磨削加工中砂轮排屑难题探讨五篇范文

第一篇：磨削加工中砂轮排屑难题探讨

磨削加工中砂轮排屑难题探讨

磨削加工是一种应用广泛的金属切削方法，主要加工传统刀具难以切削的硬质材料以及表面质量、尺寸精度要求高的材料。随着大量新材料的出现和运用对零件精度、质量的要求，磨削加工应用的增长幅度超过其他传统加工方法。磨削加工中，磨粒的尺寸、形状和分布对加工起着重要作用，但在加工韧性金属时，出现砂轮急剧堵塞钝化，导致砂轮寿命缩短，为避免砂轮堵塞钝化和产 生的不利影响，分析砂轮堵塞机理、成因非常必要。

1.磨屑的形成磨削过程是通过切除一定量的工件 材料获得较髙表面质量和精度，常用刀具为砂轮。砂轮是由磨料、结合剂经压坯、干燥、烧结而行成的疏松体，其单个磨粒就是一把微小的切削刃，有很大的负前角和刃口钝圆半径。高速运动磨粒经过滑擦、耕犁后切入工件，切削层材料有明显的沿剪切面滑移后形成了短而薄的切屑，这些磨屑在磨削区内被加热到很高的温度，然后被氧化和熔化，而固化成微粒球体，在球体面上还有某些叉枝，是一种主要磨屑形式。磨削耐酸不 锈钢Cr20Ni24Si4Ti时，发现大量球状磨屑，还伴随着带状、节状磨屑以及灰烬, 这些磨屑有不少部分将会填充到砂轮气孔中，依附在磨料的四周，引起砂轮的堵塞，导致磨削精度下降，烧伤工件，缩短砂轮寿命。

2.砂轮堵塞的类型和机理分析

2.1砂轮堵塞的类型

砂轮堵塞的类型有嵌入型、粘着型和混合型。嵌入型堵塞是磨屑嵌塞在砂轮工作表面空隙处的堵塞状态;粘着型堵塞是磨屑熔结在磨粒及结合剂上的堵塞状态;混合型堵塞是既有嵌入型堵塞又有粘着型堵塞。

2.2嵌入型堵塞的机理分析

外来因素：磨削加工有一个很重要的特点，一般Fy/Fz大于2?10,工件 材料愈硬，塑性愈小，比值愈大，磨削区的磨屑在强大的正压力作用下，被机械挤进砂轮表面的空隙里。磨屑是沿磨粒前面滑出，磨粒前面的局部区域堆积着数层磨屑，在砂轮高速旋转的作用，磨粒后面形成气流旋涡区，旋涡区的空气压力显著减小，在负压力作用下，使部分磨屑依附在磨粒的后面，形成磨粒后刀面的依附性堵塞，依附物多数是灰烬和微粒。

静电场的作用：在磨削区某些小区域内形成了有砂轮和工件组成的小电场，在电场的作用下，部分磨屑将呈现极性，根据异性相吸原理，与砂轮极性相反的磨屑就被吸附在砂轮工作表面。借助于砂轮与工件之间较大的机械压力，使己吸附在砂轮表面的磨屑能稳定地嵌入砂轮表面空隙之间。

2.3粘着型堵塞的机理分析

熔化性粘结：磨削过程中绝大部分输入功率转变为磨削热，使磨削点温度高达1200k以上，磨屑遇空气快速氧化，形成低熔点的金属氧化物，在磨削区高 温加热呈熔化或微熔状态，覆盖在砂轮表面，当砂轮上这部分表面再次参与磨削时，在磨削力的作用下被挤开或强化，增加了与砂轮的亲和力和附着力，有的被挤压粘附在工件表面隆起的沟槽表面 中。通过多次随机磨削，磨粒四周粘附许多磨屑，使磨削力增大，同时温度升高, 由此引起恶性循环，加剧堵塞，直至磨粒破碎或脱落。

化学性粘结：不同元素之间的化学亲和力是粘结性堵塞的又一重要原因。磨粒和被磨削材料在髙温下接触，温度因素使它们活动能力增强，亲和力加剧，当具备一定条件时就导致化学反应，使磨粒和磨屑在砂轮表面生成一种丧失切削能力的晶体。

3.砂轮自身对堵塞的影响

3.1磨料种类

不同砂轮堵塞程度差别很大，从减少堵塞程度，改善磨削效果来看，不同的工件材料，应选用不同的磨料种类。如果选用的磨料不能适应工件材料的磨削性能，就容易产生急剧堵塞，使加工无法正常进行。如用刚玉类磨料磨削铁碳合金，碳在空气中与氧气生成一层很薄的氧化膜，能有效地阻止工件与磨料之间的化学亲和作用，但如磨削钛合金，堵塞则严重的多。有的工厂磨床上的砂轮久用不换，能磨万物，好似节约、方便，实际上损失了效率和精度。

3.2磨料粒度

磨料粒度对砂轮堵塞有一定影响，一般来说细粒度比粗粒度容易产生堵塞现象。因为细粒度砂轮的孔隙容积和磨屑截面积都小，细粒度砂轮的切刃数增加，切屑也多，加上磨削温度升高等原因，在切入次数较小的范围内，细粒度砂轮容易堵塞。随着切入次数的增多，粗粒度的砂轮与细粒度砂轮相比，切入的深度要大，磨粒切刃磨损量就大，且磨削温度上升，在孔隙里的切屑熔结物就增多。到一定次数后，粗粒度砂轮的堵塞量反而要超过细粒度砂轮的堵塞量。半精磨和精磨时，切入量小，温度低，堵塞轻，选择细砂轮;粗磨切入量大，温度高，堵塞在空隙的磨屑、熔结物多，选择粗砂轮。

3.3砂轮的硬度

砂轮的硬度指磨粒脱落的难易程度，由粘结剂的强度予以保证。粘结剂强度愈高，砂轮硬度也愈大，磨粒磨钝量就愈多，磨粒脱落前对工件的滑擦、挤压愈加严重，磨屑更容易机械地填充到砂轮空隙中去，同时还伴随着产生更多的摩擦热，摩擦热为粘结性堵塞提供熔结物。因此砂轮的硬度对堵塞量影响较大，砂轮越硬，堵塞量越大。一般情况下，砂轮硬度选用G?H,在一些难加工的材料中，也采用D?0的硬度。

3.4砂轮组织

砂轮组织反映了磨料、粘结剂、气 孔三者之间的比例关系。砂轮组织越密，工作得磨粒数越多，切削刃间距离变小，砂轮更容易堵塞。含有45%磨料的砂轮比含49.2%磨粒的平均堵塞量要少一半;含有53%磨料的砂轮比含49.2%磨料的砂轮磨削工件的堵塞量高二倍。在磨削难加工 材料时应选择组织号为7至9号的砂轮，大气孔的砂轮就大气孔砂轮效果较好。

