新疆农业大学机械交通学院先进制造技术
题目高速磨削中砂轮材料、切削能力、加工精度、砂轮结构以及修整方式的研究分析
学院机械交通学院
专业机制102 班级机制102 姓名XXX 学号103731234 指导教师刘小勇职称教授
2013年06月21日
目录
摘要 (1)
前言 (2)
1 国内外高速磨削技术简介 (2)
1.1国外磨削技术的发展 (2)
1.2 国内磨削技术的发展情况 (2)
2 高速磨削的特点及关键技术 (3)
2.1 磨削机理 (3)
2.2 高速磨削加工特点 (3)
2.2.1 生产效率高 (3)
2.2.2 砂轮使用寿命长 (3)
2.2.3 磨削表面粗糙度值低 (3)
2.2.4磨削力和工件受力变形小，工件加工精度高 (4)
2.2.5 磨削温度低 (4)
2.2.6充分利用和发挥了超硬磨料的高硬度和高耐磨性的优异性能 (4)
2.2.7具有巨大的经济效益和社会效益，并具有广阔的绿色特性 (4)
2.3 高速磨削技术 (4)
2.3.1高速磨削砂轮技术 (4)
2.3.2高速磨床主轴及其轴承技术 (5)
2.3.3 磨削液及其供给技术 (5)
2.3.4 砂轮、工件安装定位及安全防护技术 (6)
2.3.5 磨削状态检测及数控技术 (6)
3 高速磨削技术的应用 (6)
3.1 高效深切磨削 (7)
3.2 高速外圆磨削 (7)
3.3 快速点磨削 (8)
3.3.1快速点磨削的技术特征 (8)
3.4 硬脆材料及难加工材料高速磨削 (9)
4 高速磨削砂轮 (10)
4.1 砂轮材料 (10)
4.2 砂轮的修整 (10)
5 结束语 (10)
参考文献 (12)
高速磨削中砂轮材料、切削能力、加工精度、砂轮结构以及整修方式的研究分析
叶宇鹏
摘要:高速磨削技术是先进制造方法的重要组成部分，集粗精加工与一身，达到可与车、铣和刨削等切削加工方法相媲美的金属磨除率，而且能实现对难磨材料的高性能加工。它集成了高速磨削、CBN 超硬磨料及CNC 车削技术，具有优良的加工性能。本文主要论述了高速磨削中砂轮材料、切削能力、加工精度、砂轮结构以及整修方式的研究分析。
关键词:高速磨削；砂轮；切削；精度
前言
高速磨削技术是现代新材料技术、制造技术、控制技术、测试技术和实验技术的高度集成，是优质与高效的完美结合，是磨削加工工艺的革命性变革。德国著名磨削专家T.Tawakoli.博士将高速磨削誉为“现代磨削技术的最高峰”。日本先端技术研究学会把高速加工列为五大现代制造技术之一。在1996年国际生产工程学会（CIRP）年会上高速磨削技术被正式确定为面向21世纪的中心研究方向之一，是当今在磨削领域最为引人注目的技术[1]。高速加工(High-speed Machining)和超高速加工（Ultra-High Speed Machining）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，为高速磨削技术研究开辟了广阔的空间，对于高速磨削技术的实用化也起到了直接的推动作用。通常将砂轮线速度大于45m/s的磨削称为高速磨削，而将砂轮线速度大于150m/s的磨削称为超高速磨削。砂轮周速提高后，在单位宽度金属磨除率一定的条件下，单位时间内作用的磨粒数大大增加；如进给量与普通磨削相同，则每颗磨粒的切削厚度变薄、负荷减轻。
1 国内外高速磨削技术简介
通常所说的“磨削”主要是指用砂轮或砂带进行去除材料加工的工艺方法。它是应用广泛的高效精密的终加工工艺方法。一般来讲，按砂轮线速度V的高低将磨削分为普通磨削( Vs < 45m/ s) 、高速磨削( 45≤ Vs<150m/s) 、超高速磨削(Vs≥150m/s)。20世纪90年代以后，人们逐渐认识到高速和超高速磨削所带来的效益，开始重视发展高速和超高速磨削加工技术，并在实验和研究的基础上，使其得到了迅速的发展。
1.1 国外磨削技术的发展
