(gè)敏感點(diǎn)衡量，最適合用SG砂輪的行業(yè)依次為航天、軸承、切削刀具和汽車等。用于切削刀具行業(yè)可避免工件磨燒傷造成的廢品。
若從產(chǎn)品考慮，最適合用SG砂輪磨削的為齒輪和軸承滾道等。它可滿意地用于任何精度的齒輪磨削，因SG砂輪保持形狀性能好。
五、SG砂輪的應(yīng)用實(shí)例
（1）磨削M2高速鋼麻花鉆淬硬毛坯螺旋溝
試驗(yàn)者：美國Normac公司（1990年2月）
機(jī)床 ：Normac F300鉆頭磨溝機(jī)
砂輪 ：Norton 3SGA70—VB—X457C，樹脂結(jié)合劑，300×203×4.8mm
砂輪轉(zhuǎn)速 ：4313r/min（69m/s）
砂輪進(jìn)給速度 ：0.7m/min
冷卻液及壓力 ：優(yōu)質(zhì)磨削油7×105~10×105Pa
工件直徑：1/4 英寸（6.35mm）M2高速鋼麻花鉆，硬度>HRC63
一件的磨削周期（從上料到上料）11秒（使用57A1003—UB354剛玉砂輪為14.5~18秒）
此時(shí)，砂輪每修整一次可磨削6件；磨削周期為13秒時(shí)，每修整砂輪一次可磨8件；
每次修整砂輪的進(jìn)給量 ：0.013mm
結(jié)論 用SG砂輪可提高生產(chǎn)率最高約30%，且仍能保持低粗糙度、正確的幾何形狀和允差。試驗(yàn)用的SG砂輪費(fèi)用與用剛玉砂輪近似。
（2）磨削鎳基合金葉片
工序 旋轉(zhuǎn)工作臺平面磨削
工件 1447鎳合金葉片，硬度HRC44
機(jī)床 Campell旋轉(zhuǎn)工作臺磨床
砂輪 Norton5SG6O—JVS（原用National MA602 I14V6W）
冷卻液 水溶性乳化油
總體特征： 太陽高度角漸低，溫度漸降
每件葉片的磨削周期 27分（原需2小時(shí)）并可省去2次修整砂輪時(shí)間
每個(gè)砂輪可磨葉片 555件（原為400）
砂輪費(fèi)用 SG砂輪為69美分/件，用剛玉砂輪為23美分/件，但考慮到縮短了磨削周期和增加了每片砂輪可磨的葉片數(shù)，總的算來，每個(gè)葉片的加工費(fèi)用可節(jié)省10美元。
（3）磨削高速鋼立銑刀端齒刃溝（gashing）
在磨削整體立銑刀的諸工序中，端齒刃溝是磨削余量較大的工序。據(jù)美國某立銑刀制造廠報(bào)導(dǎo)，此工序在采用SG砂輪后，砂輪的消耗量減少了25%，且保證不會(huì)燒傷工件。
在上述3個(gè)例子中，Norton公司在衡量使用SG砂輪是否合算時(shí)，是按“實(shí)際磨削費(fèi)用”來決定的，公式為：
從例子看，SG砂輪的單價(jià)約為普通剛玉砂輪的3倍，一小時(shí)的（工資+管理費(fèi)）總計(jì)為50美元。在此條件下，用SG砂輪每個(gè)工件的實(shí)際磨削成本低于用普通剛玉砂輪的。
六、SG砂輪的選用和使用
1、SG砂輪的濃度選擇
（1）磨削難磨材料時(shí)，砂輪的SG磨料的濃度要高。
（2）磨削接觸面積增大時(shí)，砂輪的SG磨料濃度要降低。
（3）磨削壓力增加時(shí)，砂輪的SG磨料濃度要提高。
（4）機(jī)床的剛性好時(shí)，可用較高SG磨料濃度的砂輪。
（5）磨削余量較多時(shí)應(yīng)選用SG磨料濃度較高的砂輪。
（6）使用不同冷卻劑時(shí)對砂輪的選擇：使用水基冷卻劑時(shí)，內(nèi)磨、平磨用3SG砂輪，外圓磨削時(shí)用5SG砂輪，選用高壓油冷卻劑時(shí)用5SG或SG砂輪；在干磨時(shí)根據(jù)磨削壓力大小及留量多少選用3SG~SG 。
2、SG砂輪的粒度選擇
SG磨料極為鋒銳，這對磨出工件的粗糙度不利。大家都知道，用鈍的砂輪能磨出良好的工件表面粗糙度。1988年，在Norton推薦選用SG砂輪的資料中，其粒度要比用剛玉砂輪小1或2個(gè)粒度等級。但Norton公司1990年的資料宣稱，現(xiàn)在選用SG砂輪的粒度可與用剛玉砂輪的相同，他們在磨料混合上做了工作，使用相同粒度的砂輪，可獲得相同的工件表面粗糙度。
3、SG砂輪硬度的選擇
當(dāng)換用SG砂輪時(shí)，可采用與剛玉砂輪相同的硬度等級，但有兩個(gè)例外：對小砂輪（直徑350mm以下）從VBE要提高一個(gè)硬度等級；對大砂輪（直徑350mm以上）V127/128也要提高一個(gè)硬度等級。
4、使用SG砂輪時(shí)需注意之點(diǎn)
使用SG砂輪與使用標(biāo)準(zhǔn)剛玉砂輪區(qū)別不多，不需特殊的機(jī)床，但需注意下列幾點(diǎn)：
（1）加大進(jìn)給量。這可較快地磨除余量及降低每個(gè)工件的磨削費(fèi)用。
（2）減少砂輪的修整次數(shù)，因SG砂輪有自銳性。
（3）減少每次修整砂輪時(shí)金剛石的進(jìn)給量。這（包括第二條）可延長砂輪和金剛石修整器的壽命。
（4）磨削時(shí)SG砂輪的聲音與普通剛玉砂輪的不同，SG砂輪的聲音聽起來好象砂輪太硬，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的磨工會(huì)誤以為有問題。
七、小結(jié)
綜上所述，SG磨料和砂輪具有下列優(yōu)點(diǎn)：較高的硬度、有自銳性能、工作壽命長、磨削時(shí)溫度較低、成形砂輪形狀保持性好等。它最適宜用在高磨削壓力下，磨削難磨削材料，生產(chǎn)效率高。若使用的正確，SG砂輪有可能成為近年磨削工藝的最大進(jìn)展之一。
