1、磨削加工原理

       磨削也是一種切削，而砂輪在(zai)加(jia)工刀(dao)具(ju)時可以(yi)(yi)看作是具(ju)有(you)極多微小刀(dao)齒的銑刀(dao)。刀(dao)具(ju)表面在(zai)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)加(jia)工時被砂輪(lun)磨(mo)(mo)(mo)擦、劃刻與砂輪(lun)表面上(shang)凸出并(bing)且(qie)較為鋒利的磨(mo)(mo)(mo)粒切(qie)(qie)削(xue)形(xing)成磨(mo)(mo)(mo)屑(xie)，而砂輪(lun)的磨(mo)(mo)(mo)削(xue)過程，實際上(shang)就(jiu)是切(qie)(qie)削(xue)、刻劃和(he)滑擦三種作用的綜(zong)合。磨(mo)(mo)(mo)屑(xie)尺寸(cun)細(xi)小并(bing)且(qie)形(xing)狀各異，有(you)帶(dai)狀切(qie)(qie)屑(xie)、節狀切(qie)(qie)屑(xie)和(he)一些熔化后燒盡(jin)了的切(qie)(qie)屑(xie)灰燼以(yi)(yi)及金屬微塵等。

       磨(mo)削(xue)分為(wei)初磨(mo)階(jie)(jie)段(duan)、穩定階(jie)(jie)段(duan)和清(qing)磨(mo)階(jie)(jie)段(duan)三個階(jie)(jie)段(duan)。初磨(mo)階(jie)(jie)段(duan)的(de)(de)實(shi)際(ji)磨(mo)削(xue)深度(du)比徑向進(jin)給量要小一些，這是(shi)因為(wei)初磨(mo)階(jie)(jie)段(duan)的(de)(de)機床、工件、夾具工藝(yi)系統(tong)的(de)(de)彈性(xing)變(bian)形(xing)(xing)所致(zhi)。當系統(tong)彈性(xing)變(bian)形(xing)(xing)達到(dao)一定程度(du)后，進(jin)入(ru)到(dao)穩定階(jie)(jie)段(duan)，繼(ji)續進(jin)給時，其(qi)實(shi)際(ji)磨(mo)削(xue)深度(du)基本上等于徑向進(jin)給量；進(jin)入(ru)清(qing)磨(mo)階(jie)(jie)段(duan)時，由(you)于工藝(yi)系統(tong)的(de)(de)彈性(xing)變(bian)形(xing)(xing)逐漸清(qing)除，使實(shi)際(ji)磨(mo)削(xue)深度(du)大于零。

       砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)工(gong)件(jian)具有(you)以(yi)下幾(ji)個特點：精度(du)髙(gao)、表面(mian)粗糙度(du)小(xiao)。砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)有(you)自銳(rui)功能，使(shi)(shi)得磨(mo)粒能夠以(yi)較鋒(feng)利的刃(ren)口對(dui)工(gong)件(jian)進(jin)行(xing)切削(xue)(xue)(xue)。徑向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)力較大(da)。磨(mo)削(xue)(xue)(xue)時的切削(xue)(xue)(xue)力同車削(xue)(xue)(xue)一樣，也可以(yi)分(fen)解為三個互相(xiang)垂直的分(fen)力，但徑向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)力較大(da)。磨(mo)削(xue)(xue)(xue)溫度(du)高。由于砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)工(gong)件(jian)是(shi)負前(qian)角(jiao)切削(xue)(xue)(xue)，并且切削(xue)(xue)(xue)速度(du)非常快，所以(yi)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)溫度(du)高。砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)具有(you)自銳(rui)作用。使(shi)(shi)得磨(mo)粒能夠一直以(yi)較鋒(feng)利的刃(ren)口對(dui)工(gong)件(jian)進(jin)行(xing)切削(xue)(xue)(xue)。磨(mo)削(xue)(xue)(xue)運動(dong)(dong)由主運動(dong)(dong)、徑向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)給速度(du)和軸向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)給速度(du)構成(cheng)。主運動(dong)(dong)是(shi)砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)的旋轉運動(dong)(dong)，砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)外(wai)圓的線(xian)速度(du)即為主運動(dong)(dong)速度(du)；徑向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)給量是(shi)指(zhi)工(gong)作臺每雙(shuang)（單）行(xing)程(cheng)內(nei)工(gong)件(jian)相(xiang)對(dui)于砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)徑向(xiang)(xiang)(xiang)移動(dong)(dong)的距離(li)；而軸向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)給量是(shi)指(zhi)件(jian)每一轉或工(gong)作臺每一次行(xing)程(cheng)，工(gong)件(jian)相(xiang)對(dui)砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)的軸向(xiang)(xiang)(xiang)移動(dong)(dong)的距離(li)。