磨削加工是一种古老而自然的制造技术，应用范围遍布世界各地，然而数千年来磨削速度一直处于低速水平。20世纪后，为了获得高加工效率，世界发达国家开始尝试高速磨削技术。在高速、超高速精密磨削加工技术领域，德国及欧洲领先，日本后来居上，美国则在奋起直追。
1.2 国内磨削技术的发展情况
高速磨削技术在国外发展十分迅速，在国内也引起了高度重视。我国高速磨削起步较晚，自1958 年，我国开始推广高速磨削技术。1964年，磨料磨具磨削( 三磨) 研究所和洛阳拖拉机厂合作进行了50m/s 高速磨削试验，在机床改装和工艺等方面获得一定成果。1974 年，第一汽车厂、第一砂轮厂、瓦房店轴承厂、华中工学院、郑州三磨所等先后进行50m/ s-60m/ s 的磨削试验; 湖南大学进行了60m/ s-80m/ s 高速磨削试验。1976 年，上海机床厂、上海砂轮厂、郑州三磨所、华中工学院、上海交通大学、广州机床研究所、武汉材料保护研究所等组成高速磨削试验小组，对80m/s 和100m/s 高速磨削工艺进行了试验研究。1977 年，湖南大学在实验室成功地进行了100m/ s 和120m/ s 高速磨削试验。1982 年10月，湖南大学进行了60m/s 高速强力凸轮磨削工艺试验研究，为发展高速强力磨削凸轮轴磨床和高速强力磨削砂轮提供了实验数据。至1995 年，汉江机床厂使
用陶瓷CBN砂轮，进行了200m/ s 的高速磨削试验。广西大学于1997 年前后开展了80m/ s 的高速高表面粗糙度的磨削试验研究工作。在2000年中国数控机床展览会( CCMT’2000) 上，湖南大学推出了最高线速度达120m/s 的数控凸轮轴磨床。2001年，广西大学开展了高速磨削表面微观形貌的研究。从2002 年开始，湖南大学开始针对一台250m/ s 高速磨床主轴系统进行高速研究，并在国内首次进行了磁浮轴承设计。
1976 年，东北大学与阜新第一机床厂合作，研究成功F1101型60 m/ s 高速半自动活塞专用外圆磨床。到20世纪80 年代初，东北大学进行了大量的高速磨削试验研究。以东北大学为主开发的YLM-1型双面立式半自动修磨生产线，磨削速度达到80m/s，磨削压力在2500N-5 000N 以上[6]。20 世纪90年代至现在，东北大学一直在开展高速磨削技术的研究，并首先研制成功了我国第一台圆周速度200m/s、额定功率55kW 的高速试验磨床，最高速度达250m/s。
2 高速磨削的特点及关键技术
2.1 磨削机理
在高速磨削加工过程中，在保持其它参数不变的条件下，随着砂轮速度的大幅度提高，单位时间内磨削区的磨粒数增加，每个磨粒切下的磨屑厚度变小，则高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄。这导致每个磨粒承受的磨削力大大变小，总磨削力也大大降低。高速磨削时，由于磨削速度很高，单个磨屑的形成时间极短。在极短的时间内完成的磨屑的高应变率(可近似认为等于磨削速度) 形成过程与普通磨削有很大的差别，表现为工件表面的弹性变形层变浅，磨削沟痕两侧因塑性流动而形成的隆起高度变小，磨屑形成过程中的耕犁和滑擦距离变小，工件表面层硬化及残余应力倾向减小。此外，高速磨削时磨粒在磨削区上的移动速度和工件的进给速度均大大加快，加上应变率响应的温度滞后的影响，会使工件表面磨削温度有所降低，因而能越过容易发生磨削烧伤的区域，而极大扩展了磨削工艺参数的应用范围。
2.2 高速磨削加工特点
砂轮周速提高后，在单位宽度金属磨除率一定的条件下，单位时间内作用的磨粒数大大增加；如进给量与普通磨削相同，则每颗磨粒的切削厚度变薄、负荷减轻。因此高速磨削有以下特点:
2.2.1 生产效率高
由于单位时间内作用的磨粒数增加，使材料磨除率成倍增加，最高可达2000mm3/ (mm﹒s) ，比普通磨削可提高30%-100% 。
2.2.2 砂轮使用寿命长
由于每颗磨粒的负荷减小，磨粒磨削时间相应延长，提高了砂轮使用寿命。磨削力一定时，200m/s磨削砂轮的寿命是80m/s 磨削的两倍；磨削效率一定时，200m/s 磨削砂轮的寿命则是80m/s磨削的7. 8倍。这非常有利于实现磨削自动化。