4.磨削条件的影响

4.1砂轮线速度

砂轮线速度的增加使磨粒的最大切深减少，切屑截面积减小，同时切削次数和磨削热增加，这两个因素均使堵塞量增加，但是当砂轮线速度高达一定程度时(如达50m/s以上)砂轮的堵塞量反而大大下降。在生产中磨削不锈钢、高温合金时，50m/s砂轮速度比30m/s砂轮的堵塞量减少30%?100%。因此，在磨削难磨材料时，要么采用低于20m/s 的速度，要么采用高于50m/s的速度，选在其之间的磨削速度对砂轮的堵塞是很不利的。对于各种工件材料来说，各有一定的其堵塞量小的临界砂轮速度值。

4.2工件速度

工件的速度对砂轮堵塞程度的影响，与切削条件中其他因素有密切关系。工件线速度提高一倍，砂轮堵塞量增加三倍。这是因为工件速度越高磨粒切入深度就越浅，切屑截面积变小，相当于砂轮特性变硬，故容易引起砂轮堵塞。

4.3磨削方式

切入磨削比纵向磨削堵塞严重。在切入磨削时，砂轮与工件间接触面积大，磨粒切削刃在同一条磨痕上要擦过几次，磨削液进入磨削区困难，磨削时热量高，易造成堵塞。纵磨接触工件材料的是砂轮一侧缘，当磨损面增大到一定程度时，在磨削力作用下磨粒破碎、断裂，实现自锐。大多数磨粒能处于锋利状态下工作，使磨削力和磨削热相对来说较低。同时，受磨削力和磨削热影响区的相当 一部分可以顺纵磨方向排出到工件之外，故降低了发生化学粘附的可能性。

4.4径向切入量

径向切入量对砂轮堵塞的影响呈驼峰趋势。当径向切入量较小时(ap<0.01mm),产生堵塞现象，随着切入量的增加，平均堵塞量也增加，当切 入量增大到一定程度(ap=0.03mm)时，堵塞量又呈减少趋势，之后随着切入量的继续增加(达到ap=0.04mm)时，堵塞量又急剧上升。在磨削难磨材料时，控制最后一次径向切入量，对于提高工件的表面质量和精度是至关重要的。

4.5磨削温度

磨削时，凡是增加磨削热、导致磨削温度升高的因素，都会加剧砂轮的堵塞，堵塞形式主要是粘结型堵塞，当然也伴随着扩散型堵塞。

4.6砂轮修整速度

砂轮修整速度对堵塞有明显影响，当砂轮修整速度低时，砂轮工作表面平坦，单位面积内有效磨刀数增加，使切屑的截面积变小，切削数量增多，故容易产生堵塞。当砂轮修整速度髙时，砂轮工作面变粗，有效磨粒数减小，在砂轮表面出现凹部，起到孔隙作用，切屑易被冲走，熔结物容易脱落。

5.结语

砂轮堵塞是磨削加工中的普遍现象，无论加工条件选择得如何合理，要完全防止堵塞是不可能的，只是程度上有所不同。砂轮种类和加工条件对砂轮堵塞 有较大影响，但最主要的是被加工材料 的物理、力学性能和有无磨削液。

6.选择美高研磨机，减轻砂轮堵塞。

研磨机优势：

1.可以任意调整钻头切削刃的后角角度。2.可以任意调整钻头横人的大小和角度。3.可以任意调整每次研磨钻头的研磨量。4.有微调功能，可满足不同的加工需求。

5.一机两用。既省刀钱又省机钱，开创了钻头精准快速研磨的先河。6.刀具可再生研磨，重复利用，节省刀具成本70%以上。

7.研磨角度精准可控，切削阻力小，机载负荷轻，主轴寿命长。

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深圳市美高精密工具有限公司

深圳市宝安区松岗镇松明大道136号5F

第二篇：解读砂轮在磨削加工中的堵塞现象

解读砂轮在磨削加工中的堵塞现象

磨削加工是一种历史悠久、应用广泛的金属切削方法。在国内，目前主要应用在传统刀具难以切削的硬质材料以及精度、表面质量要求高的零件的加工。随着大量新材料的出现和应用以及科学技术发展所带来的对零件精度、质量的新要求，磨削加工应用的增长幅度远超过其他传统加工方法。在国外，磨削加工已广泛地应用在毛坯直接加工，在很多方面取代了传统的切削方法，磨床的数量也达到机床总数的60％左右。磨削加工中，不仅磨粒的尺寸、形状和分布对加工起着重要作用，往往在加工韧性金属时，出现砂轮的急剧堵塞钝化，导致砂轮寿命过早结束，要避免砂轮堵塞钝化和由此产生的不利影响，研究砂轮的堵塞机理、过程十分有必要。

一、磨屑的形成

磨削过程是一个复杂的多因素、多变量共同作用的过程，其目的是通过切除一定量的工件材料获得较高表面质量和精度。砂轮是一个由磨料、结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体，其中的单个磨粒就是一把微小的切削刃，有很大的负前角和刃口钝圆半径。高速运动的磨粒经过滑擦、耕犁后切入工件。切削层材料有明显的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑，这些磨屑在磨削区内被加热到很高的温度(如中碳钢材料可达到1200K以上)，然后被氧化和熔化，随后固化成微粒球体，在球体面上还有某些叉枝，这种球状磨屑是一种主要磨屑形式。磨削不锈钢时，通过扫描电子显微镜，发现大量球状磨屑，当然还伴随着带状、节状磨屑以及灰烬，这些磨屑有不少部分将会填充到砂轮气孔中，依附在磨料的四周，引起砂轮的堵塞，导致磨削精度下降，烧伤工件，缩短砂轮寿命。由于陶瓷结合剂的把持性比较好，很好的过度了磨料层和路基的粘合力，陶瓷结合剂金刚石砂轮在湿磨的情况下磨屑堵塞出现的概率很小。在今天的机械加工中陶瓷结合剂金刚石扮演着重要的角色。胜创超硬材料推荐您使用陶瓷结合剂金刚石刀磨砂轮、陶瓷金刚石磨钻石砂轮和粗磨金刚石复合片用的陶瓷结合剂金刚石砂轮。

二、砂轮堵塞的类型和机理

砂轮堵塞的类型有嵌入型、依附型、粘着型、混合型。

嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂轮工作表面气孔处的堵塞状态。依附型堵塞是磨粒靠暂时的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一种堵塞状况。粘着型堵塞是指磨削熔化后粘附在磨粒凸出切削刃的四周或粘结剂上。混合型堵塞是以上三种类型在某一微小部位的集合或层集。

嵌入型和依附型堵塞的机理

嵌入型和依附型堵塞属于磨屑机械性地填充在砂轮空隙中产生的堵塞现象。填充的动力来自两个方面，一个是外来的，一个是内在的，涉及到物理、电、热等方面的因素。

外来因素：磨削加工有一个很重要的特点，径向磨削分力Fy大于切向分力Fz，Fy/Fz≥2～10，工件材料愈硬，塑性愈小，Fy/Fz比值愈大，这样磨削区的磨屑在强大的正压力作用下，被机械地挤进砂轮表面的空隙里。从微观上分析，磨屑是沿磨粒前面滑出，磨粒前面的局部区域堆积着数层磨屑，在磨粒的后面，由于砂轮高速旋转的作用，形成一个气流旋涡区，旋涡区的空气压力显著减小，在负压作用下，使部分磨屑依附在磨粒的后面，形成磨粒后刀面的依附性堵塞，依附物多数是灰烬和微粒。