       2、砂輪磨損形式與原因 

       在對(dui)刀具的(de)磨(mo)(mo)制過程中，砂(sha)輪(lun)會由于(yu)各方面的(de)原因(yin)其中包括物理(li)、化(hua)學(xue)及機械的(de)作(zuo)用(yong)而產生不(bu)同(tong)程度的(de)磨(mo)(mo)損(sun)，導致磨(mo)(mo)削能(neng)力的(de)降低，影響(xiang)螺(luo)旋槽的(de)精度，如砂(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)損(sun)嚴重仍未(wei)更換且繼(ji)續使用(yong)，會產生振動、噪音(yin)等現象。經過人們對(dui)砂(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)損(sun)進行的(de)大(da)量研究，分析得出砂(sha)輪(lun)的(de)磨(mo)(mo)損(sun)形式以磨(mo)(mo)耗磨(mo)(mo)損(sun)、破碎磨(mo)(mo)損(sun)以及堵塞粘(zhan)附為主(zhu)。

       2.1磨耗磨損 

       在磨削(xue)過(guo)程(cheng)中，每個磨粒都會出(chu)現(xian)磨損(sun)，展現(xian)出(chu)不(bu)同(tong)程(cheng)度的磨損(sun)小平面，如(ru)下圖中 C-C 面所示，隨著變鈍(dun)磨粒的增(zeng)多，砂輪現(xian)出(chu)磨鈍(dun)特點，如(ru)磨削(xue)力(li)明顯(xian)變大、工(gong)件表面燒(shao)傷和加工(gong)過(guo)程(cheng)出(chu)現(xian)顫振等現(xian)象(xiang)，導致(zhi)被加工(gong)零件的加工(gong)質(zhi)量嚴重下降(jiang)。

       2.2破碎磨損 

       砂輪(lun)的破(po)(po)碎(sui)磨(mo)(mo)(mo)損(sun)分為兩(liang)種(zhong)情況：磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)破(po)(po)碎(sui)和磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)脫(tuo)落(luo)。磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)破(po)(po)碎(sui)是指當作(zuo)用在磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)上的應力超過磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)本身的強度(du)時，磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)上的一部分會以(yi)細小的碎(sui)片形(xing)(xing)式(shi)從(cong)磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)上脫(tuo)落(luo)下來。而(er)磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)脫(tuo)落(luo)是指磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)與磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)之間的粘合劑發生斷裂從(cong)而(er)導(dao)致磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)從(cong)砂輪(lun)上脫(tuo)落(luo)下來，脫(tuo)落(luo)下來的磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)的位置就會出(chu)現空缺(que)現象，破(po)(po)碎(sui)的磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)從(cong)砂輪(lun)上脫(tuo)落(luo)會導(dao)致零件(jian)的余切，使零件(jian)的尺寸精度(du)無法得(de)到保證。但是鈍化(hua)的磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)形(xing)(xing)成新的切削刃(ren)受磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)破(po)(po)損(sun)和脫(tuo)落(luo)的影響，可以(yi)把這種(zhong)現象定義為砂輪(lun)的“自礪(li)”作(zuo)用。

       2.3堵塞粘附 

       在(zai)磨(mo)(mo)(mo)削過(guo)程中，因溫度和(he)壓力的(de)增大，磨(mo)(mo)(mo)粒(li)在(zai)經過(guo)磨(mo)(mo)(mo)削區(qu)域的(de)時候，被剝落的(de)工件材(cai)料會附著在(zai)磨(mo)(mo)(mo)粒(li)上(shang)，粘(zhan)附物(wu)與工件接觸(chu)與否是導(dao)致磨(mo)(mo)(mo)粒(li)破碎(sui)和(he)脫落的(de)主要(yao)原因，磨(mo)(mo)(mo)削能力的(de)高低也與粘(zhan)附物(wu)有關，粘(zhan)附物(wu)還會堵塞磨(mo)(mo)(mo)粒(li)之間的(de)空隙，堵塞嚴重(zhong)時同樣也會導(dao)致磨(mo)(mo)(mo)粒(li)破碎(sui)甚至脫落，致使砂輪磨(mo)(mo)(mo)削能力顯著降低。 

       為探究砂輪(lun)磨(mo)損(sun)的(de)本質，眾多學者(zhe)對砂輪(lun)磨(mo)損(sun)原因展開研(yan)究，目前，將砂輪(lun)的(de)磨(mo)損(sun)原因分為以(yi)下幾種： 

       磨料磨(mo)損(sun) ：摩擦的(de)(de)產生是(shi)靠磨(mo)粒(li)(li)與工(gong)件做(zuo)相(xiang)對運(yun)動實現的(de)(de)，導致磨(mo)粒(li)(li)發生機(ji)械磨(mo)損(sun)，這(zhe)種磨(mo)損(sun)是(shi)隨著磨(mo)削(xue)時(shi)間(jian)的(de)(de)推(tui)移逐漸(jian)形(xing)成的(de)(de)，磨(mo)損(sun)平面上的(de)(de)溝痕平行于切削(xue)方向磨(mo)削(xue)時(shi)，若(ruo)工(gong)件組織不均勻，含有硬(ying)度較高的(de)(de)硬(ying)質點，磨(mo)粒(li)(li)與硬(ying)質點的(de)(de)相(xiang)對滑擦就(jiu)會加(jia)劇(ju)磨(mo)粒(li)(li)的(de)(de)機(ji)械磨(mo)損(sun)。 

       塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)磨(mo)(mo)損(sun)(sun) ：當磨(mo)(mo)削(xue)溫度(du)達到一定程度(du)時，磨(mo)(mo)粒(li)(li)會因為塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)的(de)作用而產(chan)生(sheng)變形，工件材(cai)(cai)料的(de)熱(re)硬(ying)度(du)直接(jie)影響砂(sha)輪的(de)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)磨(mo)(mo)損(sun)(sun)，磨(mo)(mo)粒(li)(li)在經(jing)過磨(mo)(mo)削(xue)區域(yu)的(de)時候，磨(mo)(mo)粒(li)(li)溫度(du)升高，當達到工件材(cai)(cai)料熔點時，剪切面(mian)上的(de)熱(re)硬(ying)度(du)大于磨(mo)(mo)粒(li)(li)接(jie)觸(chu)區的(de)熱(re)硬(ying)度(du)，則(ze)磨(mo)(mo)粒(li)(li)在接(jie)觸(chu)區會發生(sheng)相應的(de)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)變形，進而導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)粒(li)(li)磨(mo)(mo)損(sun)(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(sha)輪(lun)磨削(xue)(xue)低碳鋼沒(mei)有在空氣中加(jia)工流暢，經分析(xi)后得出(chu)，在砂(sha)輪(lun)旋轉(zhuan)時會帶動(dong)空氣流動(dong)，使磨削(xue)(xue)區域的溫(wen)度降低；在高溫(wen)情況下，工件(jian)和磨屑會發生氧(yang)化現象，在表面形成氧(yang)化膜，工件(jian)表面不發生粘附磨削(xue)(xue)的現象。 

       化(hua)學(xue)(xue)(xue)磨(mo)(mo)損 ：磨(mo)(mo)削(xue)時(shi)，砂(sha)輪(lun)表(biao)面與工(gong)件表(biao)面呈(cheng)現(xian)復雜的(de)(de)空間(jian)(jian)分(fen)布位置，磨(mo)(mo)削(xue)速度(du)增(zeng)大導致(zhi)磨(mo)(mo)削(xue)溫度(du)升(sheng)高(gao)，會使磨(mo)(mo)料(liao)、工(gong)件材料(liao)及磨(mo)(mo)削(xue)液(ye)之間(jian)(jian)產(chan)生化(hua)學(xue)(xue)(xue)反應(ying)，經過化(hua)學(xue)(xue)(xue)反應(ying)產(chan)生的(de)(de)各種化(hua)學(xue)(xue)(xue)元素可能還會發生多級化(hua)學(xue)(xue)(xue)反應(ying)。磨(mo)(mo)料(liao)與工(gong)件材料(liao)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)(xue)反應(ying)是(shi)砂(sha)輪(lun)產(chan)生化(hua)學(xue)(xue)(xue)反應(ying)的(de)(de)重(zhong)要因素

       擴散(san)磨損(sun) ：砂(sha)輪(lun)在(zai)磨削工(gong)件時，砂(sha)輪(lun)表面(mian)與工(gong)件表面(mian)的(de)元素(su)在(zai)高(gao)溫下接(jie)觸(chu)會(hui)發生(sheng)元素(su)擴散(san)現象(xiang)，使(shi)磨粒表面(mian)層發生(sheng)弱化從而(er)達到磨損(sun)。兩個(ge)接(jie)觸(chu)密(mi)切的(de)金屬材料，在(zai)高(gao)溫高(gao)壓的(de)作用下，經過(guo)一(yi)定(ding)的(de)磨削時間(jian)，在(zai)接(jie)觸(chu)區(qu)域就會(hui)發生(sheng)擴散(san)現象(xiang)，從而(er)使(shi)砂(sha)輪(lun)發生(sheng)磨損(sun)。 

       熱(re)應力(li)破碎磨損 ：在(zai)(zai)對工(gong)件的磨削(xue)(xue)過程中，磨粒瞬間達到高溫狀(zhuang)態，又(you)在(zai)(zai)磨削(xue)(xue)液作用下急速(su)冷(leng)卻，在(zai)(zai)多次間歇(xie)冷(leng)卻和(he)加熱(re)情(qing)況下，磨粒自身熱(re)應力(li)增大，導致磨粒表面(mian)(mian)發生破裂(lie)與(yu)(yu)(yu)開裂(lie)現象。熱(re)應力(li)主要與(yu)(yu)(yu)導熱(re)性(xing)(xing)、線膨(peng)脹系數(shu)和(he)磨削(xue)(xue)液有(you)關(guan)，熱(re)傳導系數(shu)與(yu)(yu)(yu)熱(re)應力(li)成(cheng)反(fan)比(bi)關(guan)系，但線膨(peng)脹系數(shu)與(yu)(yu)(yu)熱(re)應力(li)成(cheng)正比(bi)關(guan)系，磨削(xue)(xue)液的性(xing)(xing)能越好，工(gong)件表面(mian)(mian)溫度(du)越低，熱(re)應力(li)越大。