2.2.3 磨削表面粗糙度值低
高速磨削单个磨粒的切削厚度变小，磨削划痕浅，表面塑性隆起高度减小，表面粗糙度数值降低；同时由于高速磨削材料的极高应变率(可达10-4-10-6s-1)，磨屑在绝热剪切状态下形成，材料去除机制发生转变，因此可实现对脆性和难加工材料的高性能加工。
2.2.4磨削力和工件受力变形小，工件加工精度高
3 由于切削厚度小，法向磨削力Fn相应减小，从而有利于刚度较差工件加工精
度的提高。在切深相同时，磨削速度250 m/ s 磨削时的磨削力比磨削速度180m/s
时磨削力降低近一倍。
2.2.5 磨削温度低
高速磨削中磨削热传入工件的比率减小，使工件表面磨削温度降低，能越过
容易发生热损伤的区域，受力受热变质层减薄，具有更好的表面完整性。使用CBN
砂轮200 m/ s 超高速磨削钢件的表面残余应力层深度不足10微米。从而极大地
扩展了磨削工艺参数地应用范围。
2.2.6充分利用和发挥了超硬磨料的高硬度和高耐磨性的优异性能
电镀和钎焊单层超硬磨料砂轮是超高速磨削首选的磨具。特别是高温钎焊
金属结合剂砂轮，磨削力及温度更低，是目前超高速磨削新型砂轮。
2.2.7具有巨大的经济效益和社会效益，并具有广阔的绿色特性
高速磨削加工能有效地缩短加工时间，提高劳动生产率，减少能源的消耗
和噪声的污染。因高速磨削热的70%被磨屑所带走，所以加工表面的温度相对低，
所需磨削液的流量和压力可相对减少，使冷却液的需求量减少，能量需求减少，
污染减少。
2.3 高速磨削技术
由于高速磨削砂轮转速极高，对机床功率及性能、砂轮强度、振动、平衡、
气流扰动、安全防护和冷却液注入等工艺措施提出了特殊要求。因此与其相关
的关键技术有:
2.3.1高速磨削砂轮技术
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磨削时的切削力
等。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。
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3 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1533 N/ mm2 ，获得更大的结合剂强度和容
屑空间。
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125 m/ s。单层电镀CBN 砂轮的使用速度可达250 m/ s，试验中
已达340 m/ s。陶瓷结合剂砂轮磨削速度可达200 m/ 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
4 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。
在高速磨削中，一种新型的微晶氧化铝磨粒即SG( Seeded Gel) 磨粒已经引
起人们的高度注意，SG 磨粒不仅具有高的硬度而且还具有良好的韧性，它的加
工能力介于刚玉和CBN 磨粒之间，由于SG 磨粒在磨削加工中，辅助切削刃本身
能发生自锐，所以磨削力和磨削区产生的热量明显降低，同时也减少了砂轮的磨
损，从而提高材料的去除率和砂轮的修整间隔时间，SG 磨粒和CBN 磨粒相比不
仅成本低，而且对磨削机床没有任何特殊的要求，砂轮的修整也和传统磨粒砂轮的修整方法相同。在砂轮速度为125 m/ s 磨削回火钢的试验中比材料去除率已达100mm/ ( mm﹒s) 。
此外，还要充分考虑砂轮与主轴连接的可靠性。开发高精度、高刚度和良好的动平衡性能的砂轮与主轴的连接方式很必要。为了保证砂轮在整个使用寿命中保持锋利，砂轮的结构需有利于磨粒分裂，优化磨粒的空间分布。对于某些高速磨削，不但要有高的磨削效率，而且还要有高的磨削质量，为此对砂轮应有一套完善的修整技术。
