磨削加工的基础知识

在磨床上用砂轮对工件表面进行切削加工的方法，称为磨削加工。磨削加工属于精加工，是应用较为广泛的材料去除成型方法之一。

1.磨削特点

磨削用的砂轮是由许多细小而又极硬的磨粒用结合剂黏结而成的。将砂轮表面放大可以看到砂轮表面上杂乱地布满很多尖棱形多角的磨粒，这些锋利的小磨粒就像铣刀的刀刃一样，在砂轮的高速旋转下切入工件的表面，所以磨削的实质是一种多刀多刃的超高速铣削过程。如图10-1 所示。

图10-1　砂轮磨削原理示意图

磨削速度快，切削温度高。目前高速磨削的砂轮线速度可达60～250 m/s，由于产生大量的切削热，砂轮导热性差，故磨削区温度瞬时可达到1 000 ℃以上。同时，炽热的磨屑在空气中发生氧化作用，产生火花，且高温下工件材料的性能也会发生改变而影响工件质量。因此，在磨削过程中应使用大量的切削液。

由于砂轮磨粒的硬度极高，因此磨削不仅可以加工一般的金属材料，如碳钢、铸铁等，而且可以加工一般金属刀具很难加工的硬度很高的材料，如淬火钢、硬质合金等。但磨削不适合加工硬度低而塑性很好的有色金属材料，因为磨削这些材料时砂轮容易被堵塞，使砂轮失去切削能力。

磨削加工精度高，表面粗糙度Ra 值低。尺寸公差等级一般可以达到IT6～IT5，高精度磨削可超过IT5；表面粗糙度Ra 值一般为0.8～0.2 μm，镜面磨削可控制到Ra 值小于0.01 μm。磨削加工质量与砂轮、磨床的结构有关，磨床的制造精度比其他切削加工机床的制造精度高，结构上具有微量进给吃刀机构，而且砂轮使用前均要经过金刚石砂轮修整器的修整，将磨粒的棱边修整成若干个等高的微刃（又叫微刃等高性），磨削就是用这些等高的微刃进行切削的，每一个微刃只从工件表面挤刮掉极薄的一层金属，从而保证了高精度加工的实现。(www.xing528.com)

砂轮具有“自锐性”，可以进行连续的强力切削。磨削过程中，磨粒在高速、高压与高温的作用下，将逐渐磨损而变钝。此时继续磨削，磨削力增大，最终使磨粒破碎而形成新的锋刃，或整粒脱落露出新的磨粒锋刃。砂轮的这种自行推陈出新，以保证自身锋利的性能，称为“自锐性”。砂轮的“自锐性”保证了磨削过程的顺利进行，但时间长了，切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞，使砂轮失去切削能力。另外，破碎的磨粒一层层脱落下来，会使砂轮失去外形精度。为了恢复砂轮的切削能力和外形精度，磨削一定时间后，应将对砂轮进行修整。

2.磨削加工范围

磨削的加工方式很多，它可以利用不同类型的磨床进行工件磨削加工。磨削主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、平面及成型表面（如花键、螺纹、齿轮等）的精加工，还常用于各种切削刀具的刃磨。几种常见的磨削加工类型如图10-2 所示。

图10-2　磨削加工范围

（a）磨外圆；（b）磨内圆；（c）磨平面；（d）磨螺纹；（e）磨齿轮齿形；（f）磨花键