1、磨削加工原理

       磨削也是一種切削，而砂輪在加工刀(dao)(dao)具時(shi)(shi)可以看作是(shi)具有(you)極多微小刀(dao)(dao)齒的(de)銑刀(dao)(dao)。刀(dao)(dao)具表面在磨(mo)(mo)(mo)削加工時(shi)(shi)被砂輪磨(mo)(mo)(mo)擦、劃刻與(yu)砂輪表面上凸出并(bing)且較為鋒利的(de)磨(mo)(mo)(mo)粒切(qie)削形(xing)成磨(mo)(mo)(mo)屑(xie)(xie)，而砂輪的(de)磨(mo)(mo)(mo)削過(guo)程，實際上就是(shi)切(qie)削、刻劃和滑擦三種作用(yong)的(de)綜合。磨(mo)(mo)(mo)屑(xie)(xie)尺寸細小并(bing)且形(xing)狀各異，有(you)帶狀切(qie)屑(xie)(xie)、節狀切(qie)屑(xie)(xie)和一(yi)些(xie)熔化后燒盡了(le)的(de)切(qie)屑(xie)(xie)灰燼以及金屬微塵等(deng)。

       磨(mo)(mo)(mo)削分為初磨(mo)(mo)(mo)階(jie)(jie)(jie)段(duan)、穩(wen)(wen)定階(jie)(jie)(jie)段(duan)和(he)清(qing)磨(mo)(mo)(mo)階(jie)(jie)(jie)段(duan)三個階(jie)(jie)(jie)段(duan)。初磨(mo)(mo)(mo)階(jie)(jie)(jie)段(duan)的(de)實際(ji)磨(mo)(mo)(mo)削深(shen)度(du)比徑向(xiang)進給(gei)量要小一(yi)(yi)些，這是因為初磨(mo)(mo)(mo)階(jie)(jie)(jie)段(duan)的(de)機床(chuang)、工件、夾(jia)具工藝(yi)系(xi)統(tong)的(de)彈性變形所致。當系(xi)統(tong)彈性變形達(da)到一(yi)(yi)定程度(du)后，進入到穩(wen)(wen)定階(jie)(jie)(jie)段(duan)，繼續進給(gei)時，其實際(ji)磨(mo)(mo)(mo)削深(shen)度(du)基本(ben)上等于徑向(xiang)進給(gei)量；進入清(qing)磨(mo)(mo)(mo)階(jie)(jie)(jie)段(duan)時，由于工藝(yi)系(xi)統(tong)的(de)彈性變形逐漸清(qing)除，使實際(ji)磨(mo)(mo)(mo)削深(shen)度(du)大于零。

       砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)磨(mo)(mo)削(xue)工(gong)件具有(you)以(yi)下幾個(ge)特點：精度(du)(du)(du)髙(gao)、表面粗糙度(du)(du)(du)小。砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)有(you)自銳功能(neng)，使(shi)得(de)磨(mo)(mo)粒能(neng)夠以(yi)較鋒利的(de)(de)刃(ren)口對工(gong)件進(jin)(jin)行切(qie)(qie)削(xue)。徑向(xiang)(xiang)分力較大。磨(mo)(mo)削(xue)時的(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)力同車削(xue)一(yi)樣，也(ye)可以(yi)分解為(wei)三個(ge)互(hu)相垂直的(de)(de)分力，但徑向(xiang)(xiang)分力較大。磨(mo)(mo)削(xue)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)高。由(you)于砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)磨(mo)(mo)削(xue)工(gong)件是(shi)(shi)負(fu)前(qian)角(jiao)切(qie)(qie)削(xue)，并(bing)且切(qie)(qie)削(xue)速(su)度(du)(du)(du)非(fei)常快，所以(yi)磨(mo)(mo)削(xue)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)高。砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)具有(you)自銳作(zuo)(zuo)用。使(shi)得(de)磨(mo)(mo)粒能(neng)夠一(yi)直以(yi)較鋒利的(de)(de)刃(ren)口對工(gong)件進(jin)(jin)行切(qie)(qie)削(xue)。磨(mo)(mo)削(xue)運(yun)(yun)動(dong)由(you)主(zhu)運(yun)(yun)動(dong)、徑向(xiang)(xiang)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)速(su)度(du)(du)(du)和軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)速(su)度(du)(du)(du)構成(cheng)。主(zhu)運(yun)(yun)動(dong)是(shi)(shi)砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)旋轉運(yun)(yun)動(dong)，砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)外(wai)圓(yuan)的(de)(de)線速(su)度(du)(du)(du)即為(wei)主(zhu)運(yun)(yun)動(dong)速(su)度(du)(du)(du)；徑向(xiang)(xiang)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)量是(shi)(shi)指工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)每(mei)雙（單）行程內工(gong)件相對于砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)徑向(xiang)(xiang)移動(dong)的(de)(de)距離；而軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)進(jin)(jin)給(gei)(gei)(gei)量是(shi)(shi)指件每(mei)一(yi)轉或(huo)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)每(mei)一(yi)次(ci)行程，工(gong)件相對砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)移動(dong)的(de)(de)距離。