2.3.2高速磨床主轴及其轴承技术
高速磨削用主轴单元的性能在很大程度上决定了高速磨床所能达到的最高磨削速度极限，因而，为实现高速磨削，砂轮驱动和轴承转速往往要求很高。主轴的高速化要求足够的刚度，回转精度高，热稳定性好，可靠，功耗低，寿命长等。要满足这些要求，主轴的制造及动平衡，主轴的支撑( 轴承)，主轴系统的润滑和冷却，系统的刚性等是很重要的。为减少由于磨削速度的提高而增加的动态力，要求砂轮主轴及主轴电机系统运行极其精确，且振动极小。
高速磨削的砂轮主轴转速一般在10000r/min 以上，所传递的磨削功率通常为几十千瓦，因此要求主轴轴承的转速特征值非常高，还必须具有很高的回转精度和刚度，以保证砂轮圆周上的磨粒能均匀地参加切削，并能抵御超高速回转时不平衡质量造成的振动。
主轴轴承可采用陶瓷滚动轴承、磁浮轴承、空气静压轴承或液体动静压轴承等。陶瓷球轴承具有重量轻、热膨胀系数小、硬度高、耐高温、高温时尺寸稳定、耐腐蚀、寿命高、弹性模量高等优点。其缺点是制造难度大，成本高，对拉伸应力和缺口应力较敏感。磁浮轴承的最高表面速度可达200 m/ s，可能成为未来高速主轴轴承的一种选择。目前磁浮轴承存在的主要问题是刚度与负荷容量低，所用磁铁与回转体的尺寸相比过大，价格昂贵。空气静压轴承具有回转精度高，没有振动，摩擦阻力小，经久耐用，可以高速回转等特点。用于高速、轻载和超精密的场合。液体动静压轴承，无负载时动力损失太大，主要用于低速重载主轴。
高速磨削的另一个特点是其主轴的无功功率损失随转速的增大而呈非线性增长。例如，将磨削速度由80m/s 增大至180m/s 时，主轴的无功功率会由不足20% 升高至90% 以上。高速范围内电机以恒功率方式工作，主轴转速增大时其输出转矩减小，无功功率的升高将导致磨削转矩减小。因此，在增大主轴转速时必须考虑降低无功功率损失，以保证主轴有足够的转矩用于磨削。
2.3.3 磨削液及其供给技术
磨削表面质量、工件精度和砂轮的磨损在很大程度上受磨削热的影响。尽管人们开发了液氮冷却、喷气冷却、微量润滑和干切削等，但磨削液仍然是不可能完全被取代的冷却润滑介质。磨削液分为两大类: 油基磨削液和水基磨削液
5 ( 包括乳化液) 。油基磨削液润滑性优于水基磨削液，但水基磨削液冷却效果好。
高速磨削时，气流屏障阻碍了磨削液有效地进入磨削区，还可能存在薄膜沸腾的影响。因此，采用恰当的注入方法，增加磨削液进入磨削区的有效部分，提高冷却和润滑效果，对于改善工件质量，减少砂轮磨损，极其重要。常用的磨削液注入方法有: 手工供液法和浇注法、高压喷射法、空气挡板辅助截断气流法、砂轮内冷却法、利用开槽砂轮法等。在超高速条件下，为了实现对磨削区
的冷却，冲走切屑，磨削液的喷注必须有足够大的动量，以冲破砂轮周围的高速气流，使磨削液抵达磨削区。故与普通磨削相比，磨削液的流量、压力均成倍增加。此外，为了保证超高速磨削的表面质量，提高磨削液的利用率，减少磨削液中残留杂质对加工质量及机床系统的不良影响，必须采用一套高效高过滤精度的磨削液过滤系统。从喷嘴喷注在砂轮上的磨削液，会在强大离心力作用下形成严重的油雾。所以超高速磨床还要把磨削区封闭起来，并要及时抽出油雾，然后利用离心和静电的方法进行油气分离。
具有极高磨削效率的高速磨床，一分钟会产生几公斤的磨屑。能够及时干净地把这些磨屑从磨削液中过滤出来也是一个很重要的问题。目前，多用离心机或硅藻土过滤系统对磨削液进行集中处理。
2.3.4 砂轮、工件安装定位及安全防护技术
高速及超高速磨削砂轮动能很大，必须设置高强度半封闭或封闭的砂轮防护罩，罩内最好敷设缓冲材料，以吸收或减少砂轮碎块的二次弹射。
2.3.5 磨削状态检测及数控技术
