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關(guān)鍵詞：
砂輪
磨削原理
- 摘要：磨削時砂輪表面上有許多磨粒參與磨削工作，每個磨粒都可以看做是一把微小的刀具。
一、砂輪的特性和選擇
1.普通砂輪的特性和選擇
普通砂輪是用結(jié)合劑把磨粒粘結(jié)起來，經(jīng)壓坯、干燥、焙燒及車整制成，它的特性決定于磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織及形狀尺寸等。
（1）磨料
磨料是砂輪的主要成分，普通砂輪常用的磨料有氧化物系和碳化物系兩類。
（2）粒度
粒度表示磨料顆粒的尺寸大小。當(dāng)磨粒尺寸較大時，用篩選法分級，以其能通過的篩網(wǎng)上每英寸長度上的孔數(shù)來表示粒度號，如F60表示磨粒剛能通過每英寸60個孔眼的篩網(wǎng)；粒度號越大，磨粒越細(xì)。直徑小于63?m的磨粒稱為微粉，用光電沉降儀法分級；微粉的粒度號為F230~F1200，F后的數(shù)字越大，微粉越細(xì)。
粗磨加工選用顆粒較粗的砂輪，以提高生產(chǎn)效率；精磨加工選用顆粒較細(xì)的砂輪，以減小加工表面粗糙度。砂輪與工件接觸面積較大時，選用顆粒較粗的砂輪，防止燒傷工件。
（3）結(jié)合劑
結(jié)合劑的作用是將磨粒粘結(jié)在一起，形成具有一定形狀和強(qiáng)度的砂輪。常用的結(jié)合劑種類有陶瓷結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑和橡膠結(jié)合劑。
（4）硬度
砂輪的硬度是指磨粒在磨削力作用下，從砂輪表面上脫落的難易程度，砂輪硬度越高，磨粒越不容易脫落。砂輪的硬度分七個等級。
磨削時，如砂輪硬度過高，則磨鈍了的磨粒不能及時脫落，會使磨削溫度升高而造成工件燒傷；若砂輪太軟，則磨粒脫落過快，不能充分發(fā)揮磨粒的磨削效能，也不易保持砂輪的外形。
工件材料硬度較高時應(yīng)選用較軟的砂輪；工件材料硬度較低時，應(yīng)選用較硬的砂輪；砂輪與工件接觸面較大時，應(yīng)選用較軟砂輪；磨薄壁件及導(dǎo)熱性差的工件時應(yīng)選用較軟的砂輪；精磨和成形磨時，應(yīng)選用較硬的砂輪；砂輪粒度號大時，應(yīng)選用較軟的砂輪。
（5）組織
砂輪的組織是指磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者之間的比例關(guān)系。磨粒在砂輪體積中所占的比例越大，則組織越緊密。
（6）砂輪形狀
在砂輪的端面上一般都印有標(biāo)志，用以標(biāo)示砂輪的特性。
2. 超硬砂輪的特性和選擇
超硬砂輪采用人造金剛石或立方氮化硼為磨料，除使用樹脂結(jié)合劑和陶瓷結(jié)合劑外，還使用青銅和鑄鐵纖維等金屬結(jié)合劑。
超硬砂輪用濃度來表示砂輪內(nèi)含有磨粒的疏密程度；濃度的高低用百分比表示。加工石材、玻璃時選較低濃度的金剛石砂輪，加工超硬合金、金屬陶瓷等難加工材料時選高濃度金剛石砂輪。立方氮化硼砂輪只用于加工金屬材料，應(yīng)選用較高濃度的砂輪。成型磨削和鏡面磨削選用高濃度砂輪。
二、磨削過程
