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       1、磨削加工原理

       磨削也是一种切削，而砂轮在加工刀具时可以看作是具有极多微小刀齿的铣刀。刀具表面在磨削加工时被砂轮磨擦、划刻与砂轮表面上凸出并且较为锋利的磨粒切削形成磨屑，而砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦三种作用的综合。磨屑尺寸细小并且形状各异，有带状切屑、节状切屑和一些熔化后烧尽了的切屑灰烬以及金属微尘等。

       磨削分为初磨阶段、稳定阶段和清磨阶段三个阶段。初磨阶段的实际磨削深度比径向进给量要小一些，这是因为初磨阶段的机床、工件、夹具工艺系统的弹性变形所致。当系统弹性变形达到一定程度后，进入到稳定阶段，继续进给时，其实际磨削深度基本上等于径向进给量；进入清磨阶段时，由于工艺系统的弹性变形逐渐清除，使实际磨削深度大于零。

       砂轮磨削工件具有以下几个特点：精度髙、表面粗糙度小。砂轮有自锐功能，使得磨粒能够以较锋利的刃口对工件进行切削。径向分力较大。磨削时的切削力同车削一样，也可以分解为三个互相垂直的分力，但径向分力较大。磨削温度高。由于砂轮磨削工件是负前角切削，并且切削速度非常快，所以磨削温度高。砂轮具有自锐作用。使得磨粒能够一直以较锋利的刃口对工件进行切削。磨削运动由主运动、径向进给速度和轴向进给速度构成。主运动是砂轮的旋转运动，砂轮外圆的线速度即为主运动速度；径向进给量是指工作台每双（单）行程内工件相对于砂轮径向移动的距离；而轴向进给量是指件每一转或工作台每一次行程，工件相对砂轮的轴向移动的距离。

       2、砂轮磨损形式与原因 

       在对刀具的磨制过程中，砂轮会由于各方面的原因其中包括物理、化学及机械的作用而产生不同程度的磨损，导致磨削能力的降低，影响螺旋槽的精度，如砂轮磨损严重仍未更换且继续使用，会产生振动、噪音等现象。经过人们对砂轮磨损进行的大量研究，分析得出砂轮的磨损形式以磨耗磨损、破碎磨损以及堵塞粘附为主。

       2.1磨耗磨损 

       在磨削过程中，每个磨粒都会出现磨损，展现出不同程度的磨损小平面，如下图中 C-C 面所示，随着变钝磨粒的增多，砂轮现出磨钝特点，如磨削力明显变大、工件表面烧伤和加工过程出现颤振等现象，导致被加工零件的加工质量严重下降。

       2.2破碎磨损 

       砂轮的破碎磨损分为两种情况：磨粒破碎和磨粒脱落。磨粒破碎是指当作用在磨粒上的应力超过磨粒本身的强度时，磨粒上的一部分会以细小的碎片形式从磨粒上脱落下来。而磨粒脱落是指磨粒与磨粒之间的粘合剂发生断裂从而导致磨粒从砂轮上脱落下来，脱落下来的磨粒的位置就会出现空缺现象，破碎的磨粒从砂轮上脱落会导致零件的余切，使零件的尺寸精度无法得到保证。但是钝化的磨粒形成新的切削刃受磨粒破损和脱落的影响，可以把这种现象定义为砂轮的“自砺”作用。

       2.3堵塞粘附 

       在磨削过程中，因温度和压力的增大，磨粒在经过磨削区域的时候，被剥落的工件材料会附着在磨粒上，粘附物与工件接触与否是导致磨粒破碎和脱落的主要原因，磨削能力的高低也与粘附物有关，粘附物还会堵塞磨粒之间的空隙，堵塞严重时同样也会导致磨粒破碎甚至脱落，致使砂轮磨削能力显著降低。 

       为探究砂轮磨损的本质，众多学者对砂轮磨损原因展开研究，目前，将砂轮的磨损原因分为以下几种： 

       磨料磨损 ：摩擦的产生是靠磨粒与工件做相对运动实现的，导致磨粒发生机械磨损，这种磨损是随着磨削时间的推移逐渐形成的，磨损平面上的沟痕平行于切削方向磨削时，若工件组织不均匀，含有硬度较高的硬质点，磨粒与硬质点的相对滑擦就会加剧磨粒的机械磨损。 

       塑性磨损 ：当磨削温度达到一定程度时，磨粒会因为塑性的作用而产生变形，工件材料的热硬度直接影响砂轮的塑性磨损，磨粒在经过磨削区域的时候，磨粒温度升高，当达到工件材料熔点时，剪切面上的热硬度大于磨粒接触区的热硬度，则磨粒在接触区会发生相应的塑性变形，进而导致磨粒磨损。

       氧化磨损 ：空气中的某些气体能激励磨削，当把磨削加工过程放在真空状态下时，刚玉砂轮磨削低碳钢没有在空气中加工流畅，经分析后得出，在砂轮旋转时会带动空气流动，使磨削区域的温度降低；在高温情况下，工件和磨屑会发生氧化现象，在表面形成氧化膜，工件表面不发生粘附磨削的现象。 

       化学磨损 ：磨削时，砂轮表面与工件表面呈现复杂的空间分布位置，磨削速度增大导致磨削温度升高，会使磨料、工件材料及磨削液之间产生化学反应，经过化学反应产生的各种化学元素可能还会发生多级化学反应。磨料与工件材料的化学反应是砂轮产生化学反应的重要因素

       扩散磨损 ：砂轮在磨削工件时，砂轮表面与工件表面的元素在高温下接触会发生元素扩散现象，使磨粒表面层发生弱化从而达到磨损。两个接触密切的金属材料，在高温高压的作用下，经过一定的磨削时间，在接触区域就会发生扩散现象，从而使砂轮发生磨损。 

       热应力破碎磨损 ：在对工件的磨削过程中，磨粒瞬间达到高温状态，又在磨削液作用下急速冷却，在多次间歇冷却和加热情况下，磨粒自身热应力增大，导致磨粒表面发生破裂与开裂现象。热应力主要与导热性、线膨胀系数和磨削液有关，热传导系数与热应力成反比关系，但线膨胀系数与热应力成正比关系，磨削液的性能越好，工件表面温度越低，热应力越大。