1、磨削加工原理

       磨削也是一種切削，而砂輪在加工刀具時(shí)可以看作是具有極多微小刀齒的銑刀。刀具表面在磨削加工時(shí)被砂輪磨擦、劃刻與砂輪表面上凸出并且較為鋒利的磨粒切削形成磨屑，而砂輪的磨削過程，實(shí)際上就是切削、刻劃和滑擦三種作用的綜合。磨屑尺寸細(xì)小并且形狀各異，有帶狀切屑、節(jié)狀切屑和一些熔化后燒盡了的切屑灰燼以及金屬微塵等。

       磨削分為初磨階段、穩(wěn)定階段和清磨階段三個(gè)階段。初磨階段的實(shí)際磨削深度比徑向進(jìn)給量要小一些，這是因?yàn)槌跄ルA段的機(jī)床、工件、夾具工藝系統(tǒng)的彈性變形所致。當(dāng)系統(tǒng)彈性變形達(dá)到一定程度后，進(jìn)入到穩(wěn)定階段，繼續(xù)進(jìn)給時(shí)，其實(shí)際磨削深度基本上等于徑向進(jìn)給量；進(jìn)入清磨階段時(shí)，由于工藝系統(tǒng)的彈性變形逐漸清除，使實(shí)際磨削深度大于零。

       砂輪磨削工件具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：精度髙、表面粗糙度小。砂輪有自銳功能，使得磨粒能夠以較鋒利的刃口對(duì)工件進(jìn)行切削。徑向分力較大。磨削時(shí)的切削力同車削一樣，也可以分解為三個(gè)互相垂直的分力，但徑向分力較大。磨削溫度高。由于砂輪磨削工件是負(fù)前角切削，并且切削速度非常快，所以磨削溫度高。砂輪具有自銳作用。使得磨粒能夠一直以較鋒利的刃口對(duì)工件進(jìn)行切削。磨削運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給速度和軸向進(jìn)給速度構(gòu)成。主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪外圓的線速度即為主運(yùn)動(dòng)速度；徑向進(jìn)給量是指工作臺(tái)每雙（單）行程內(nèi)工件相對(duì)于砂輪徑向移動(dòng)的距離；而軸向進(jìn)給量是指件每一轉(zhuǎn)或工作臺(tái)每一次行程，工件相對(duì)砂輪的軸向移動(dòng)的距離。

       2、砂輪磨損形式與原因 

       在對(duì)刀具的磨制過程中，砂輪會(huì)由于各方面的原因其中包括物理、化學(xué)及機(jī)械的作用而產(chǎn)生不同程度的磨損，導(dǎo)致磨削能力的降低，影響螺旋槽的精度，如砂輪磨損嚴(yán)重仍未更換且繼續(xù)使用，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪音等現(xiàn)象。經(jīng)過人們對(duì)砂輪磨損進(jìn)行的大量研究，分析得出砂輪的磨損形式以磨耗磨損、破碎磨損以及堵塞粘附為主。

       2.1磨耗磨損 

       在磨削過程中，每個(gè)磨粒都會(huì)出現(xiàn)磨損，展現(xiàn)出不同程度的磨損小平面，如下圖中 C-C 面所示，隨著變鈍磨粒的增多，砂輪現(xiàn)出磨鈍特點(diǎn)，如磨削力明顯變大、工件表面燒傷和加工過程出現(xiàn)顫振等現(xiàn)象，導(dǎo)致被加工零件的加工質(zhì)量嚴(yán)重下降。

       2.2破碎磨損 

       砂輪的破碎磨損分為兩種情況：磨粒破碎和磨粒脫落。磨粒破碎是指當(dāng)作用在磨粒上的應(yīng)力超過磨粒本身的強(qiáng)度時(shí)，磨粒上的一部分會(huì)以細(xì)小的碎片形式從磨粒上脫落下來。而磨粒脫落是指磨粒與磨粒之間的粘合劑發(fā)生斷裂從而導(dǎo)致磨粒從砂輪上脫落下來，脫落下來的磨粒的位置就會(huì)出現(xiàn)空缺現(xiàn)象，破碎的磨粒從砂輪上脫落會(huì)導(dǎo)致零件的余切，使零件的尺寸精度無法得到保證。但是鈍化的磨粒形成新的切削刃受磨粒破損和脫落的影響，可以把這種現(xiàn)象定義為砂輪的“自礪”作用。

