磨削的基本原理及其加工能力
磨削的基
本文作者St
当今制造业
但应指出，
工业界不喜
如果采用适
砂轮可以使
不巧的是，长期
磨料的种类
磨料可分为
CBN和金则石
超硬磨料还
每种磨料都
氧化铝：Al
陶瓷氧化铝
但经过“拉
陶瓷氧化铝
碳化硅：Si
金刚石：天
立方氮化硼
CBN 最适于
结合剂
普通砂轮的
金属结合剂
结合剂和磨
金属结合剂
烧结和电镀
某些电镀砂
整体金属结
陶瓷结合剂
附：普通磨料和超硬磨料适用的被加工材料范围： 氧化铝磨料
陶瓷氧化铝
碳化硅磨料
金刚石磨料
立方氮化硼
砂轮的准备
砂轮的准备
首先，要按
安装完毕后
砂轮良好的
砂轮的锋利
单点金刚石
在磨削工件
一种称为“
一般修正时
砂轮修整一
修正器横向
磨削液的应用
磨削液的正
半合成添加
选择磨削液是一
磨削液一旦选定
最新的磨削
对50种水基
在选好了适
磨削液应该
砂轮的孔隙
此外，喷咀
油泵的压力
附录:关于超硬磨料浓度的知识 超硬磨料的
现以浓度同
不同的磨料
从上述对比
削的基本原理及其加工能力
作者Stuart Salmon博士是美国“先进制造科技协会”主席。他认为，磨削加工在很多领域内，不论从技术上或经济上，都可与切制造业正在急切地寻找替代磨削的方案。一些正在试验用来提高零件生产效率的“新”方案包括：硬切削、干切削、耐磨涂层刀具指出，“高速”两字对磨削并不陌生。砂轮的常规运行表面线速度达1829m/min，高速超硬磨料砂轮的生产实用速度达4572～1066界不喜欢磨削的部分原因是对它不了解。超硬磨料和缓进给磨削工艺不论从技术或经济角度看，都可与铣削、拉削、刨削以及某些采用适当的结合剂，就可以使得磨粒在加工过程中的脱落和自砺过程得到控制。并且砂轮变钝或出现粉屑状载荷时，可以在机床上可以使加工表面的公差达到数万分之一的数量级(微米级)，同时还能使表面光洁度和切削纹理达到最佳状态。
，长期以来，磨削一直被看作是一种“艺术”。直到最近的40～50年间，通过研究人员持续地对磨削加工过程进行研究，开发了新磨料的种类
可分为两大类：普通磨料(如氧化铝、碳化硅等)和超硬磨料(金刚石、立方氮化硼等)。
金则石比普通磨料更硬、更耐磨，但非常昂贵。同时，超硬磨料是优良的导热体(金刚石的导热性是铜的6倍)，而普通磨料是陶瓷磨料还具有很高的热扩散性，就是有迅速散热的能力。这一特性使超硬磨料具有“冷切削”的本性。超硬磨料的抗磨性能也大大优磨料都有其最适当的使用领域，所以了解每种磨料的特点十分重要。例如，氧化铝陶瓷磨料——有时称作晶种凝胶(SG)磨料或陶瓷铝：Al2O3是最便宜的磨料。磨削淬硬钢时性能很好，在连续修整的条件下，也能磨削镍基超级合金，Al2O3对各种磨削条件有很好氧化铝：陶瓷氧化铝强度很高，所以最适用于每颗磨粒的切削力负荷较高的场合。陶瓷氧化铝在外圆磨削和大平面往复磨削淬硬钢过“拉伸”改制的陶瓷氧化铝磨粒，甚至在切削弧线长的情况下，也可用于加工粘性的不锈钢、高温合金等，此时磨粒的形状比(氧化铝磨粒的性能可以通过加入部分脆性的熔融氧化铝形成复合磨料砂轮得到改善。此时，需要知道砂轮在工件上的切削弧长度，硅：SiC磨料具有天然锋利的形状。适于磨削硬质材料(如硬质合金)。因为其锋利，使它也适于加工很软的材料，如铝、聚合物、石：天然和人造金刚石都可用于磨削。金刚石是碳的一种超高硬度形态，因它对铁有亲合性(钢是铁和碳的合金)而形成快速磨损，氮化硼：CBN像金刚石一样，是一种非常昂贵的磨料。一个超硬磨料砂轮的价格比普通磨料的砂轮要贵50倍以上，但其使用寿命比最适于加工黑色金属材料，特别是在要求长时间保持砂轮形状的场合，如轴承内滚道的磨削。另外，CBN较适于不经常更换砂轮的结合剂
砂轮的结合剂，可以采用陶瓷、树脂或塑料，超硬磨料的结合剂则可用烧结的金属基体或用电镀镍层的办法覆盖到砂轮上。这类砂结合剂和电镀砂轮的磨削液要仔细选择，以防砂轮打滑。打滑时在切削弧处产生的巨大动载液压，会顶举砂轮，导致工件光洁度恶剂和磨料两者的选择密切相关。例如CBN的使用场合一般是要求砂轮在使用期间保持形状不变，并且直至消耗尽才从机床取下。由结合剂有两种形式：电镀和烧结。电镀砂轮是不修整的，它们一开始就制成正确的形状，并一直用至耗尽。烧结金属砂轮通常用电和电镀砂轮安装到主轴后的径向跳动应小于0.0125mm。对金属结合剂砂轮来说，减小主轴跳动十分重要。因为磨粒从结合剂上伸出电镀砂轮可以制出很小的轮廓圆弧半径(约0.125mm)。但多数电镀砂轮的轮廓圆弧半径大于0.5mm。通常，电镀砂轮运用于高速磨削金属结合剂砂轮对振动、跳动和冷却液流量等工作条件的适应范围很小。假如磨床、工件和夹具的刚性较差，或老机床的轴承状态结合剂使用最为普遍。由于这种结合剂的砂轮带孔洞，使得切削液能有效地进入磨削弧，并有较大的空洞容纳磨屑。同时，使用金附：普通磨料和超硬磨料适用的被加工材料范围：