静电场的作用：砂轮与工件的相对速度是V砂远大于V工，普通磨床的V秒=3～50m/s，我国高速磨床磨削速度的成熟数值为50～80/s，国外的试验速度达200m/s～250m/s，工件的速度在1.5m/s以下。砂轮与工作相对运动时，在磨削区内，砂轮与工件表面将会因电子逸出的原因出现按一定规律排布的电荷。同时，磨削区内的气体也会因高温作用导致被激放电，使中性气体电离成正离子和电子。在磨削区某些小区域内形成了由砂轮和工件组成的小电场，在电场内，有中性原子、正离子、电子、杂质、粉尘，不仅有中性原子被电离的过程，还有正离子与电子复合的过程。在电场的作用下，部分磨屑将呈现极性，根据异性相吸原理，与砂轮极性相反的磨屑就被吸附在砂轮工作表面。由于电场强度很小，所以吸附力也很弱，磨屑在砂轮表面是不牢靠的，但借助于砂轮与工件之间较大的机械压力，使已吸附在砂轮表面的磨屑能稳定地嵌入砂轮表面的空隙之间。

粘着型堵塞的机理

磨削过程中的绝大部分输入功率转化为磨削热，使磨削点温度高达1200K以上，在如此高温作用下，磨削首先遇空气迅速氧化，形成低熔点的金属氧化物，接着这些金属氧化物在磨削区高温加热呈融化状态，覆盖在砂轮表面，当砂轮上的这部分表面再次参与磨削时，在磨削力的作用下，有的被挤开，有的强化，增加了与砂轮的亲和力和附着力，还有的被挤压粘附在工件表面隆起的沟槽表面中。通过多次随机磨削，磨粒四周将粘附许多磨屑，使磨削力增大，温度升高，由此形成恶性循环，加剧堵塞，直至磨粒破碎或脱落，这是熔化性粘结。

不同元素之间的化学亲和力是粘结性堵塞的又一重要原因。磨粒和被磨削材料在高温下接触，温度因素使它们活动能力增强，亲和力加剧，当具备一定条件时，就导致化学反映，使磨粒和磨屑在砂轮表面生成一种丧失切削能力的晶体。如刚玉类砂轮磨削钛合金时，磨屑很快地粘附在磨粒上，并有向四周蔓延和长大的趋势，清除磨屑后，仍有一些残留物粘附在磨粒周围，他们是氧、钛、铝的复杂化合物，这个过程说明发生了化学反应，方程式为3Ti+2Al2O3=3TiO2+4Al，生成物以TiO2为主，一些游离的铝分子，如改用碳化硅砂轮，堵塞会减轻，被磨削的工件表面质量也有所提高，这是因为钛和碳化硅的亲和力小，磨粒表面不仅零散分布着一些粘附物，这些粘附物再次进入磨削区时，大部分在摩擦、挤压作用下脱落。

三、砂轮自身对堵塞的影响

磨料

不同的磨料与工件材料的化学亲和力不同，磨削温度不同，磨削力不同，为了减少堵塞程度，不同的工件材料，应选用不同的磨料种类。用刚玉类磨料磨削铁碳合金，碳在空气中与氧气生成一层很薄的氧化膜，能有效地阻止工件与磨料之间的化学亲和作用，但磨削钛合金，堵塞则严重多了。磨料的热稳定性对堵塞也有举足轻重的影响，热稳定性好的磨料比热稳定性差的堵塞轻的多。如用立方氮化硼磨料磨削钛合金时，磨削效率比用白玉刚磨料砂轮提高几十倍。

磨料粒度 在组织相同的前提下，磨料愈细，砂轮单位周长内磨粒粒度数愈多，愈均匀，气孔的数目也愈多，但单个气孔的体积就愈小，在相同磨削参数下，细砂轮容易堵塞。在半精磨和精磨时，切入次数多，切入量小，温度低，堵塞轻，常选择细砂轮。在粗磨时，切入量大，磨削温度高，堵塞在孔隙的磨屑、熔结物多，应选择粗砂轮。

粘结剂与硬度

砂轮的硬度指磨粒脱落的难易程度，由粘结剂的强度予以保证，它们对砂轮堵塞影响较大。粘结剂强度愈高，砂轮硬度愈大，磨粒磨钝量就愈多，磨粒脱落前对工件的划擦、挤压愈加严重，磨屑更容易机械地填充到砂轮孔隙中去，砂轮空隙中的磨屑加剧了砂轮对工件材料的摩擦、挤压，同时磨屑在这个过程中得以强化，这个过程还伴随产生更多的摩擦热，摩擦热为粘结性堵塞提供熔结物。因此砂轮硬度越高，堵塞越严重。所以在磨削难加工工件材料时，应选择软一点的砂轮。

砂轮组织

砂轮组织反映了磨料、粘结剂、气孔之间的比例关系，组织愈密，气孔比例就愈小，切削刃间隔距离也愈小，砂轮更容易堵塞。含有53%磨粒的砂轮比含49.2%磨粒的平均堵塞量要高两倍，含45%磨粒的砂轮比含49.2%磨粒的平均堵塞量要少一半。在磨削难加工材料时应选择组织号为7-8级的砂轮。

四、磨削条件的影响

砂轮线速度

砂轮线速度的影响比较复杂，当砂轮从28.8m/s提高到33.6m/s时速度只提高了16%，而堵塞量增加了三倍。因为砂轮线速度的增加使磨粒的最大切深减小，切屑截面积减小，同时切削次数和磨削热增加，使得堵塞量增加。但是当砂轮线速度高到一定程度时(如达到50m/s以上)，砂轮的堵塞量反而大大下降。因此磨削加工时选择砂轮速度最好避开20m/s至50m/s这个速度。

工件速度

实验表明，工作速度提高一倍，砂轮堵塞量增加三倍。因为工件速度愈高，磨粒负荷愈大，磨粒切入深度就愈浅，切屑截面积变小，当磨削厚度增大，磨粒钝化加重，加大砂轮对工件磨削层的挤压，相当于砂轮特性变硬，因而会加剧砂轮的堵塞。

磨削方式

在磨削方式上，凡是增大砂轮与工件接触面积的磨削均会加剧砂轮的堵塞。这是因为砂轮与工件接触面积大，磨粒切削刃会在同一磨痕上多次划擦，使工件上磨削层强化加剧，冷却液又难以进入磨削区，磨削热量多、温度高，为堵塞创造条件，易产生化学粘着性堵塞和嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞，横向切入磨削比纵向磨削堵塞严重。

径向切入量

径向切入量对砂轮堵塞的影响呈驼峰趋势。当径向切入量较小时，(ap＜0.01mm)产生堵塞现象，随着切入量的增加，平均堵塞量也增加，当切入量大到一定程度(ap=0.03mm)时，堵塞量又呈减小趋势，之后随着切入量的继续增加(达ap=0.04mm)时，堵塞量又急剧上升。

