1、磨削加工原理

       磨削也是一種切削，而砂輪在加工刀具時可以看作是具有極多微小刀齒的銑刀。刀具表面在磨削加工時被砂輪磨擦、劃刻與砂輪表面上凸出并且較為鋒利的磨粒切削形成磨屑，而砂輪的磨削過程，實際上就是切削、刻劃和滑擦三種作用的綜合。磨屑尺寸細小并且形狀各異，有帶狀切屑、節狀切屑和一些熔化后燒盡了的切屑灰燼以及金屬微塵等。

       磨削分為初磨階段、穩定階段和清磨階段三個階段。初磨階段的實際磨削深度比徑向進給量要小一些，這是因為初磨階段的機床、工件、夾具工藝系統的彈性變形所致。當系統彈性變形達到一定程度后，進入到穩定階段，繼續進給時，其實際磨削深度基本上等于徑向進給量；進入清磨階段時，由于工藝系統的彈性變形逐漸清除，使實際磨削深度大于零。

       砂輪磨削工件具有以下幾個特點：精度髙、表面粗糙度小。砂輪有自銳功能，使得磨粒能夠以較鋒利的刃口對工件進行切削。徑向分力較大。磨削時的切削力同車削一樣，也可以分解為三個互相垂直的分力，但徑向分力較大。磨削溫度高。由于砂輪磨削工件是負前角切削，并且切削速度非常快，所以磨削溫度高。砂輪具有自銳作用。使得磨粒能夠一直以較鋒利的刃口對工件進行切削。磨削運動由主運動、徑向進給速度和軸向進給速度構成。主運動是砂輪的旋轉運動，砂輪外圓的線速度即為主運動速度；徑向進給量是指工作臺每雙（單）行程內工件相對于砂輪徑向移動的距離；而軸向進給量是指件每一轉或工作臺每一次行程，工件相對砂輪的軸向移動的距離。

       2、砂輪磨損形式與原因 

       在對刀具的磨制過程中，砂輪會由于各方面的原因其中包括物理、化學及機械的作用而產生不同程度的磨損，導致磨削能力的降低，影響螺旋槽的精度，如砂輪磨損嚴重仍未更換且繼續使用，會產生振動、噪音等現象。經過人們對砂輪磨損進行的大量研究，分析得出砂輪的磨損形式以磨耗磨損、破碎磨損以及堵塞粘附為主。

       2.1磨耗磨損 

       在磨削過程中，每個磨粒都會出現磨損，展現出不同程度的磨損小平面，如下圖中 C-C 面所示，隨著變鈍磨粒的增多，砂輪現出磨鈍特點，如磨削力明顯變大、工件表面燒傷和加工過程出現顫振等現象，導致被加工零件的加工質量嚴重下降。

       2.2破碎磨損 

       砂輪的破碎磨損分為兩種情況：磨粒破碎和磨粒脫落。磨粒破碎是指當作用在磨粒上的應力超過磨粒本身的強度時，磨粒上的一部分會以細小的碎片形式從磨粒上脫落下來。而磨粒脫落是指磨粒與磨粒之間的粘合劑發生斷裂從而導致磨粒從砂輪上脫落下來，脫落下來的磨粒的位置就會出現空缺現象，破碎的磨粒從砂輪上脫落會導致零件的余切，使零件的尺寸精度無法得到保證。但是鈍化的磨粒形成新的切削刃受磨粒破損和脫落的影響，可以把這種現象定義為砂輪的“自礪”作用。

       2.3堵塞粘附 

       在磨削過程中，因溫度和壓力的增大，磨粒在經過磨削區域的時候，被剝落的工件材料會附著在磨粒上，粘附物與工件接觸與否是導致磨粒破碎和脫落的主要原因，磨削能力的高低也與粘附物有關，粘附物還會堵塞磨粒之間的空隙，堵塞嚴重時同樣也會導致磨粒破碎甚至脫落，致使砂輪磨削能力顯著降低。 

       為探究砂輪磨損的本質，眾多學者對砂輪磨損原因展開研究，目前，將砂輪的磨損原因分為以下幾種： 

       磨料磨損 ：摩擦的產生是靠磨粒與工件做相對運動實現的，導致磨粒發生機械磨損，這種磨損是隨著磨削時間的推移逐漸形成的，磨損平面上的溝痕平行于切削方向磨削時，若工件組織不均勻，含有硬度較高的硬質點，磨粒與硬質點的相對滑擦就會加劇磨粒的機械磨損。 

       塑性磨損 ：當磨削溫度達到一定程度時，磨粒會因為塑性的作用而產生變形，工件材料的熱硬度直接影響砂輪的塑性磨損，磨粒在經過磨削區域的時候，磨粒溫度升高，當達到工件材料熔點時，剪切面上的熱硬度大于磨粒接觸區的熱硬度，則磨粒在接觸區會發生相應的塑性變形，進而導致磨粒磨損。

       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，剛玉砂輪磨削低碳鋼沒有在空氣中加工流暢，經分析后得出，在砂輪旋轉時會帶動空氣流動，使磨削區域的溫度降低；在高溫情況下，工件和磨屑會發生氧化現象，在表面形成氧化膜，工件表面不發生粘附磨削的現象。 

       化學磨損 ：磨削時，砂輪表面與工件表面呈現復雜的空間分布位置，磨削速度增大導致磨削溫度升高，會使磨料、工件材料及磨削液之間產生化學反應，經過化學反應產生的各種化學元素可能還會發生多級化學反應。磨料與工件材料的化學反應是砂輪產生化學反應的重要因素

       擴散磨損 ：砂輪在磨削工件時，砂輪表面與工件表面的元素在高溫下接觸會發生元素擴散現象，使磨粒表面層發生弱化從而達到磨損。兩個接觸密切的金屬材料，在高溫高壓的作用下，經過一定的磨削時間，在接觸區域就會發生擴散現象，從而使砂輪發生磨損。 

       熱應力破碎磨損 ：在對工件的磨削過程中，磨粒瞬間達到高溫狀態，又在磨削液作用下急速冷卻，在多次間歇冷卻和加熱情況下，磨粒自身熱應力增大，導致磨粒表面發生破裂與開裂現象。熱應力主要與導熱性、線膨脹系數和磨削液有關，熱傳導系數與熱應力成反比關系，但線膨脹系數與熱應力成正比關系，磨削液的性能越好，工件表面溫度越低，熱應力越大。