       2、砂輪磨損形式與原因 

       在(zai)對刀(dao)具的(de)(de)(de)磨(mo)制過(guo)(guo)程中，砂(sha)輪(lun)會由于各方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)原(yuan)因其中包括物(wu)理(li)、化學及(ji)機械的(de)(de)(de)作用而(er)產(chan)生不(bu)同程度的(de)(de)(de)磨(mo)損(sun)，導致(zhi)磨(mo)削能力的(de)(de)(de)降低，影(ying)響螺旋槽的(de)(de)(de)精(jing)度，如砂(sha)輪(lun)磨(mo)損(sun)嚴重仍未更換(huan)且繼續使用，會產(chan)生振(zhen)動、噪音(yin)等(deng)現(xian)象。經過(guo)(guo)人們(men)對砂(sha)輪(lun)磨(mo)損(sun)進行的(de)(de)(de)大量研(yan)究，分析得出(chu)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)(de)磨(mo)損(sun)形式以磨(mo)耗磨(mo)損(sun)、破(po)碎磨(mo)損(sun)以及(ji)堵塞粘附為(wei)主。

       2.1磨耗磨損 

       在磨(mo)削過程(cheng)中，每個磨(mo)粒都會出(chu)現磨(mo)損(sun)，展現出(chu)不同(tong)程(cheng)度的磨(mo)損(sun)小(xiao)平面，如下圖中 C-C 面所示，隨著變(bian)鈍(dun)磨(mo)粒的增(zeng)多，砂輪(lun)現出(chu)磨(mo)鈍(dun)特點，如磨(mo)削力明顯(xian)變(bian)大、工件表面燒傷和(he)加工過程(cheng)出(chu)現顫振(zhen)等現象，導(dao)致被加工零件的加工質量嚴重下降。

       2.2破碎磨損 

       砂(sha)輪的(de)(de)(de)破碎磨(mo)(mo)(mo)(mo)損分為兩種情況(kuang)：磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)破碎和磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)脫(tuo)(tuo)落(luo)(luo)。磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)破碎是指當作用在磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)上的(de)(de)(de)應力(li)超過磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)本身的(de)(de)(de)強度時，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)上的(de)(de)(de)一部分會(hui)以細(xi)小的(de)(de)(de)碎片形式從磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)上脫(tuo)(tuo)落(luo)(luo)下(xia)(xia)來。而(er)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)脫(tuo)(tuo)落(luo)(luo)是指磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)與磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)之間的(de)(de)(de)粘合劑(ji)發生斷裂(lie)從而(er)導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)從砂(sha)輪上脫(tuo)(tuo)落(luo)(luo)下(xia)(xia)來，脫(tuo)(tuo)落(luo)(luo)下(xia)(xia)來的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)位置就會(hui)出(chu)現空缺現象，破碎的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)從砂(sha)輪上脫(tuo)(tuo)落(luo)(luo)會(hui)導(dao)致(zhi)零件的(de)(de)(de)余切，使零件的(de)(de)(de)尺寸(cun)精度無法得(de)到(dao)保證。但是鈍化(hua)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)形成新的(de)(de)(de)切削刃受磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)破損和脫(tuo)(tuo)落(luo)(luo)的(de)(de)(de)影響，可以把這種現象定義為砂(sha)輪的(de)(de)(de)“自礪”作用。

       2.3堵塞粘附 

       在磨(mo)(mo)(mo)削(xue)過程中，因溫度和(he)壓力的(de)增大，磨(mo)(mo)(mo)粒在經過磨(mo)(mo)(mo)削(xue)區域的(de)時候，被剝落(luo)的(de)工件(jian)(jian)材(cai)料會(hui)附(fu)著在磨(mo)(mo)(mo)粒上，粘(zhan)附(fu)物(wu)(wu)與工件(jian)(jian)接觸與否是導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)粒破碎和(he)脫落(luo)的(de)主要原因，磨(mo)(mo)(mo)削(xue)能(neng)力的(de)高低(di)也與粘(zhan)附(fu)物(wu)(wu)有(you)關，粘(zhan)附(fu)物(wu)(wu)還(huan)會(hui)堵塞磨(mo)(mo)(mo)粒之間的(de)空(kong)隙，堵塞嚴重時同(tong)樣也會(hui)導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)粒破碎甚至(zhi)脫落(luo)，致(zhi)使砂輪磨(mo)(mo)(mo)削(xue)能(neng)力顯(xian)著降低(di)。 

       為(wei)探究砂輪磨損(sun)的本質，眾多學者(zhe)對砂輪磨損(sun)原(yuan)因展開研究，目前，將(jiang)砂輪的磨損(sun)原(yuan)因分為(wei)以下幾種： 