磨削液 不同的磨削液对磨削效果影响很大，目前通用的乳化液含有大量矿物油和油性添加剂，稀释后呈水包油乳白色液体，它的比热容和导热系数小，在剧烈摩擦过程中很容易造成砂轮与工件间的粘附磨损和扩散磨损，使砂轮堵塞，磨削力增大，最后引起磨料过早破碎和脱落，使磨削比降低。因此，选用优良的磨削液对改善磨削性能有重要作用。

总之，砂轮的粒度、硬度、组织、砂轮的速度、工件的速度、磨削方式、切削深度及磨削液等是磨削过程中诸现象及磨削结果的重要参数。因此，对影响砂轮堵塞等各种因素进行分析研究，对磨削用量等参数进行单因素、多因素实验，建立优化合理的磨削参数并总结出规律，是指导生产的一种有效方法，也是磨削加工技术中应该重点研究的内容之一。

第三篇：Cr12MoV材料淬火后用什么砂轮磨削

用刚玉砂轮

一、砂轮的选择

选择砂轮主要应满足如下要求：精磨时砂轮磨削时间要短，损耗要小；精磨时要求砂轮磨削发热小，微刃性好，磨削时不应有自励现象。1.磨料的选择

对于淬硬或非淬硬的钢质轧辊选用刚玉砂轮；而冷硬铸铁轧辊、橡胶辊、铜轧辊、花岗石辊子则使用碳化硅砂轮。对不同材质的钢质轧辊还应选择与之相匹配的刚玉砂轮，才能获得较高的磨削精度和表面质量。如合金钢轧辊选用铬刚玉（PA）砂轮，耐热合金钢轧辊使用锆刚玉（ZA）砂轮，对不锈钢轧辊要采用单晶刚玉（SA）。2.粒度的选择

粗磨时选用粗粒度（24~60）砂轮；精磨时选用细粒度（60~100）砂轮；精密磨削时采用150粒度砂轮；超精磨削或镜面磨削时，一般使用微粉（W63~W14）砂轮。

3.硬度的选择

磨削辊面越硬，砂轮硬度应当选择越软。

（1）如果砂轮磨损太快，说明对于特定加工的轧辊所选用的砂轮太软，可采取以下改善措施： A.提高砂轮的线速度；

B.提高拖板纵向进给速度，即工件每转拖板纵向进给量增加到砂轮宽度的2/3~3/4；

C.降低轧辊的速度。

如果采取上述措施后尚未取得明显的磨削效果，说明砂轮太软，不适用，应选择硬一点的砂轮。

（2）如果磨削辊子时，砂轮明显受阻（吃力）或很脏，钝化砂粒不易脱落，砂轮易粘着磨屑，磨削辊面出现烧伤、拉毛，则说明选用的砂轮太硬，可采取以下措施改善：

A.降低砂轮线速度； B.提高辊子速度。

如果采取上述措施后尚未取得明显的磨削效果，说明砂轮太硬，应选择软一点的砂轮。

4.结合剂的选择

轧辊辊面除镜面磨削时选用树脂结合剂的砂轮外，其它磨削类型均以采用陶瓷砂轮为好。

二、磨削冷却液的选择（1）磨削冷却液的作用 A.冷却作用

由于磨削区域无数磨削点的瞬时高温形成热聚集现象，在磨削和冷却过程中，被磨辊子极薄一层表面与辊子内部造成很高的温度差，形成磨削热应力。如果磨削热应力超过辊子材料的强度，辊子表面即会产生裂纹；如果磨削温度超过辊子材料的临界温度，则辊面发生磨削烧伤。因此，在磨削过程中要求始终供给充足的冷却淮，将已产生的磨削热迅速从磨削区域带走。B.清洗作用

细微的磨屑镶嵌在硝轮空隙中，破坏了砂轮的微刃性，降低了砂轮的磨削性能，并容易划伤辊子表面。因此，要求磨削冷却液表面张力低、流动性好、渗透性强，在磨削区域起到良好的清洗作用，冲走磨屑和脱落的砂粒，保持砂轮的磨削性能。C.防锈作用

磨削冷却液所含的防锈添加剂是一种极性很强的化合物，它在金属表面形成保护膜或与金属化合形成钝化膜，防止金属与腐蚀介质接触而起防锈作用。（2）常用磨削冷却液

A.皂化液：润滑性较好，防锈性差，冷却性能一般，使用周期短。

B.化学磨削冷却液：防锈性、冷却性较好。一般化学液中均含有亚硝酸钠，故有一定危害性。

C.新型磨削液：目前国内国外不断开发新型的环保的磨削液，无臭味，冷却、清洗性能优异，防锈防蚀效果好，但价格较高。

三、轧辊磨削工艺（1）砂轮速度

粗、精磨钢质轧辊25~35m/s 粗、精磨冷硬铸铁轧辊20~25m/s 超精磨削、镜面磨削时15~20m/s（2）工件（轧辊）速度 粗磨时30~50m/min 精磨时15~30m/min 精密抛光磨削时10~15m/min 当磨削细长辊子时应采用低速，尤其是磨削辊身尺寸小的光压延辊时，工件轧辊的速度小于10m/min。（3）拖板纵向进给速度

粗磨时240~600m/min；或取工件每转拖板纵向进给量约为砂轮宽度的2/3~3/4。精磨时80~200m/min；或取工件每转拖板纵向进给量约为砂轮宽度的1/4~1/2。（4）拖板每往复行程横进给量

粗磨时横进给量应根据轧辊的硬度和磨削辊面的直径而定，一般取0.03~0.05mm/往复行程。对于材料硬、辊颈大的轧辊，应减小横进给量。精磨时0.005~0.01mm/往复行程。

精密抛光磨削时0.002~0.005mm/往复行程。（5）操作工艺注意事项。

A.按特定的工件选择砂轮，并作砂轮平衡和修整。

B.精磨轧辊时，上班后机床应开车空运转30分钟，待机床热平衡稳定和液压油排净空气后，再时行磨削加工，便于稳定磨削精度。

C.在整个磨削过程中，特别是超精磨削和抛光镜面磨削时，保证供给充分的、清洁的冷却液，避免磨削烧伤、表面划痕等磨削缺陷的产生。

D.对于精度要求高的辊子，在无进给光磨时，可以采取一边磨削，一边使辊 子慢速范围内不断变换转速，以减少或打乱机床各种频率的振动对磨削圆度和磨削波纹的影响，提高轧辊磨削质量

第四篇：磨削加工的发展趋势论文

磨削加工的发展趋势

王 哲

（北京石油化工学院机械工程学院，机G111班）

摘 要 多年以来随着我国制造业技术水平的不断发展进步，机械制造业有了长足的发展，磨削加工作为机械制造业金属切削加工方法中的一种，有着不可替代的位置及十分重要的作用，相对于早期的磨削加工技术，今天的金属磨削加工技术有了很大的变化，无论是从材料性质，刀具材料以及磨削加工技术等都有了很大的发展变化，本文主要就磨床磨削加工及发展趋势做简单的介绍。关键词 超高速磨削相关技术；数控磨床；精密磨削；刀具材料

