如圖1所示。 通常，使用磨料進行加工的稱為磨床。常用的磨具有固結磨具（如砂輪、油石等）和涂層磨具（如砂帶、砂布等）。根據加工目的不同，磨床可分為外圓磨床、內圓磨床和平面磨床。

圖 1 磨削

砂輪的特征要素

砂輪是由一定比例的高硬度顆粒磨料和結合劑壓制燒結而成的多孔體。砂輪和砂輪的選擇是否合理非常重要。砂輪能否達到較高的加工質量和生產率是其性能的主要因素。它取決于砂輪的磨料、粒度、結合劑、硬度、結構、形狀和尺寸等因素。這些被稱為砂輪的特征元素。如圖2所示。

圖2 砂輪

磨粒的切割過程

磨削過程的本質（如圖3所示）是一個切削、劃痕和摩擦拋光的綜合過程，從中可以獲得更小的表面粗糙度。切削在粗磨中起主要作用，而在精磨中切削和摩擦拋光并存。

(1)砂輪表面突出高度較高、刃口較鋒利的磨粒切入工件較深，產生切屑，起到切削作用(圖a)。

(2)小而鈍的磨粒只能在工件表面刻畫出細小的凹槽，將工件材料向兩側推起隆起。此時，沒有明顯的切屑產生，只有劃痕效果（圖b）。

(3)凹形磨粒與鈍化磨粒相比，既不切割也不雕刻，只能跳過工件表面，起到摩擦拋光的作用（圖c）。

圖3 磨粒磨削過程

磨削技術特點

高精度和低表面粗糙度

磨削時，砂輪表面的切削刃多，刃弧半徑小。磨料更鋒利

切削刃可以切削很薄的一層金屬，切削厚度可以小到幾微米，這是精密加工的必要條件之一。

用于磨削的磨床比一般切削機床具有更高的精度、更好的剛性和穩(wěn)定性，并帶有微進給機構，可以進行微切削，從而保證精密加工的實現(xiàn)。

磨削時，切削速度非常高。當磨粒以高切削速度從工件表面切下時，有許多切削刃可供切削。每個磨邊只從工件上切下極少量的金屬，殘留區(qū)域的高度很小，有利于形成光滑的表面。

加工精度為IT7-IT6，表面粗糙度Ra值為0.2-0.8M。

砂輪具有自銳效果

在磨削過程中，砂輪的自銳作用是其他刀具所沒有的一般刀具的刃口。如果發(fā)生鈍性損壞，切割將無法繼續(xù)，必須更換或重新研磨。由于砂輪的自銳性，磨?？梢郧懈畛鋈锌诟h利的零件。在實際生產中，有時將這一原理用于連續(xù)磨削，以提高磨削效率。

在磨削過程中，在高速、高壓、高溫的作用下，磨料會逐漸磨損，變圓變鈍。圓磨具和鈍磨具的切削能力會下降，而作用在磨具上的力會不斷增加。當此力超過磨料強度極限時，磨粒會破碎并產生新的鋒利棱角，以代替舊的圓鈍磨粒進行磨削；當這個力超過砂輪結合劑的結合力時，圓鈍的磨粒就會從砂輪表面脫落，露出一層新銳利的磨粒，繼續(xù)磨削。

背磨力Fp較大

圖 4 總磨削力及其分解

如圖4所示，磨削時砂輪作用在工件上的力為總磨削力F。F可分解為三個垂直力，即磨削力Fc、背向力Fp和進給磨削力Ff。在磨削中，由于反進給量小，磨削力Fc較小，進給磨削力Fc較小，一般可以忽略不計。但是背磨力Fp非常大。

這是因為砂輪的寬度較大，磨粒以較大的負前角切削。在刀具的切削過程中，一般來說切削力Fc最大，而磨削中背磨削力Fp最大，這是磨削的一個顯著特點。

影響：fp作用于砂輪進入方向，砂輪以很大的力推動工件，加速砂輪鈍化，造成砂輪軸及工件彎曲變形，工件易產生圓柱度誤差，直接影響工件的形狀精度和表面質量，如圖5所示。

圖 5 磨削前后的工件變形

解決方法：為消除或減少由Fp引起的形狀誤差，我們采用精磨，增加拋光次數，或使用輔助支撐。

修光：當工件磨削接近最終尺寸（余量通常為0.005-0.01mm）時，不再用刀磨。拋光可以提高工件的形狀精度，降低表面粗糙度。研磨質量隨著研磨次數的增加而提高。

研磨溫度高

磨削速度高，比一般切削快1020倍，為負前角切削。在如此高的切削速度下，磨削、打滑、劃傷和切削三個階段消耗的能量極大，摩擦嚴重。局部轉化為熱量，加上磨料較多，而且由于砂輪本身的傳熱很差，大量的磨削熱不能在短時間內散發(fā)出去，磨削區(qū)形成瞬間高溫，大部分磨削熱量將傳遞到零件。一般80%的切削熱傳遞給工件（刀具小于20%），瞬間聚集在工件表面，形成較大的溫度梯度。工件表面溫度可高達1000℃，而1mm以下的表層接近室溫。當局部溫度很高時，表面容易發(fā)生熱變形，甚至燒傷。因此，應使用大量切削液來降低磨削溫度。

