磨削加工類型和磨削特點
　　一、磨削加工的分類
　　磨削加工通常按磨削工具的類型分類，分為固定磨粒加工和游離磨粒加工兩大類，如圖1所示。
　　　
　　圖1磨削加工的分類
　　不同形式磨削加工的用途、工作原理和運動情況有很大差別，一般可按照加工對象分為外圓、內(nèi)圓、平面及成形磨削等，見圖2和表1。但在磨削過程中都存在摩擦、微切削和表面化學(xué)物理反應(yīng)等現(xiàn)象，只是形式和程度不同而已。通常所謂的“磨削”，主要是指用砂輪進行磨削。
　　　
　　圖2常用的砂輪磨削方式和方法
　　表1基本磨削方法
　　一般旋轉(zhuǎn)表面(內(nèi)圓、外圓)按夾緊和驅(qū)動工件的方法，可分為定心磨削和無心磨削；按進給方向相對于加工表面的關(guān)系，可分為縱向進給磨削和橫向進給磨削；考慮磨削行程之后砂輪相對于工件的位置，又可分為通磨削和定程磨削；以砂輪工作表面類型來分，分為周邊磨削、端面磨削和周邊一端面磨削。
　　圖2所示的磨削方式和方法，應(yīng)根據(jù)具體條件采用。例如，磨平面可采用端面磨削，也可采用周邊磨削，應(yīng)根據(jù)設(shè)備、加工條件和加工習(xí)慣而定。
　　砂輪磨削有兩種基本目的：一是將毛坯加工成一定尺寸和形狀的半精加工和精加工，它是淬硬鋼和各種高硬度、高強度難加工合金材料的加工手段，同時也是加工陶瓷、光學(xué)玻璃、橡膠、木材等非金屬材料的加工手段；另一目的是以最低成本、快速切除大余量的荒磨，例如在鋼坯上重負(fù)荷磨削，去除鋼錠表層缺陷層，每小時切除量可達(dá)幾百千克，甚至可占鋼錠總質(zhì)量的3%～7%。
　　近年來，砂帶磨削逐步推廣，在某些方面有代替砂輪磨削的趨勢。其優(yōu)點是磨削效率高、設(shè)備簡單、成本低、適應(yīng)性強，有“萬能磨削”之稱。
　　從上述可以看出，所謂的磨削加工，廣義上是使用固定磨粒工具進行的加工。但是在本書中，磨削指的是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行的加工，即狹義的磨削加工。
　　二、磨削加工的特點
　　磨削加工是利用磨粒、磨具進行加工的總稱，與車削、銑削等切削加工比較具有以下特點：
　　1)砂輪表面切削刃是非常硬的礦物質(zhì)磨粒，其形狀、大小和分布為不規(guī)則的隨機狀態(tài)，由于磨具特性與磨削條件不同，砂輪表面實際參加磨削的磨粒占磨粒表面總數(shù)的10%～50%。目前被應(yīng)用的還有金剛石磨粒和立方氮化硼(CBN)磨粒。
　　2)磨削中每顆磨粒切去切削厚度很薄，一般只有1-101上m，因此加工表面可獲得高的精度和小的表面粗糙度值。一般尺寸公差等級可達(dá)IT6-IT7，表面粗糙度值可達(dá)Ra0.1-0.051um，鏡面磨削時表面粗糙度值可達(dá)Ra0.04-0.01um，因此，使用磨削加工得到的精度和表面粗糙度要優(yōu)于其他切削加工。
　　3)磨粒的切削速度高。在一般磨削中，砂輪線速度為35-60m/s，為普通刀具的20倍以上，可獲得較高的金屬切除率?，F(xiàn)階段，采用不同的磨具，砂輪線速度可以達(dá)到120-300m/s的超高速磨削，使得加工彈性很大的材料成為可能，即使得到的每個切屑非常細(xì)小，也能提高整體的加工效率。
　　4)砂輪磨粒硬度高，熱穩(wěn)定性好，不但可磨鋼材、鑄鐵等材料，還可磨各種硬度高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、石材等。這些材料用一般的車、銑等很難加工。