1引言

对于目前机械加工领域磨削加工技术发生的变化，磨削加工技术的发展变化，本文作了简要的论述，磨削加工技术的主要发展方向是自动化、集成化、高速化、精密化等方向发展，分别对应的数控磨床、超高速磨削技术、精密磨削技术，此外刀具材料也发生了很大的变化，向能够耐高温、可用于高速加工等。本文主要引用近几年发表的文献，对于研究磨削加工技术发展有一定的帮助，本文就几个磨削加工的主要发展方向作简要的论述。

在机械制造中，有许多金属加工方法，例如切削加工、电加工、冷冲压、铸造、锻造、焊接、粉末冶金、化学加工和特种加工等。金属切削加工时利用切削刀具在工件上切除多余的金属层，从而获得具有一定的尺寸、形状、位置和表面质量的机器零件的一种加工方法。他已被广泛应用于生产实践中。金属切削机床是用切削方法将金属毛坯加工成机器零件的机床。在各类机械制造部门所拥有的装备中，机床占百分之五十以上，所负担的工作量占总加工量的一半以上，机床的技术水平高低直接影响机械产品的质量和零件制造的经济性。

我们对于磨削技术发展应该有一个简单的了解，一般来讲，按砂轮线速度的高低将磨削分为普通磨削和高速磨削以及超高速磨削。按磨削精度将磨削分为普通磨削、精密磨削、超精密磨削。按磨削效率将磨削分为普通磨削、高效磨削。高效磨削包括高速磨削、超高速磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削、快速短行程磨削、高速重负荷磨削。

高速高效磨、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快，如德国的 Aachen大学、美国Connecticut大学等，有的在实验室完成了V为250m/s、350m/s、400m/s的实验。据报道，德国Aachen大学正在进行目标为500m/s的磨削实验研究。在实用磨削方面，日本已有200m/s的磨床在工业中应用。在我国对高速磨削及磨具的研究已有多年的历史，如湖南大学在70年代末期便进行了80m/s、120m/s的磨削工艺实验，前几年某大学也计划开展250m/s的磨削研究。在实际应用中，砂轮线速度，一般还是45m/s-60m/s。

对于磨削加工是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的切削工具，磨削是由砂轮表面大量随机分布的磨粒在工件表面进行滑擦、刻划和切削三种作用的综合结果。磨削的基本特点如下：

[2][2]（1）磨削的切削速度高，导致磨削温度高。普通外圆磨削时V=35m/s，高速磨削V＞50m/s。磨削产生的切削热80%～90%传入工件(10%～15%传入砂轮，1%～10%由磨屑带走)，加上砂轮的导热性很差，易造成工件表面烧伤和微裂纹。因此，磨削时应采用大量的切削液以降低磨削温度。

（2）能获得高的加工精度和小的表面粗糙度值。加工精度可达IT6-IT4，表面粗糙度值可达Ra0.8-0.02μm。磨削不但可以精加工，还可以粗磨、荒磨、重载荷磨削。

（3）磨削的背向磨削力大。因磨粒负前角很大，且切削刃钝圆半径较大，导致背向磨削力大于切向磨削力，造成砂轮与工件的接触宽度较大。会引起工件、夹具及机床产生弹性变形，影响加工精度。因此，在加工刚性较差的工件时(如磨削细长轴)，应采取相应的措施，防止因工件变形而影响加工精度。

（4）砂轮有自锐作用。在磨削过程中，磨粒有破碎产生较锋利的新棱角，及磨粒的脱落而露出一层新的锋利磨粒，能够部分地恢复砂轮的切削能力，这种现象叫做砂轮的自锐作用，有利于磨削加工。

（5）能加工高硬度材料。磨削除可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外，还能加工一般刀具难以切削的高硬度材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等。但不宜精加工塑性较大的有色金属工件。

磨削加工与其他切削加工方式相比，还具有以下特点：

（1）磨削速度很高，每秒可达30m～50m磨削温度较高，可达1000～1500度。磨削过程历时很短，只有万分之一秒左右。

（2）磨削加工可以获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度值。

（3）磨削不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁和有色金属等，而且还可以加工淬火钢及其他刀具不能加工的硬质材料，如瓷件、硬质合金等。

（4）磨削时的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金属层很薄。

（5）当磨削加工时，从砂轮上飞出大量细的磨屑，而从工件上飞溅出大量的金属屑。磨屑和金属屑都会使操作者的眼部遭受危害，尘未吸入肺部也会对身体有害。

（6）由于砂轮质量不良、保管不善、规格型号选择不当、安装出现偏心，或给进速度过大等原因，磨削时可能造成砂轮的碎裂，从而导致工人遭受严重的伤害。

（7）在靠近转动的砂轮进行手工操作时，如磨工具、清洁工件或砂轮修正方法不正确时，工人的手可能碰到砂轮或磨床的其他运动部件而受到伤害。

（8）磨削加工时产生的噪音最高可达110dB以上，如不采取降低噪声措施，也会影响健康。

[1]2超高速磨削

超高速加工的概念是由德国切削物理学家Carl.J.Salomon博士于1931年首先提出，他发表了著名的Salomon曲线，创造性地预言了超越Talor切削方程式的非切削工作区域的存在，提出如能够大幅度提高切削速度，就可以越过切削过程产生的高温死谷而使刀具在超高速区进行高速切削，从而大幅度减少切削工时，成倍地提高机床生产率。他的预言对后来的高速甚至超高速磨削的发展指明了方向，为高速超高速磨削技术研究开辟了广阔的空间，对于高速超高速磨削技术的实用化也起到了直接的推动作用。将砂轮线速度大于150m/s的磨削称为超高速磨削，超高速磨削既能获得高效率，又能达到高精度，能对各种材料和形状进行高效率精密加工。因此，使用超硬磨料磨具的超高速磨削技术是最新的高效率磨削技术，是先进制造学科的前沿技术。

[1]2.1超高速磨削砂轮技术

高速超高速磨削砂轮应具有好的耐磨性，高的动平衡精度，抗裂性，良好的阻尼特性，高的刚度和良好的导热性，而且其机械强度必须能承受高速超高速磨削时的切削力等。高速超高速磨削时砂轮主轴高速回转产生的巨大离心力会导致普通砂轮迅速破碎，因此必须采用基体本身的机械强度、基体和磨粒之间的结合强度均极高的砂轮。

超高速砂轮中间是一个高强度材料的基体圆盘，大部分实用超硬磨料砂轮基体为铝或钢。在基体周围仅仅粘覆一薄层磨料。粘覆磨料使用的结合剂有树脂、金属和电镀三种，其中以单层电镀用的最多。这是因为它的粘结强度高，易于做出复杂的形状，使用中不需要修整，而且基体可以重复使用。近几年，美国诺顿（Norton）公司还使用铜焊接法替代电镀研制出砂轮的磨粒突出比已达到70～80%，结合剂抗拉强度超过了1533N/mm2，获得更大的结合剂强度和容屑空间。

