本文作者Stuart Salmon博士是美國(guó)“先進(jìn)制造科技協(xié)會(huì)”主席。他認(rèn)為，磨削加工在很多領(lǐng)域內(nèi)，不論從技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上，都可與切削加工相匹敵，有些領(lǐng)域甚至是唯一的加工方法。但目前制造業(yè)許多人認(rèn)為磨削加工效率低，不經(jīng)濟(jì)，因此盡量不予采用。Salmon認(rèn)為，產(chǎn)生這種想法的主要原因是對(duì)磨削原理及其內(nèi)在潛力缺乏了解。作者撰寫本文的目的就是要幫助企業(yè)http://www.stonebuy.com/enterprise/界的有關(guān)人士正確理解和運(yùn)用磨削技術(shù)。

　　當(dāng)今制造業(yè)正在急切地尋找替代磨削的方案。一些正在試驗(yàn)用來提高零件生產(chǎn)效率的“新”方案包括：硬切削、干切削、耐磨涂層刀具和高速切削等。

　　但應(yīng)指出，“高速”兩字對(duì)磨削并不陌生。砂輪的常規(guī)運(yùn)行表面線速度達(dá)1829m/min，高速超硬磨料砂輪的生產(chǎn)實(shí)用速度達(dá)4572～10668m/min，而實(shí)驗(yàn)室里在磨削專用設(shè)備上的速度則可達(dá)到18288m/min——僅稍低于聲速。

　　工業(yè)界不喜歡磨削的部分原因是對(duì)它不了解。超硬磨料和緩進(jìn)給磨削工藝不論從技術(shù)或經(jīng)濟(jì)角度看，都可與銑削、拉削、刨削以及某些情況下的車削相匹敵。但制造企業(yè)http://www.stonebuy.com/enterprise/中有很多人，他們的知識(shí)停留在傳統(tǒng)加工技術(shù)水平上，往往對(duì)磨削采取排斥的態(tài)度。但隨著新材料的推進(jìn)(如陶瓷、晶須強(qiáng)化金屬和強(qiáng)化聚合材料、多層金屬和非金屬的壓合材料)，磨削經(jīng)常是唯一可行的加工方法。

　　如果采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合劑，就可以使得磨粒在加工過程中的脫落和自礪過程得到控制。并且砂輪變鈍或出現(xiàn)粉屑狀載荷時(shí)，可以在機(jī)床上修整。這些優(yōu)點(diǎn)在其它的加工方法中都是難以做到的。

　　砂輪可以使加工表面的公差達(dá)到數(shù)萬分之一的數(shù)量級(jí)(微米級(jí))，同時(shí)還能使表面光潔度和切削紋理達(dá)到最佳狀態(tài)。  
不巧的是，長(zhǎng)期以來，磨削一直被看作是一種“藝術(shù)”。直到最近的40～50年間，通過研究人員持續(xù)地對(duì)磨削加工過程進(jìn)行研究，開發(fā)了新的、改進(jìn)的磨料、粘結(jié)劑體系和各種磨削液。這些成果的取得，使得磨削加工進(jìn)入了科學(xué)王國(guó)。

　　磨料的種類

　　磨料可分為兩大類：普通磨料(如氧化鋁、碳化硅等)和超硬磨料(金剛石、立方氮化硼等)。

　　CBN和金則石比普通磨料更硬、更耐磨，但非常昂貴。同時(shí)，超硬磨料是優(yōu)良的導(dǎo)熱體(金剛石的導(dǎo)熱性是銅的6倍)，而普通磨料是陶瓷材料，所以是絕熱的。

　　超硬磨料還具有很高的熱擴(kuò)散性，就是有迅速散熱的能力。這一特性使超硬磨料具有“冷切削”的本性。超硬磨料的抗磨性能也大大優(yōu)于普通磨料，但超硬磨料具備的這些特性也并不意味著它們就適用于所有的磨削工序。中國(guó)http://www.stonebuy.com石材http://www.stonebuy.com/網(wǎng)

