砂轮磨可以应对什么？

在磨削过程中，在高速、高压、高温的作用下，磨料会逐渐磨损，变圆变钝。圆磨具和钝磨具的切削能力会下降，而作用在磨具上的力会不断增加。当此力超过磨料强度极限时，磨粒会破碎并产生新的锋利棱角，以代替旧的圆钝磨粒进行磨削；当这个力超过砂轮结合剂的结合力时，圆钝的磨粒就会从砂轮表面脱落，露出一层新锐利的磨粒，继续磨削。

背磨力Fp较大

图 4 总磨削力及其分解

如图4所示，磨削时砂轮作用在工件上的力为总磨削力F。F可分解为三个垂直力，即磨削力Fc、背向力Fp和进给磨削力Ff。在磨削中，由于反进给量小，磨削力Fc较小，进给磨削力Fc较小，一般可以忽略不计。但是背磨力Fp非常大。

这是因为砂轮的宽度较大，磨粒以较大的负前角切削。在刀具的切削过程中，一般来说切削力Fc最大，而磨削中背磨削力Fp最大，这是磨削的一个显着特点。

影响：fp作用于砂轮进入方向，砂轮以很大的力推动工件，加速砂轮钝化，造成砂轮轴及工件弯曲变形，工件易产生圆柱度误差，直接影响工件的形状精度和表面质量，如图5所示。

图 5 磨削前后的工件变形

解决方法：为消除或减少由Fp引起的形状误差，我们采用精磨，增加抛光次数，或使用辅助支撑。

修光：当工件磨削接近最终尺寸（余量通常为0.005-0.01mm）时，不再用刀磨。抛光可以提高工件的形状精度，降低表面粗糙度。研磨质量随着研磨次数的增加而提高。

研磨温度高

磨削速度高，比一般切削快1020倍，为负前角切削。在如此高的切削速度下，磨削、打滑、划伤和切削三个阶段消耗的能量极大，摩擦严重。局部转化为热量，加上磨料较多，而且由于砂轮本身的传热很差，大量的磨削热不能在短时间内散发出去，磨削区形成瞬间高温，大部分磨削热量将传递到零件。一般80%的切削热传递给工件（刀具小于20%），瞬间聚集在工件表面，形成较大的温度梯度。工件表面温度可高达1000℃，而1mm以下的表层接近室温。当局部温度很高时，表面容易发生热变形，甚至烧伤。因此，应使用大量切削液来降低磨削温度。