日本Noritake公司推出一种被称为CFRP的碳纤维复合树脂基体材料，其比弹性是钢的2.1倍，密度和热膨胀系数分别是钢的1/5 和1/12。使用这种材料基体所做的超高速砂轮的磨料层厚5mm，使用树脂结合剂，它与基体之间用一层氧化铝陶瓷过渡。这种砂轮已较多地应用于日本生产的超高速磨床，使用效果也很好。

高速超高速砂轮可以使用刚玉、碳化硅、CBN、金刚石磨料。结合剂可以用陶瓷、树脂或金属结合剂等。树脂结合剂的刚玉、碳化硅、立方氮化硼磨料的砂轮，使用速度可达125m/s。单层电镀 CBN砂轮的使用速度可达250m/s，试验中已达340m/s。陶瓷结合剂砂轮磨削速度可达200m/s。同其他类型的砂轮相比，陶瓷结合剂砂轮易于修整。与高密度的树脂和金属结合剂砂轮相比，陶瓷结合剂砂轮可以通过变化生产工艺获得大范围的气孔率。特殊结构拥有40%的气孔率。陶瓷结合剂砂轮结构特点，使得修整后容屑空间大，修锐简单，甚至在许多应用情况可以不修锐。美国Norton公司研究出一种借助化学粘接力把持磨粒的方法，可使磨粒突出80%的高度而不脱落，其结合剂抗拉强度超过1553N/mm2（电镀镍基结合剂为345～449N/mm2）。我国的南京航空航天大学已成功地研制高温钎焊单层超硬磨料砂轮以减少磨削热，增加磨削比，取得了较好的效果。阿亨工业大学在其砂轮的铝基盘上使用溶射技术实现了磨料层与基体的可靠粘接。

[3]

[1][1]

[1]2.2快速点磨削技术 快速点磨削是由德国Junker公司Erwin Junker先生于1994年开发并取得专利的一种先进的超高速磨削技术。它集成了超高速磨削、CBN超硬磨料及CNC柔性加工三大先进技术，具有优良的加工性能，是超高速磨削技术在高效率、高柔性和大批量生产高质量稳定性方面的又一新发展。该工艺主要用于轴、盘类零件加工。其CBN或人造金刚石超硬磨料砂轮轴线在水平和垂直方向与工件轴线形成一定倾角，使用薄砂轮与工件形成小面积点接触，综合利用连续轨迹数控技术，以超高速度磨削，可以合并车磨工序。它既有数控车削的通用性和高柔性，又有更高的效率和精度，砂轮寿命长，质量非常稳定，是新一代数控车削和超高速磨削的极佳结合，成为超高速磨削的主要技术形式之一。

德国目前在这项新技术的研究开发上处于领先地位。目前已在国外汽车工业、工具制造业中得到应用, 尤其是在汽车零件加工领域，即齿轮轴或凸轮轴等。这些零件大都包括切入、轴颈、轴肩、偏心及螺纹磨削过程，应用此项工艺可以通过一次装夹而实现全部加工，大大提高了零件加工精度及生产率。

快速点磨削的磨削过程不同于一般意义上的超高速磨削，其技术特征如下：

（1）快速点磨削通过数控系统控制砂轮轴线在垂直方向与工件轴线的偏角为±0.5°(图 1）在水平方向根据工件母线特征在0～30°范围内变化，最大限度减小砂轮/工件接触面积和避免砂轮端面与工件台肩干涉。砂轮动平衡可在机自动完成，径向跳动精度在0.002mm内。

（2）快速点磨削采用厚度为4～6mm的超硬磨料薄砂轮，并采用 “三点定位安装系统”专利技术快速安装，重复定位精度高，并可解决离心力造成的涨孔问题。

（3）为获得高磨除率和不使砂轮产生过大离心力，工件也作高速相对旋转（最高可达12000r/min），实际磨削速度是砂轮和工件两者速度的叠加，达到200m/s-250m/s。

（4）磨削外圆时材料去除主要靠砂轮侧边完成，而周边仅起光磨作用。因此，砂轮圆周磨损极慢，使用寿命长（最长可达1年），磨削比可达16000～60000，一片“快速点磨”砂轮可磨去数吨钢，砂轮修整率低（每次修整可加工2×105个零件），生产效率比普通磨削提高6倍。

（5）装有两坐标数控金刚石滚轮修整器，在砂轮宽度方向磨损达10%以上时自动精确修整，避免过早修整以控制成本。

（6）砂轮与工件接触面积小，磨削力大大降低、磨削热少，同时砂轮薄、冷却效果好，因此磨削温度大为降低，甚至可以实现“冷态”加工，提高了加工精度和表面质量。

（7）由于磨削力极小，靠顶尖摩擦力即能使方便夹紧工件，被称为“顶尖磨削”和“削皮磨削”。

（8）由于采用 CNC 实现复杂表面磨削，一次安装后可完成外圆、锥面、曲面、螺纹、台肩和沟槽等所有外形加工。它还可以使车磨工序合并，进一步提高加工效率。

（9）使用高速磨削油喷注进行冷却。由于高速旋转砂轮将磨削油甩成油雾，加工必须

[4]

[4]在封闭环境中自动进行，并需配有吸排风系统和高效率磨屑分离与油气分离单元。用快速点磨削方法磨削主轴，装夹一次可完成外圆、轴肩、沟槽和紧固螺纹4个部位的磨削；磨凸轮轴，装夹一次可完成轴颈、止推面肩部和端部外径3个部位的全部磨削，尺寸精度达到IT6，Ra≤0.8µm，周期时间150s，与传统工艺比较，大大节约了成本。

[9]

图1 快速点磨削接触区

2.3高速超高速磨床

对于高速超高速磨床，主要是大功率高速超高速主轴系统和机床的高抗振性。高速超高速加工不但要求机床有很高的主轴转速和功率，而且同时要求机床工作台有很高的进给速度和运动加速度，还需尽可能组合多种磨削功能，实现在一台磨床上能完成所有的磨削工序，高动态精度、高阻尼、高抗振性和热稳定性，高度自动化和可靠的磨削过程。

[10]

磨床支承构件是砂轮架、头架、尾架、工作台等部件的支撑基础件。要求它有良好的静刚度、动刚度及热刚度。对于高速超高速磨床，国内外都有采用聚合物混凝土(人造花岗岩)来制造床身和立柱的，也有的将立柱和底座采用铸铁整体铸造而成，还有采用钢板焊接件，并将阻尼材料填充其内腔以提高其抗震性，这些都收到了很好的效果。

[11]

进给系统是评价高速超高速磨床性能的重要指标之一，而随着高速高超高速加工的发展，国内外都普遍采用了直线伺服电机直接驱动技术，高动态性能的直线电机结合数字控制技术。[11]