表面變形強化和嚴重的殘余應力

與刀具切削相比，磨削的表面變形強化和殘余應力層要淺得多，但程度要嚴重得多。零件的加工工藝、精度和性能都會受到影響。

解決方法：及時用金剛石工具修整砂輪，涂抹足夠的切削液，增加拋光次數。

磨削應用

1）外圓磨削：

一般在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上，外圓磨削有立式、臥式、綜合、深磨等方法。

縱向磨削法

主要運動：砂輪高速旋轉

圓周進給運動：工件旋轉運動；

縱向進給運動：工件和磨床的往復直線運動；

水平進給運動：砂輪周期性橫向進給。

特點：磨削量小，磨削力小，發(fā)熱少，散熱條件好。良好的加工精度和表面質量。適應性強，生產率低。

應用：單件小批量生產，精磨，尤其是細長軸的磨削。它在實踐中使用最多。

橫向磨削法

切削運動：工件不作縱向移動，砂輪以低速連續(xù)橫向進給。

特點：生產率高。工件與砂輪接觸面積大，磨削力較大，熱量較多，磨削溫度較高，工件容易變形和燒傷。

應用：批量和大批量生產，尤其是工件的成型表面。工件加工面較窄，剛性較好。軸磨。

綜合研磨法

首先，用十字磨削法對工件表面進行粗磨。相鄰兩段之間有5-10mm的搭接，工件上留有0.0l-0.03mm的余量。然后，通過縱向磨削方法對工件進行細磨。

綜合了橫向磨削和縱向磨削的優(yōu)點。

深磨

磨削時以較小的縱向進給量和較大的反向進給量（一般為0.3mm左右）一次將所有余量去除。

前錐面粗磨，圓柱部分精磨拋光。

應用：在大批量生產中，加工剛度較大的工件，加工面兩端相距較遠，讓砂輪切入切出。

2）在無心外圓磨床上磨外圓

圖 7 無心外圓磨削

磨削時，工件放在兩個砂輪之間，由下面的支架支撐，沒有頂部支撐。較小的由橡膠粘合劑制成，磨粒較粗。它被稱為導向輪。另一種用于磨削工件，稱為砂輪。導輪軸相對砂輪軸傾斜一個角度，旋轉速度比砂輪慢很多，靠摩擦力帶動工件旋轉。工件一方面旋轉做圓周進給，另一方面做軸向進給運動，如圖7所示。

無心外圓磨床特點：

工件兩端無需預先打中心孔，安裝更方便。

機床調整后可連續(xù)加工，易于實現(xiàn)自動化，生產效率高。

工件夾在兩個砂輪之間，不會因背磨力而彎曲，有利于細長軸類零件的磨削。

無心外圓磨削要求工件的外表面在圓周上必須是連續(xù)的。如果圓柱面上有較長的鍵槽或平面，導輪就不能帶動工件連續(xù)轉動，所以不能磨削。

由于工件支撐在支架上并定位在其自身的圓柱面上，如果對帶孔的工件進行磨削，則不能保證圓柱面與孔的同軸度。

無心外圓磨床的調整比較復雜。

3) 孔的研磨

它既可以在內圓磨床上進行，也可以在萬能外圓磨床上進行?？杉庸A柱孔、圓錐孔及成型內表面等。磨削工藝：

縱向磨圓柱孔時，工件裝在卡盤上，沿軸線作往復直線運動。砂輪高速旋轉并周期性水平進給。

如果磨出錐形孔，則只有磨床頭架錐形角的一半水平偏斜。

4) 平面磨削

周邊磨削：用砂輪的外表面進行磨削。

特點：砂輪與工件接觸面積小，散熱、冷卻和排屑性好，加工質量高。

應用：加工質量要求高的工件。

設備：水平軸平面磨床。

端面磨削：用砂輪端面磨削。

特點：磨頭伸出長度更短，剛性更好。允許使用更大的研磨劑量，具有更高的生產率。但砂輪與工件接觸面積大，發(fā)熱大，冷卻困難，加工質量低。

應用：對質量要求不高的工件，以銑削代替磨削前的預處理。

設備：立軸平面磨床。

磨削發(fā)展方向

高精度小粗糙度磨削

如精密磨削、超精密磨削、鏡面磨削。

要求：磨床精度、運動穩(wěn)定性、工藝參數合理、砂輪精修。磨削工藝：磨削時，磨粒的微刃在工件表面切出微屑。同時，在適當的磨削壓力下，借助半鈍微刃，在工件表面產生摩擦拋光效果，從而達到高精度和小表面粗糙度。

高速磨削

磨削速度VC（>50m/s）。通過提高工件速度來提高金屬去除率和生產率。由于磨削速度高，單位時間內通過磨削區(qū)的磨粒數量增加，每個磨粒的切削層厚度會變薄，降低切削負荷，磨削的耐久性車輪將得到顯著改善。

由于每個磨料的切削層厚度小，工件表面殘留區(qū)域的高度小，

高速磨削時磨料劃傷形成的隆起高度也較小，因此磨削面的粗糙度較小。而高速磨削的反力相應減小，有利于保證工件（尤其是剛度較差的工件）的加工精度。

強力研磨

以大后進給和小縱向進給速度進行磨削，也稱為慢進深磨削或深磨削。適用于加工各種異形表面和凹槽，特別適用于磨削難加工材料（如耐熱合金）。它可以直接從鑄鍛件毛坯上磨出所需的零件，大大提高了生產率。無論是高速磨削還是強力磨削，都對機床、砂輪和冷卻方式提出了更高的要求。

砂帶磨削

設備一般比較簡單。皮帶轉動是主要運動。工件由傳送帶送入。工件通過托板上方的磨削區(qū)，即加工完成。

砂帶磨削因其生產效率高、加工質量好、易于磨削復雜表面而成為磨削的發(fā)展方向之一。