高速磨削加工中，由于砂轮线速度极高，砂轮由于高速引起的破碎现象时常发生，砂轮破碎及磨损状态的监测是关系到磨削工作能否顺利进行和保证加工质量和零件表面完整性的关键; 在高速加工中，砂轮与工件的对刀精度，砂轮与修整轮的对刀精度将直接影响到工件的尺寸精度和砂轮的修整质量，因此，在高速磨削加工中，在线智能监测系统是保证磨削加工质量和提高加工生产率的重要因素。目前，声发射技术已成功用于高速磨削的无损检测，利用磨削过程中产生的各种声发射源，如砂轮与工件弹性接触、砂轮粘接剂破裂、砂轮磨粒与工件磨擦、工件表面裂纹和烧伤、砂轮与修整轮的接触等均可发射弹性波。这些因素和工件材料、磨削条件、砂轮表面的状态等因素都有着密切的关系。这些因素的改变必然会引起声发射信号的幅值、频谱等方面发生变化，这就使得我们可以通过检测声发射信号的变化来对磨削状态进行判别。因此利用声发射技术可监测磨削裂纹和磨削烧伤、砂轮破碎砂轮磨损、砂轮与工件接触、砂轮与修整轮接触，并取得了令人满意的效果。此外，工件尺寸精度、形状精度、位置精度和加工表面质量的在线监控技术，高精度、高可靠性、实用性强的测试技术与仪器都是高速磨削所必不可少的关键技术。
3 高速磨削技术的应用
高速磨削的应用技术有高效深切磨削、超高速外圆磨削、高速精密磨削、快速点磨削、硬脆材料及难加工材料高速磨削等。
6 3.1 高效深切磨削
高效深磨技术是近几年发展起来的一种集砂轮高速度(100-250m/s)、高进给速(0.5-10 m/min) 和大切深(0.1-30mm) 为一体的高效率磨削技术。高效深磨概念是由德国Bremen 大学Werner 教授于1980年创立。目前欧洲企业在高效深磨技术应用方面居领先地位。高效深磨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以通过一个磨削行程，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100-1000倍)，表面质量也可达到普通磨削水平。高效深切磨削工艺开始是使用树脂结合剂氧化铝砂轮，以80-100 m/ s的高速来进行钻头螺旋沟槽的深磨。由于它使用比缓进给磨削快得多的进给速度，生产效率大幅度提高。后来又进一步在CBN 砂轮基础上开发出200-300m/s的高速深磨磨床，
见表1-1。
表1-1 普通磨削、缓进给磨削、高效深切磨削工艺参数对比
高效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技术要求外，还要求机床具有高的刚度。一般高效深磨要求机床主轴驱动功率比缓进给磨削大3-6倍。 如用400mm 砂轮至少需要50kW 的功率。
3.2 高速外圆磨削
提高砂轮速度有助于减少磨削表面粗糙度，可实现高效率高速精密磨削。 高速外圆磨削是使用150-200m/s 及以上的砂轮周速和CBN 砂轮，配以高性能CNC 系统和高精度微进给机构，对主轴、曲轴等零件外圆回转表面进行高速精密磨削加工的方法。 它既能够保证高的加工精度，又可获得高的加工效率。
这一技术在日本已成功应用于汽车工业部门。 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，比磨除率可达174mm3/ (s ﹒mm) ，砂轮磨削比可达33500。 以表面粗糙度Rz=3微米为上限，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GZ0型CNC 高速外圆磨床装备了Toyo da State Bearing 轴承，用200m/s 的薄片CBN 砂轮对回转体零件进行一次性纵向轨迹磨削完成整个工件的柔性加工。这些对生产管理和降低成本均具有重要意义。 德国Guhring Automation 公司RB625 高速外圆磨床上，使用CBN 砂轮，也可将毛坯一次磨成主轴，每分钟可磨除2kg 金属。高速精密磨削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。
3.3 快速点磨削
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高速磨削技术。 它集成了高速磨削、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高速磨削的极佳结合，成为高速磨削的主要技术形式之一。