3数控磨床

现代工业生产中，中、小批量零件的生产占产品数量的比例越来越高，零件的复杂性和精度要求迅速提高，传统的普通机床已经越来越难以适应现代化生产的要求，而数控机床具有高精度、高效率、一机多用，可以完成复杂型面加工的特点，特别是计算机技术的迅猛发展并广泛应用于数控系统中，数控装置的主要功能几乎全由软件来实现，硬件几乎能通用，从而使其更具加工柔性，功能更加强大。

[14]

数控平面磨床相对于车床，铣床等采用数控系统较晚，因为他对数控系统的特殊要求。近十几年来，借助CNC技术，磨床上砂轮的连续修整，自动补偿，自动交换砂轮，多工作台，自动传送和装夹工件等操作工能得以实现，数控技术在平面磨床上逐步普及。CNC磨床在整个磨床类产品中已占大多数。

[14]

4精密磨削

磨削加工是主要的精密加工和超精密加工方法，一般分为普通磨削、精密磨削、超精密磨削加工，它们能达到的磨削精度在生产发展的不同时期有不同的精度范围。

目前，普通磨削一般指加工表面粗糙度为精度Rａ在0.16-1.25μｍ，加工精度大于１μｍ的磨削方法。精密磨削当前可以达到的精度一般为表面粗糙度Rａ在0.04-1.25μｍ，加工精度为1-0.5μｍ。超精密磨削是当代能达到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法，表面粗糙度可达到Rａ≤0.01μｍ，精度≤0.01μｍ，甚至进入纳米级。精密与超精密磨削的机理与普通磨削有一些不同之处：

（1）超微量切除。应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒细微破碎而产生微刃。一颗磨粒变成多颗磨粒，相当于砂轮粒度变细，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。

（2）微刃的等高切削作用。微刃是砂轮精细修整而成的，分布在砂轮表层同一深度上的微刃数量多，等高性好，从而加工表面的残留高度极小。

（3）单颗粒磨削加工过程。磨粒是一颗具有弹性支承和大负前角切削刃的弹性体，单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区，这与切屑形成形状相符合。超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切入工件，则产生塑性流动、弹性破坏以及滑擦。

（4）连续磨削加工过程。工件连续转动，砂轮持续切入，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切入量（磨削深度）和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量。此后，磨削切入量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态。最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态。

[18]

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5刀具材料

切削加工是工业生产中最基本、最普通和最重要的方法之一，它直接影响工业生产的效率、成本和能源消耗。提高加工效率将会带来巨大的社会、经济效益。前北美机械工程师协会主席Hom曾说“每节省加工工时一分钟，美国就可节省一亿美元”可见提高加工效率对国民经济具有十分重要的意义。陶瓷刀具由于高温性能好，其切削速度可比传统刀具提高3-10 倍，因而可以在现有的厂房、设备、动力条件下，使产品产量成倍增长，大幅度提高社会生产力。其次，由于现代科学技术和生产的发展，越来越多地采用超硬难加工工件，以提高机器设备的使用寿命和工作性能。有资料介绍，难加工材料己超过43%。这些难加工材料的采用，给制造技术带来很大的困难，传统刀具是难以对付的，往往要采用费时费电的退火加工和磨加工等方法。新型陶瓷刀具由于有很高的硬度(HRA93-95)，因而可以加工硬度高达HRC65的各类难加工材料，免除退火加工所消耗的电力和时间;可以提高工件的硬度，延长机器设备的使用寿命。第三，硬质合金刀具大量消耗着W、Co等战略性贵重金属，节约这些资源是各国的基本政策，而广泛采用陶瓷刀具则是有效措施。陶瓷刀具的主要原料二氧化硅和三氧化二铝是地壳中最丰富的成分，是取之不尽，用之不竭的资源。

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6结论

伴随着我国机械制造业不断发展进步，我国的磨削加工制造技术也在不断地向前发展，本文中介绍了超高速磨削相关技术、精密磨削技术、数控磨床在实际中的应用和磨削用刀具材料的发展，文章主要借鉴近几年发表的文章对目前磨削加工技术发展作了简要的介绍。对于生产实际也有一定的借鉴意义。

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第五篇：高速磨削加工工艺及应用

高速磨削加工工艺及应用

班级：测控技术与仪器 1122240 姓名：叶成权

指导教室：赵世萍

摘要

高速磨削加工属于先进制造方法。与普通磨削比，它有很多优点，且集粗精加工于一身，能达到与车、铣、刨等切削加工相媲美的金属磨除率，能实现对难磨材料的高性能加工。阐述了高速磨削加工工艺的确定，高速磨削加工在工业中的具体应用，以及进一步提高磨削速度的设想。

关键词：高速磨削；加工工艺；应用 高速磨削概述

高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。它与普通磨削的区别在于很高的磨削速度和进给速度，而高速磨削的定义随时间的不同在不断推进。20 世纪60年代以前，磨削速度在50 m/ s 时。即被称为高速磨削；而20世纪90 年代磨削速度最高已达500 m/s。在实际应用中，磨削速度在100 m/ s 以上即被称为高速磨削。高速磨削可大幅度提高磨削生产效率、延长砂轮使用寿命、降低磨削表面粗糙度值、减小磨削力和工件受力变形、提高工件加工精度、降低磨削温度，能实现对难磨材料的高性能加工。随着砂轮速度的提高，目前比磨削去除率已猛增到了3 000 mm3/mm·s 以上，可达到与车、铣、刨等切削加工相媲美的金属磨除率。近年来各种新兴硬脆材料（如陶瓷、光学玻璃、光学晶体、单晶硅等）的广泛应用，更推动了高速磨削技术的迅猛发展。高速磨削技术是适应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术，集现代机械、电子、光学、计算机、液压、计量及材料等先进技术于一体。日本先进技术研究会把高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工程学会（CIRP）将高速磨削技术确定为面向21 世纪的中心研究技术之一。高速磨削加工工艺

高速磨削的加工工艺涉及磨削用量、磨削液及砂轮修整等方面，下面将分别进行阐述。

2.1 磨削用量选择

在应用高速磨削工艺时，磨削用量的选择对磨削效率、工件表面质量以及避免磨削烧伤和裂纹十分重要。表1 给出了磨削用量与砂轮速度的关系。除了砂轮速度以外，决定磨削用量的因素还有很多，因此应用中需综合考虑加工条件、工件材料、砂轮材料、冷却方式等因素，以选择最优的磨削用量。

2.2 磨削液

在高速磨削过程中，所采用的冷却系统的优劣常常能决定整个磨削过程的成败。冷却润滑液的功能是提高磨削的材料去除率，延长砂轮的使用寿命，降低工件表面粗糙度值。它在磨削过程中必须完成润滑、冷却、清洗砂轮和传送切削屑四大任务，与普通磨削液要求类似。