　　每種磨料都有其最適當(dāng)?shù)氖褂妙I(lǐng)域，所以了解每種磨料的特點(diǎn)十分重要。例如，氧化鋁陶瓷磨料——有時(shí)稱作晶種凝膠(SG)磨料或陶瓷磨料——通常比熔融(普通)氧化鋁有更好的抗磨性和形狀保持性。但陶瓷磨料也有其最適當(dāng)?shù)氖褂妙I(lǐng)域。

　　氧化鋁：Al2O3是最便宜的磨料。磨削淬硬鋼時(shí)性能很好，在連續(xù)修整的條件下，也能磨削鎳基超級(jí)合金，Al2O3對(duì)各種磨削條件有很好的適應(yīng)性，如軟的和硬的材料，輕切削和重切削等，并能磨出很高的表面光潔度。

　　陶瓷氧化鋁：陶瓷氧化鋁強(qiáng)度很高，所以最適用于每顆磨粒的切削力負(fù)荷較高的場(chǎng)合。陶瓷氧化鋁在外圓磨削和大平面往復(fù)磨削淬硬鋼時(shí)，其效果很好。但它不適于切削弧線長(zhǎng)、單顆磨粒負(fù)荷力較小之處，如內(nèi)圓磨、緩進(jìn)給磨等。

　　但經(jīng)過“拉伸”改制的陶瓷氧化鋁磨粒，甚至在切削弧線長(zhǎng)的情況下，也可用于加工粘性的不銹鋼、高溫合金等，此時(shí)磨粒的形狀比(長(zhǎng)闊比)達(dá)到5。

　　陶瓷氧化鋁磨粒的性能可以通過加入部分脆性的熔融氧化鋁形成復(fù)合磨料砂輪得到改善。此時(shí)，需要知道砂輪在工件上的切削弧長(zhǎng)度，以便有針對(duì)性地確定砂輪配比。

　　碳化硅：SiC磨料具有天然鋒利的形狀。適于磨削硬質(zhì)材料(如硬質(zhì)合金)。因?yàn)槠滗h利，使它也適于加工很軟的材料，如鋁、聚合物、橡膠以及低強(qiáng)度鋼、銅合金和塑料等軟材料。

　　金剛石：天然和人造金剛石都可用于磨削。金剛石是碳的一種超高硬度形態(tài)，因它對(duì)鐵有親合性(鋼是鐵和碳的合金)而形成快速磨損，所以不適于加工黑色金屬材料，但金剛石特別適用于有色金屬材料、鈦、陶瓷和金屬陶瓷的磨削加工。

　　立方氮化硼：CBN像金剛石一樣，是一種非常昂貴的磨料。一個(gè)超硬磨料砂輪的價(jià)格比普通磨料的砂輪要貴50倍以上，但其使用壽命比普通砂輪要高100倍以上，即使磨削最硬的鋼，也只有輕微磨損。石材http://www.stonebuy.com/加工設(shè)備

　　CBN 最適于加工黑色金屬材料，特別是在要求長(zhǎng)時(shí)間保持砂輪形狀的場(chǎng)合，如軸承內(nèi)滾道的磨削。另外，CBN較適于不經(jīng)常更換砂輪的工序，因?yàn)樾∨亢蜕拜喐鼡Q，在安裝時(shí)都要修整，這是導(dǎo)致砂輪消耗的主要因素。因?yàn)镃BN在高溫時(shí)和水接觸要起反應(yīng)，并加速磨損，所以要用乙二醇或油。

　　結(jié)合劑

　　普通砂輪的結(jié)合劑，可以采用陶瓷、樹脂或塑料，超硬磨料的結(jié)合劑則可用燒結(jié)的金屬基體或用電鍍鎳層的辦法覆蓋到砂輪上。這類砂輪是不滲水的，也無空洞。