7
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高速磨削。
3.3.1快速点磨削的技术特征
3.3.1.1 磨削偏角
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0.002 mm 内。
图1 快速点磨削
3.3.1.2 三点定位安装系统
快速点磨削采用厚度为4-6 mm 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。
3.3.1.3 磨削速度
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12000 r/min) ，实际磨削速度是砂轮和工件两者速度的叠加达到
200-250m/s 。
3.3.1.4 生产效率
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。
3.3.1.5 自动修整
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。
3.3.1.6 磨削温度
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。
3.3.1.7 装夹
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”。
3.3.1.8 工序合并
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。
3.3.1.9 冷却
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. 8微米，周期时间150s，与传统工艺比较，大大节约了成本。
3.4 硬脆材料及难加工材料高速磨削
随着现代高科学技术及产业化发展，工程陶瓷、功能陶瓷、单晶硅、红蓝宝石和光学玻璃等硬脆材料获得日益广泛的应用。用超硬磨料在高速或高速条件下对硬脆材料进行磨削加工已成为几乎唯一的加工手段。在普通磨削条件下，磨粒浸入工件较深，磨屑主要料脆性断裂形式完成。高速磨削单位时间内参加磨削的磨粒数大大增加，单个磨粒的切削厚度极薄，容易使陶瓷、玻璃等硬脆材料以塑性变形形式产生磨屑，大大提高磨削表面质量和效率。因此高速磨削能实现对硬脆材料的延性域磨削。例如，在采用金刚石砂轮以160 m/ s 的磨削速度磨削氮化硅陶瓷，其磨削效率比80 m/ s 提高一倍，砂轮寿命为80 m/ s 和30m/ s 时的1.56倍和7倍。并且可获得良好的表面质量。
镍基耐热合金、钛合金、高温合金、高强度合金钢等难磨材料在普通磨削条件下的磨削加工性极差。磨削时砂轮钝化迅速、磨削温度高、表面质量差。而在高速磨削条件下，磨屑变形速度接近静态塑性变形应力波传播速度，材料变形应变率极高，塑性变形滞后，相当于材料塑性减小，降低了加工硬化倾向、表面粗糙度数值和残余应力，从而可实现延性材料的”脆性”加工。例如用200 m/s 磨削纯铝时，工件表层硬度为50 HV，表面粗糙度Ra2.2微米; 磨削速度为280 m/s 时，工件表层硬度为45 HV，Ra 1.8m。可见，当磨削速度大于200 m/ s( 纯铝静态应力波的传播速度约为200 m/ s) 时，加工硬化及表面粗糙度数值下降，表面质量提高。所以，在高速磨削条件下，硬、脆、高韧性、高塑性材料也可以获得良好的磨削加工性能。在42届国际生产工程研究学会年会的磨削委员会主题报告中就明确指出，对耐热合金、铝合金难加工材料的高性能加工应是高速磨削
9 技术的重要应用领域。
4 高速磨削砂轮