2.3 砂轮的修整

目前应用较为成熟的砂轮修整技术有：（1）ELID在线电解修整技术在线电解修整（electrolytic in—process dressing，简称ELID）是专门应用于金属结合剂砂轮的修整方法，与普通的电解修整方法相比，具有修整效率高、工艺过程简单、修整质量好等特点，同时它采用普通磨削液作为电解修整液，很好地解决了机床腐蚀问题。经ELID修整的4000 号铸铁结合剂金刚石砂轮成功地实现了工程陶瓷、硬质合金、单晶硅、光学玻璃等多种材料的精密镜面磨削，表面粗糙度Ra 可达2～4 nm。（2）电火花砂轮修整技术

利用电火花修整可对任何以导电材料为结合剂的砂轮进行在线、在位修整，易于保证磨削精度，不会腐蚀设备，修整力小，对小直径及极薄砂轮的修整较为方便，同时整形效率高、修锐质量好；磨料周围不残留结合剂，修锐强度易于控制。（3）杯形砂轮修整技术

采用杯形砂轮修整器修整超硬磨料成形砂轮，其修整效率及修整精度都比传统的成形砂轮修整方法要高，可达到零误差的砂轮表面。砂轮修整后的磨削性能实验表明磨削力明显减小，磨削性能良好，且砂轮使用寿命长。

（4）电解—机械复合整形技术

运用此法可在短时间内将砂轮修整到较高的表面质量及形状精度，为砂轮的精密修整提供了良好的条件。高速磨削的应用

高速磨削的应用技术有高速深切磨削、高速精密磨削、难磨材料及硬脆材料的高速磨削。

3.1 高速深切磨削

以砂轮高速、高进给速度和大切深为主要特点的高效深磨（high efficiencydeep grinding，简称HEDG）技术是高速磨削在高效加工方面的应用之一。高效深磨技术起源于德国。1979年德国P.G.Werner博士预言了高效深磨区的存在合理性，开创了高效深磨的概念，并在1983 年由德国Guhring Automation公司创造了当时世界上最具威力的60 kW强力磨床，转速397 0 0 1 为10000 r/min，砂轮直径为400 mm，砂轮圆周速度达到100～180 m/s，标志着磨削技术进入了一个新纪元。1996 年由德国Schaudt 公司生产的高速数控曲轴磨床，是具有 高效深磨特性的典型产品，它能把曲轴坯件直接由磨削加工到最终尺寸。德国Aachen工业大学宣称，该校已采用了圆周速度达到500 m/s的超高速砂轮，此速度已突破了当前机床与砂轮的工作极限。高速深切磨削可直观地看成是缓进给磨削和高速磨削的结合。与普通磨削不同的是高效深磨可通过一个磨削行程，完成过去由车、铣、磨等多个工序组成的粗精加工过程，获得远高于普通磨削加工的金属去除率（磨除率比普通磨削高100～1 000 倍），表面质量也可达到普通磨削水平。例如，采用陶瓷结合剂砂轮以120m/s 的速度磨削，比磨削率可达500～1000 mm3/mm·s，比车削和铣削高5倍以上。英国用盘形CBN砂轮对低合金钢51CrV4进行了146 m/s 的高效深磨试验研究，材料去除率超过400 mm3/mm·s。高效成形磨削作为高效深磨的一种也得到广泛应用，并可借助CNC系统完成更复杂型面的加工。此项技术已成功地用于丝杠、螺杆、齿轮、转子槽、工具沟槽等以磨代铣加工。日本丰田工机、三菱重工等公司均能生产CBN高速磨床。GP-33 型高速磨床采用CBN砂轮以120 m/s 磨削速度实现对工件不同部位的自动磨削。美国Edgetrk Machine公司也生产高效深磨 机床，该公司主要发展小型3 轴、4轴和5 轴CNC成型砂轮，可实现对淬硬钢的高效深磨，表面质量可与普通磨削媲美。高速深切磨削具有加工时间短（一般为0.1～10 s）、磨削力大、磨削速度高的特点，除了应具备高速磨削的技术要求外，还要求机床具有高的刚度。

3.2 高速精密磨削

高速精密磨削（precision high speed grinding）是采用高速精密磨床，并通过精密修整微细磨料磨具，采用亚微米级切深和洁净加工环境获得亚微米级以下的尺寸精度。高速精密磨削主要是高速外圆磨削。即使用150～200 m/s的砂轮周速和CBN 砂轮，配以高性能CNC 系统和高精度微进给机构，对凸轮轴、曲轴等零件外圆回转面进行高速精密磨削加工的方法。它既能保证高的加工精度，又可获得高的加工效率。这一技术在日本应用最为广泛。例如，使用丰田工机株式会社GCH63B型CNC高速外圆磨床来磨削加工余量达5 mm的球墨铸铁凸轮轴，比磨削率可达174 mm3/mm·s，砂轮磨削比可达33500。以表面粗糙度Rz3 μm为上限，砂轮经过一次修整可连续磨削60 个工件，磨后表面呈现残余压应力，并可从毛坯直接磨为成品，省去了车工序及工序间的周转。丰田工机GZ50 型CNC高速外圆磨床上装备了其最新研制的Toyoda State Bearing 轴承，使用转速在200 m/s 的薄片陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮对轴类零件进行一次性纵磨来完成整个工件的柔性加工过程，并首先在曲轴销加工中应用成功。在M104CNS/CBN 高速外圆磨床上安装了带有神经网络自学习功能的数控系统，使得磨床的加工性能更加完善。德国Guhring Automation 公司RB625高速外圆磨床上，使用CBN 砂轮可将毛坯一次磨成主轴，每分钟可磨除2 kg金属。高速磨削技术的研究

高速磨削技术正为世界工业发达国家所重视，并已开始进入实用化阶段。我国在高速磨削技术研究利用方面和国外相比有较大差距，大力加强高速磨削技术的研究、推广和应用，对提高我国机械制造业的加工水平和加快新产品开发具有十分重要的意义。

高速磨削技术的研究，主要从制约切削速度的各个方面进行研究。（1）发展高功率高速主轴。

（2）研制适应高速磨削的新颖砂轮，这样才能提高磨削速度。（3）磨床结构的改进。

为了尽可能降低机床在高速时由于砂轮不平衡引起的振动，应配置在线自动平衡系统，以使机床在不同转速时，始终处于最佳的运行状态。为了提高生产效率和工件的加工精度，则应采用高速、高效和高精度进给驱动系统。比如在平面磨床上采用直线电机替代丝杠螺母传动；在进行偏心磨削时，外圆磨床除了须具备高速滑台系统外，还要配备高速数控系统，以保证工件的精度及较高的生产率。（4）优化冷却润滑系统。除了要注意冷却润滑液本身的化学构成外，其供给系统也十分重要。因此，在研制高速磨床时，必须配置高压的冷却润滑供给系统。（5）磨削速度向超音速迈进。

高速磨削应用研究的下一个目标将是冲破音速大关，把磨削速度提高到350 m/s 以上，进而使500 m/s 的磨削速度在工业应用上成为可能。当然，单就磨削速度一个参数并不能全面评价磨削过程的优劣，最佳的磨削速度应是磨削过程经济效益最好时的速度。这一最佳速度，必须经过改进机床设计，优化切削条件和配套系统等深入研究才能达到。