       磨料磨(mo)(mo)(mo)損 ：摩(mo)擦的產生(sheng)是(shi)靠磨(mo)(mo)(mo)粒與工(gong)件(jian)做(zuo)相對運動實現的，導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)粒發生(sheng)機械(xie)(xie)磨(mo)(mo)(mo)損，這種磨(mo)(mo)(mo)損是(shi)隨著磨(mo)(mo)(mo)削(xue)時間(jian)的推(tui)移(yi)逐(zhu)漸形(xing)成的，磨(mo)(mo)(mo)損平(ping)面上的溝痕平(ping)行(xing)于切削(xue)方向(xiang)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)時，若工(gong)件(jian)組(zu)織不均勻，含有硬(ying)度較高的硬(ying)質點，磨(mo)(mo)(mo)粒與硬(ying)質點的相對滑擦就(jiu)會加劇磨(mo)(mo)(mo)粒的機械(xie)(xie)磨(mo)(mo)(mo)損。 

       塑性(xing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun) ：當(dang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削溫(wen)度(du)(du)達(da)到一定程度(du)(du)時(shi)，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)會因為塑性(xing)的(de)作(zuo)用而產生(sheng)變形(xing)，工件(jian)材料(liao)(liao)的(de)熱(re)硬(ying)度(du)(du)直接影(ying)響砂輪的(de)塑性(xing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)在(zai)經過(guo)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削區域(yu)的(de)時(shi)候，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)溫(wen)度(du)(du)升高，當(dang)達(da)到工件(jian)材料(liao)(liao)熔點時(shi)，剪切面上的(de)熱(re)硬(ying)度(du)(du)大于(yu)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)接觸區的(de)熱(re)硬(ying)度(du)(du)，則(ze)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)在(zai)接觸區會發(fa)生(sheng)相應的(de)塑性(xing)變形(xing)，進而導致磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)磨(mo)(mo)(mo)(mo)損(sun)。

       氧化磨損 ：空氣中的某些氣體能激勵磨削，當把磨削加工過程放在真空狀態下時，剛玉砂輪磨削(xue)低碳鋼沒有在(zai)空氣中加工(gong)流暢，經分(fen)析后得出，在(zai)砂輪旋轉時會(hui)帶(dai)動空氣流動，使磨削(xue)區(qu)域的(de)溫(wen)度降低；在(zai)高溫(wen)情況(kuang)下(xia)，工(gong)件和(he)磨屑會(hui)發(fa)生(sheng)氧化(hua)現(xian)象，在(zai)表(biao)面形成(cheng)氧化(hua)膜，工(gong)件表(biao)面不(bu)發(fa)生(sheng)粘附(fu)磨削(xue)的(de)現(xian)象。 

       化(hua)學(xue)磨(mo)(mo)(mo)損(sun) ：磨(mo)(mo)(mo)削時，砂輪(lun)表面(mian)與工(gong)(gong)件(jian)(jian)表面(mian)呈(cheng)現復(fu)雜(za)的空間(jian)分布位置，磨(mo)(mo)(mo)削速度(du)增大導致磨(mo)(mo)(mo)削溫(wen)度(du)升(sheng)高，會使磨(mo)(mo)(mo)料(liao)、工(gong)(gong)件(jian)(jian)材料(liao)及(ji)磨(mo)(mo)(mo)削液之間(jian)產生化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)，經(jing)過(guo)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)產生的各種化(hua)學(xue)元素可能還會發生多(duo)級化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)。磨(mo)(mo)(mo)料(liao)與工(gong)(gong)件(jian)(jian)材料(liao)的化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)是砂輪(lun)產生化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)的重(zhong)要因素

       擴散(san)磨損 ：砂(sha)輪在磨削工(gong)件時，砂(sha)輪表(biao)面(mian)與工(gong)件表(biao)面(mian)的元素在高(gao)溫(wen)下(xia)接(jie)觸會發生(sheng)元素擴散(san)現象，使磨粒表(biao)面(mian)層發生(sheng)弱(ruo)化從而達到(dao)磨損。兩(liang)個(ge)接(jie)觸密切(qie)的金屬材(cai)料，在高(gao)溫(wen)高(gao)壓的作用下(xia)，經(jing)過一(yi)定(ding)的磨削時間，在接(jie)觸區域就(jiu)會發生(sheng)擴散(san)現象，從而使砂(sha)輪發生(sheng)磨損。 

       熱(re)(re)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)破碎磨(mo)(mo)損 ：在對工(gong)件的磨(mo)(mo)削過程中，磨(mo)(mo)粒瞬間(jian)達到高(gao)溫狀態，又(you)在磨(mo)(mo)削液作用下急速(su)冷卻(que)，在多次間(jian)歇冷卻(que)和加熱(re)(re)情況下，磨(mo)(mo)粒自(zi)身熱(re)(re)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)增大，導(dao)致磨(mo)(mo)粒表面發(fa)生破裂與開裂現象。熱(re)(re)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)主(zhu)要與導(dao)熱(re)(re)性、線膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)(shu)和磨(mo)(mo)削液有關，熱(re)(re)傳導(dao)系(xi)(xi)數(shu)(shu)與熱(re)(re)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)成(cheng)反(fan)比關系(xi)(xi)，但線膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)(shu)與熱(re)(re)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)成(cheng)正比關系(xi)(xi)，磨(mo)(mo)削液的性能越(yue)好，工(gong)件表面溫度越(yue)低(di)，熱(re)(re)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)越(yue)大。