　　金屬結(jié)合劑和電鍍砂輪的磨削液要仔細(xì)選擇，以防砂輪打滑。打滑時(shí)在切削弧處產(chǎn)生的巨大動(dòng)載液壓，會(huì)頂舉砂輪，導(dǎo)致工件光潔度惡化和加快砂輪磨損。

　　結(jié)合劑和磨料兩者的選擇密切相關(guān)。例如CBN的使用場(chǎng)合一般是要求砂輪在使用期間保持形狀不變，并且直至消耗盡才從機(jī)床取下。由于CBN的導(dǎo)熱性很好，所以用金屬結(jié)合劑更有利。兩者結(jié)合起來提供了冷切削的條件。因?yàn)榍邢鳠嵬ㄟ^磨料和砂輪傳導(dǎo)，再隨冷卻液帶走的速度，比進(jìn)入工件要快得多。

　　金屬結(jié)合劑有兩種形式：電鍍和燒結(jié)。電鍍砂輪是不修整的，它們一開始就制成正確的形狀，并一直用至耗盡。燒結(jié)金屬砂輪通常用電火花修整，然后像電鍍砂輪那樣裝到機(jī)床上使用。

　　燒結(jié)和電鍍砂輪安裝到主軸后的徑向跳動(dòng)應(yīng)小于0.0125mm。對(duì)金屬結(jié)合劑砂輪來說，減小主軸跳動(dòng)十分重要。因?yàn)槟チ慕Y(jié)合劑上伸出的距離很小，若跳動(dòng)達(dá)到0.025mm，則會(huì)發(fā)生砂輪的一端已負(fù)荷太重而造成過度磨損，另一端則負(fù)荷很輕而仍很鋒利。

　　某些電鍍砂輪可以制出很小的輪廓圓弧半徑(約0.125mm)。但多數(shù)電鍍砂輪的輪廓圓弧半徑大于0.5mm。通常，電鍍砂輪運(yùn)用于高速磨削，而金屬燒結(jié)砂輪適于磨削陶瓷材料。

　　整體金屬結(jié)合劑砂輪對(duì)振動(dòng)、跳動(dòng)和冷卻液流量等工作條件的適應(yīng)范圍很小。假如磨床、工件和夾具的剛性較差，或老機(jī)床的軸承狀態(tài)不佳，并且機(jī)床上沒有平衡裝置，這種條件下使用電鍍砂輪就會(huì)導(dǎo)致砂輪壽命、工件光潔度和表面紋理方面的問題。根據(jù)機(jī)床的振動(dòng)和穩(wěn)定性等具體情況，有時(shí)采用樹脂結(jié)合劑砂輪要好一些。樹脂結(jié)合劑對(duì)振動(dòng)有很強(qiáng)的阻尼能力。當(dāng)然，樹脂砂輪的校正和修整涉及的設(shè)備和時(shí)間，都會(huì)增加成本。

　　陶瓷結(jié)合劑使用最為普遍。由于這種結(jié)合劑的砂輪帶孔洞，使得切削液能有效地進(jìn)入磨削弧，并有較大的空洞容納磨屑。同時(shí)，使用金剛石工具可方便地將陶瓷結(jié)合劑砂輪修至正確形狀和磨銳。

　　附：普通磨料和超硬磨料適用的被加工材料范圍：

　　氧化鋁磨料：淬硬鋼、鎳基超級(jí)合金、高溫合金、黑色金屬
　　陶瓷氧化鋁磨料：淬硬鋼、鎳基超級(jí)合金、粘性不銹鋼、高溫合金
　　碳化硅磨料：硬質(zhì)合金、鋁和鈦、橡膠聚合物、銅合金、塑料
　　金剛石磨料：硬質(zhì)合金、鋁和鈦、陶瓷、金屬陶瓷
　　立方氮化硼磨料：淬硬鋼、鎳基超級(jí)合金、黑色金屬
　　砂輪的準(zhǔn)備 
　　砂輪的準(zhǔn)備包括：安裝、平衡、精整和修整。砂輪準(zhǔn)備不好，將成為以后很多磨削問題產(chǎn)生的根源。