磨削時砂輪表面上有許多磨粒參與磨削工作，每個磨粒都可以看做是一把微小的刀具。磨粒的形狀很不規(guī)則，其尖點的頂錐角大多為90°~120°。磨粒上刃尖的鈍圓半徑 大約在幾微米至幾十微米之間，磨粒磨損后 值還將增大。由于磨粒以較大的負(fù)前角和鈍圓半徑對工件進(jìn)行切削（如圖2-44所示），磨粒接觸工件的初期不會切下切屑，只有在磨粒的切削厚度增大到某一臨界值后才開始切下切屑。磨削過程中磨粒對工件的作用包括滑擦、耕犁和形成切屑三個階段。
（1）滑擦階段 磨粒剛開始與工件接觸時，由于切削厚度非常小，磨粒只是在工件上滑擦， 砂輪和工件接觸面上只有彈性變形和由摩擦產(chǎn)生的熱量。
（2）耕犁階段 隨著切削厚度逐漸加大，被磨工件表面開始產(chǎn)生塑性變形，磨粒逐漸切入工件表層材料中。表層材料被擠向磨粒的前方和兩側(cè)，工件表面出現(xiàn)溝痕，溝痕兩側(cè)產(chǎn)生隆起。此階段磨粒對工件的擠壓摩擦劇烈，產(chǎn)生的熱量大大增加。
（3）形成切屑 當(dāng)磨粒的切削厚度增加到某一臨界值時，磨粒前面的金屬產(chǎn)生明顯的剪切滑移形成切屑。
磨削過程中產(chǎn)生的溝痕兩側(cè)隆起現(xiàn)象對磨削表面粗糙度影響較大。隆起量與磨削速度的關(guān)系，隨著磨削速度的增加，隆起減小，這是因為在較高磨削速度條件下，工件材料塑性變形的傳播速度遠(yuǎn)小于磨削速度，磨粒側(cè)面的材料來不及變形。由圖知，增加磨削速度對減小隆起量是有利的。
三、磨削力
磨削力可以分解為三個分力：主磨削力（切向磨削力），背向力 ，進(jìn)給力
與切削力相比，磨削力具有以下特征：
1）單位磨削力
2）三向磨削分力中
四、磨削溫度
1．磨削溫度
由于磨削時單位磨削力 比車削時大得多，切除金屬體積相同時，磨削所消耗的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車削所消耗的能量。這些能量在磨削中將迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽チＤハ鼽c溫度高達(dá)1000~1400℃，砂輪磨削區(qū)溫度也有幾百度。磨削溫度對加工表面質(zhì)量影響很大，須設(shè)法控制。
2．影響磨削溫度的因素
（1）砂輪速度
提高砂輪速度，單位時間通過工件表面的磨粒數(shù)增多，單顆磨粒切削厚度減小，擠壓和摩擦作用加劇，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加，使磨削溫度升高。
（2）工件速度
增大工件速度，單位時間內(nèi)進(jìn)入磨削區(qū)的工件材料增加，單顆磨粒的切削厚度加大，磨削力及能耗增加，磨削溫度上升；但從熱量傳遞的觀點分析，提高工件速度 ，工件表面與砂輪的接觸時間縮短，工件上受熱影響區(qū)的深度較淺，可以有效防止工件表面層產(chǎn)生磨削燒傷和磨削裂紋，在生產(chǎn)實踐中常采用提高 的方法來減少工件表面燒傷和裂紋。
（3）徑向進(jìn)給量
徑向進(jìn)給量增大，單顆磨粒的切削厚度增大，產(chǎn)生的熱量增多，使磨削溫度升高。
（4）工件材料 磨削韌性大、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性差的材料，因為消耗于金屬變形和摩擦的能量大，發(fā)熱多，而散熱性能又差，故磨削溫度較高；磨削脆性大、強(qiáng)度低、導(dǎo)熱性好的材料，磨削溫度相對較低。
（5）砂輪特性 選用低硬度砂輪磨削時，砂輪自銳性好，磨粒切削刃鋒利，磨削力和磨削溫度都比較低。選用粗粒度砂輪磨削時，容屑空間大，磨屑不易堵塞砂輪，磨削溫度比選用細(xì)粒度砂輪磨削時低。