铝磨料：淬硬钢、镍基超级合金、高温合金、黑色金属
氧化铝磨料：淬硬钢、镍基超级合金、粘性不锈钢、高温合金
硅磨料：硬质合金、铝和钛、橡胶聚合物、铜合金、塑料
石磨料：硬质合金、铝和钛、陶瓷、金属陶瓷
氮化硼磨料：淬硬钢、镍基超级合金、黑色金属
的准备
的准备包括：安装、平衡、精整和修整。砂轮准备不好，将成为以后很多磨削问题产生的根源。
，要按照砂轮制造厂的指导书安装砂轮，保证砂轮在修整前处于较好的原始平衡状态和最小的跳动。第二，安装时要仔细操作以免完毕后，砂轮应依次作粗平衡、修整、和精平衡，然后再开始磨削。若砂轮原始状态很不平衡且跳动很大，则常需作附加修整及再良好的平衡会使磨削表面持续保持良好光洁度，并使寿命延长。同时，正确的修整会使砂轮保持稳定的磨削表面和磨削作用。
的锋利程度及其形状精度取决砂轮的修整方法。所以，任何时候都要使砂轮修整装置处于良好的工作状态，这对于单点金刚石修整金刚石修正是修整陶瓷结合剂砂轮的常用方法，这种修整方法常会导致砂轮性能不稳定，所以修整的方法和程序要不断作相应的调削工件时，典型的方法是：砂轮粗磨一定的加工留量，然后改变修整参数，再精磨工件。通常的做法是，粗修砂轮时，金刚石沿砂称为“搭接式”或“部分重叠式”的修整方法，能保证正确、稳定的修整。例如，一直径为406.4mm的砂轮，速度为6000sfm(1828
修正时常用的横向进给速度往往过快，使砂轮表面有一部分修不到。而采用多次行程虽可以使砂轮表面都修到，但表面不平。这种修整一般在磨削工作速度下进行。唯一的例外是作刮压整形修整时，在300sfm(91.44m/min)的低速下进行。横向进给速度应根据修器横向进给速度的计算:已知金刚石圆弧半径(XB＝0.015″)，金刚石切入量(0.001″)，砂轮转速1400rpm。距离CB计算如下：因X 磨削液的应用
液的正确应用对于成功的磨削十分重要。磨削液的作用是对切削弧区进行冷却和润滑。水基磨削液的作用主要是冷却，也有一定的成添加剂的磨削液，最适用于磨削复杂形状和要求润滑性能良好，以防止烧伤的场合。单纯的油剂适于磨削复杂形状，切削弧较短液是一项艰难的任务：既要考虑磨削液的初始价格，又要考虑其管理和处理的费用。所谓对环境无害的“绿色”冷却液，仅是一种旦选定，就应对其进行过滤和保养。不仅要考虑其清洁度，还要控制其浓度、导电性和PH值。
的磨削液的试验表明，磨削液浓度对磨削过程的影响不是线性关系。长期以来，人们都认为，随着磨削液浓度的增加，磨削过程会种水基磨削液的试验结果大同小异。不过，在有些情况下，趋势不很明显；而在另一些情况下，7.5%的磨削液浓度简直到了导致机好了适当的磨削液及其管理体系以后，接下来的首要问题是如何正确地把磨削液注入磨削区域。
液应该注到切削弧区域，而不是简单地注向工件和砂轮的结合部，通常浇注的冷却液只有很少部分进入切削弧区。旋转的砂轮像一的孔隙既可容屑，又可发挥搬运磨削液的功能。就这样，磨削液是靠砂轮本身带到切削弧区的。所以，在适当的速度下，磨削液浇，喷咀应作专门设计，使磨削液以适当的速度喷注在正确的注入点。喷咀尺寸应覆盖整个砂轮宽度，当宽度已知时，喷咀的开口高
的压力是为推动液体在管路系统中流动。有时系统的阻力可能超过油泵额定压力110Psi。因为经常发生喷咀制造不正确，管路、接
附录:关于超硬磨料浓度的知识
磨料的砂轮技术规范中一项重要指标是浓度。工业界常把浓度100误解为100%，其实不然，浓度100的定义是：在1立方英寸体积内浓度同样为75的两种磨料粒度作对比。一种是60粒度(美标，下同)，另一种是200粒度，它们每立方英寸的磨料含量都是54克拉，的磨料粒度意味着在浓度相同时，细粒度的磨粒(左)数量多于粗粒度的磨粒。假定磨粒在砂轮内是均匀分布的，则把上述每立方英述对比引出了一条常用规则，即选用砂轮时，要保证切削弧长度上有4～10颗磨粒在工作。