表面变形强化和严重的残余应力

与刀具切削相比，磨削的表面变形强化和残余应力层要浅得多，但程度要严重得多。零件的加工工艺、精度和性能都会受到影响。

解决方法：及时用金刚石工具修整砂轮，涂抹足够的切削液，增加抛光次数。

磨削应用

1）外圆磨削：

一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上，外圆磨削有立式、卧式、综合、深磨等方法。

纵向磨削法

主要运动：砂轮高速旋转

圆周进给运动：工件旋转运动；

纵向进给运动：工件和磨床的往复直线运动；

水平进给运动：砂轮周期性横向进给。

特点：磨削量小，磨削力小，发热少，散热条件好。良好的加工精度和表面质量。适应性强，生产率低。

应用：单件小批量生产，精磨，尤其是细长轴的磨削。它在实践中使用最多。

横向磨削法

切削运动：工件不作纵向移动，砂轮以低速连续横向进给。

特点：生产率高。工件与砂轮接触面积大，磨削力较大，热量较多，磨削温度较高，工件容易变形和烧伤。

应用：批量和大批量生产，尤其是工件的成型表面。工件加工面较窄，刚性较好。轴磨。

综合研磨法

首先，用十字磨削法对工件表面进行粗磨。相邻两段之间有5-10mm的搭接，工件上留有0.0l-0.03mm的余量。然后，通过纵向磨削方法对工件进行细磨。

综合了横向磨削和纵向磨削的优点。

深磨

磨削时以较小的纵向进给量和较大的反向进给量（一般为0.3mm左右）一次将所有余量去除。

前锥面粗磨，圆柱部分精磨抛光。

应用：在大批量生产中，加工刚度较大的工件，加工面两端相距较远，让砂轮切入切出。

2）在无心外圆磨床上磨外圆

图 7 无心外圆磨削

磨削时，工件放在两个砂轮之间，由下面的支架支撑，没有顶部支撑。较小的由橡胶粘合剂制成，磨粒较粗。它被称为导向轮。另一种用于磨削工件，称为砂轮。导轮轴相对砂轮轴倾斜一个角度，旋转速度比砂轮慢很多，靠摩擦力带动工件旋转。工件一方面旋转做圆周进给，另一方面做轴向进给运动，如图7所示。

无心外圆磨床特点：

工件两端无需预先打中心孔，安装更方便。

机床调整后可连续加工，易于实现自动化，生产效率高。

工件夹在两个砂轮之间，不会因背磨力而弯曲，有利于细长轴类零件的磨削。

无心外圆磨削要求工件的外表面在圆周上必须是连续的。如果圆柱面上有较长的键槽或平面，导轮就不能带动工件连续转动，所以不能磨削。

由于工件支撑在支架上并定位在其自身的圆柱面上，如果对带孔的工件进行磨削，则不能保证圆柱面与孔的同轴度。

无心外圆磨床的调整比较复杂。

3) 孔的研磨

它既可以在内圆磨床上进行，也可以在万能外圆磨床上进行。可加工圆柱孔、圆锥孔及成型内表面等。磨削工艺：

纵向磨圆柱孔时，工件装在卡盘上，沿轴线作往复直线运动。砂轮高速旋转并周期性水平进给。

如果磨出锥形孔，则只有磨床头架锥形角的一半水平偏斜。

4) 平面磨削

周边磨削：用砂轮的外表面进行磨削。

特点：砂轮与工件接触面积小，散热、冷却和排屑性好，加工质量高。

应用：加工质量要求高的工件。

设备：水平轴平面磨床。

端面磨削：用砂轮端面磨削。

特点：磨头伸出长度更短，刚性更好。允许使用更大的研磨剂量，具有更高的生产率。但砂轮与工件接触面积大，发热大，冷却困难，加工质量低。

应用：对质量要求不高的工件，以铣削代替磨削前的预处理。

设备：立轴平面磨床。

磨削发展方向

高精度小粗糙度磨削

如精密磨削、超精密磨削、镜面磨削。

要求：磨床精度、运动稳定性、工艺参数合理、砂轮精修。磨削工艺：磨削时，磨粒的微刃在工件表面切出微屑。同时，在适当的磨削压力下，借助半钝微刃，在工件表面产生摩擦抛光效果，从而达到高精度和小表面粗糙度。

高速磨削

磨削速度VC（>50m/s）。通过提高工件速度来提高金属去除率和生产率。由于磨削速度高，单位时间内通过磨削区的磨粒数量增加，每个磨粒的切削层厚度会变薄，降低切削负荷，磨削的耐久性车轮将得到显着改善。

由于每个磨料的切削层厚度小，工件表面残留区域的高度小，

高速磨削时磨料划伤形成的隆起高度也较小，因此磨削面的粗糙度较小。而高速磨削的反力相应减小，有利于保证工件（尤其是刚度较差的工件）的加工精度。

强力研磨

以大后进给和小纵向进给速度进行磨削，也称为慢进深磨削或深磨削。适用于加工各种异形表面和凹槽，特别适用于磨削难加工材料（如耐热合金）。它可以直接从铸锻件毛坯上磨出所需的零件，大大提高了生产率。无论是高速磨削还是强力磨削，都对机床、砂轮和冷却方式提出了更高的要求。

砂带磨削

设备一般比较简单。皮带转动是主要运动。工件由传送带送入。工件通过托板上方的磨削区，即加工完成。

砂带磨削因其生产效率高、加工质量好、易于磨削复杂表面而成为磨削的发展方向之一。

砂轮磨可以应付什么？

砂轮的特征要素

磨粒的切割过程