　　5)磨粒具有一定的脆性。在磨削時，前端磨損的磨粒切削刃在受到過大的磨削力作用下會破裂，破碎而生成新的銳利的切削刃，這就是砂輪的“自銳作用”。
　　6)易于對砂輪進行修形和修銳。磨削砂輪的磨粒切削刃具有很高的硬度，但同時又具有一定的破碎性，使得磨粒切削刃的修形和修銳變得容易。即使是金剛石砂輪，由于其磨粒脆性低，使用像銅合金那樣硬度比較低的金屬或樹脂結(jié)合劑，在對玻璃等脆性高的材料進行加工時，結(jié)合劑的粘結(jié)劑被破壞，磨粒脫落，使其在加工的同時又對金剛石砂輪進行修形成為可能。
　　7)磨削點的溫度高。要去除單位體積的切屑需要一定的能量，切屑的尺寸越小，需要的能量越大。磨粒和工件產(chǎn)生強烈的摩擦和急劇的塑性變形，因而產(chǎn)生大量的磨削熱，磨削溫度可達(dá)1000-1500℃。所以磨削時需要用大量的切削液進行冷卻。
　　三、磨削基本參數(shù)
　　在磨削過程中，砂輪和工件作相對運動，其簡略分類如圖3所示。
　　磨削方式很多，常見的如外圓磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削、成形磨削、螺紋磨削和齒輪磨削等。但以砂輪工作面來分，基本上可分為周邊磨削、端面磨削和成形磨削，見圖2及表1。根據(jù)不同磨削方式的各種運動來看，可歸納為主運動和進給運動兩種。
　　1、主運動
　　直接切除工件上的金屬使之變?yōu)榍行嫉倪\動，稱為主運動。磨削時，砂輪的旋轉(zhuǎn)運動是主運動。主運動速度高，要消耗大部分的機床動力。
　　砂輪最大直徑處的切線速度即為磨削速度。
　　外圓和平面磨削的磨削速度一般為35-60m/s，內(nèi)圓磨削速度一般為15-30m/s。從式(1)可以看出，當(dāng)砂輪直徑因磨耗而減小時，磨削速度會降低，從而影響磨削質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，當(dāng)砂輪直徑減小到一定值時，應(yīng)更換砂輪或提高砂輪轉(zhuǎn)速，以保證合理的磨削速度。
　　2.進給運動
　　不斷地將被切金屬投入切削，以逐漸切出整個工件表面的運動，稱為進給運動。
　　外圓磨削中工件繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動為工件的圓周進給運動；工件的往復(fù)直線運動為工件的軸向進給運動(也稱縱向進給運動)；砂輪的橫向運動為砂輪的徑向進給運動(也稱橫向進給運動)。
　　(1)工件回轉(zhuǎn)運動——圓周進給運動工件回轉(zhuǎn)速度計算公式為
　工件圓周速度一般為10～30m/s，按加工要求來選擇，加工精度高可取較低的速度，反之取較高的速度。實際生產(chǎn)時，往往先選定工件速度，再計算出工件轉(zhuǎn)速，以此調(diào)整機床轉(zhuǎn)速。為此，可將式(2)變換為
　　(2)軸向進給運動軸向進給運動指工作臺在平行于砂輪軸線方向上的運動。軸向進給量(縱向進給量)指工件每轉(zhuǎn)(或每行程)工作臺相對于砂輪軸向的移動量，以五(mm/r)表示。
　　軸向進給量受砂輪寬度的限制，在選擇時可按下式計算
　　(3)徑向進給運動——砂輪架在與工作臺垂直方向上的運動徑向進給量是指工件每轉(zhuǎn)(或每行程)由砂輪架徑向進給的位移量，用正表示。徑向進給運動一般是不連續(xù)的，只是在工件每次行程終了時砂輪才徑向進給。所以徑向進給量工以mm/單行程或mm/雙行程表示。
　　對于外圓磨削，背吃刀量又稱橫向進給量，即工作臺每次縱向往復(fù)行程終了時，砂輪在橫向移動的距離。背吃刀量大，生產(chǎn)率高，但對提高磨削精度和降低表面粗糙度值不利。