       2.3堵塞粘附 

       在磨削過程中，因溫度和壓力的增大，磨粒在經(jīng)過磨削區(qū)域的時(shí)候，被剝落的工件材料會(huì)附著在磨粒上，粘附物與工件接觸與否是導(dǎo)致磨粒破碎和脫落的主要原因，磨削能力的高低也與粘附物有關(guān)，粘附物還會(huì)堵塞磨粒之間的空隙，堵塞嚴(yán)重時(shí)同樣也會(huì)導(dǎo)致磨粒破碎甚至脫落，致使砂輪磨削能力顯著降低。 

       為探究砂輪磨損的本質(zhì)，眾多學(xué)者對(duì)砂輪磨損原因展開研究，目前，將砂輪的磨損原因分為以下幾種： 

       磨料磨損 ：摩擦的產(chǎn)生是靠磨粒與工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致磨粒發(fā)生機(jī)械磨損，這種磨損是隨著磨削時(shí)間的推移逐漸形成的，磨損平面上的溝痕平行于切削方向磨削時(shí)，若工件組織不均勻，含有硬度較高的硬質(zhì)點(diǎn)，磨粒與硬質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)滑擦就會(huì)加劇磨粒的機(jī)械磨損。 

       塑性磨損 ：當(dāng)磨削溫度達(dá)到一定程度時(shí)，磨粒會(huì)因?yàn)樗苄缘淖饔枚a(chǎn)生變形，工件材料的熱硬度直接影響砂輪的塑性磨損，磨粒在經(jīng)過磨削區(qū)域的時(shí)候，磨粒溫度升高，當(dāng)達(dá)到工件材料熔點(diǎn)時(shí)，剪切面上的熱硬度大于磨粒接觸區(qū)的熱硬度，則磨粒在接觸區(qū)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的塑性變形，進(jìn)而導(dǎo)致磨粒磨損。

       氧化磨損 ：空氣中的某些氣體能激勵(lì)磨削，當(dāng)把磨削加工過程放在真空狀態(tài)下時(shí)，剛玉砂輪磨削低碳鋼沒有在空氣中加工流暢，經(jīng)分析后得出，在砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)帶動(dòng)空氣流動(dòng)，使磨削區(qū)域的溫度降低；在高溫情況下，工件和磨屑會(huì)發(fā)生氧化現(xiàn)象，在表面形成氧化膜，工件表面不發(fā)生粘附磨削的現(xiàn)象。 

       化學(xué)磨損 ：磨削時(shí)，砂輪表面與工件表面呈現(xiàn)復(fù)雜的空間分布位置，磨削速度增大導(dǎo)致磨削溫度升高，會(huì)使磨料、工件材料及磨削液之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的各種化學(xué)元素可能還會(huì)發(fā)生多級(jí)化學(xué)反應(yīng)。磨料與工件材料的化學(xué)反應(yīng)是砂輪產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的重要因素

       擴(kuò)散磨損 ：砂輪在磨削工件時(shí)，砂輪表面與工件表面的元素在高溫下接觸會(huì)發(fā)生元素?cái)U(kuò)散現(xiàn)象，使磨粒表面層發(fā)生弱化從而達(dá)到磨損。兩個(gè)接觸密切的金屬材料，在高溫高壓的作用下，經(jīng)過一定的磨削時(shí)間，在接觸區(qū)域就會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，從而使砂輪發(fā)生磨損。 

       熱應(yīng)力破碎磨損 ：在對(duì)工件的磨削過程中，磨粒瞬間達(dá)到高溫狀態(tài)，又在磨削液作用下急速冷卻，在多次間歇冷卻和加熱情況下，磨粒自身熱應(yīng)力增大，導(dǎo)致磨粒表面發(fā)生破裂與開裂現(xiàn)象。熱應(yīng)力主要與導(dǎo)熱性、線膨脹系數(shù)和磨削液有關(guān)，熱傳導(dǎo)系數(shù)與熱應(yīng)力成反比關(guān)系，但線膨脹系數(shù)與熱應(yīng)力成正比關(guān)系，磨削液的性能越好，工件表面溫度越低，熱應(yīng)力越大。