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磨削时的切削力等。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。
4.1 砂轮材料
常用的砂轮基体材料是合金钢。为了满足高速砂轮的性能要求，人们还在寻找具有高的弹性模量/密度比，以及低热膨胀系数的更理想的材料。日本Noritake 公司推出一种被称为CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic）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高速磨床，使用效果也很好。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。采用片状烧结陶瓷砂轮片和可靠的粘结，解决了由于陶瓷结合剂的弹性系数与基体相差太大，而易于破裂的缺陷。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。
4.2 砂轮的修整
砂轮修整的目的是为了保持砂轮正确的几何形状和磨粒的有效突出高度。对于CBN砂轮，由于很难从其砂轮圆周表面去除一薄层CBN磨粒，所以修整工具的损耗较大，修整成本较高。对于单层电镀和金属单层CBN砂轮一般不必像树脂或陶瓷结合剂那样进行修整，可直接投入使用。但对于精密高速磨削加工中，由于磨粒在使用中钝化，磨粒突出基体的高度尺寸不一致，所以造成磨削力增大，工件表面质量和完整性下降，这时需对CBN砂轮进行修整。目前对CBN砂轮的修整广泛采用接触修整法，通过使用传感器系统控制砂轮和修整工具的接触，然后通过修整工具微量进给系统进行微米级进给，结果得到理想的砂轮形貌，从而保证了精密及超精密加工的要求。
5 结束语
高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分，它可以大幅度的提高生产效率和加工质量并降低成本。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，大力加强高速磨削加工技术的研究、推广和应用，对提高我国机械制造业的加工
10 水平和加快新产品开发具有十分重要的意义。随着高速磨削基础理论和关键部件技术的进一步成熟，高速磨削将在工业生产中发挥越来越大的作用，具有很好的发展潜力。
高速磨削的最大优越性在它能越过磨削“热沟”的影响，减少传入工件的磨削热，从而可以减少或避免工件表面的磨削“烧伤”，保证工件的加工质量。而且，高速磨削在应用中符合绿色制造的加工原则。高速磨削是提高磨削效率、降低工件表面粗糙度和提高工件加工质量的先进加工技术，尤其对硬脆材料能实现延性域磨削，对高强度难磨材料也能取得良好的磨削效果，这对某些领域是难得可贵的。目前世界发达工业国家，如德国、美国、日本等高速磨削加工技术己趋成熟，实际应用的高速磨削速度在200- 300m/s 之间，试验室磨削速度己达500m/s。中国高速磨削研究起步较晚，到目前为止仅仅停留在试验室中，东北大学以蔡光起教授为首的研究小组在国家自然科学基金和教育部重大科学项目的
资助下正在进行电镀、陶瓷结合剂CBN 砂轮的高速高效、高精、快速点磨削的研究，最高磨削速度达200m/s，部分研究成果达到世界先进水平。
11
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各种磨床安全操作规程 一、认真执行《金属切削机床通用操作规程》有关规定。 二、认真执行下述有关磨床通用规定 （一）安装新砂轮必须做到： 1、仔细检查新砂轮，如有裂纹、伤痕严格禁止使用。 2、新砂轮应经过两次认真的静平衡，即安装前一次，装上主轴用金钢石修正后再拆下平衡一次。 3、新砂轮安装时，应在砂轮与法兰盘间衬入0.5~2毫米的纸垫。法兰盘螺钉应均匀拧紧，但不要过渡压紧，以免压坏砂轮。 4、新砂轮安装好后，以工作转速进行不少于5分钟的空运转，确认安装正确，运转正常后方可工作。 （二）工作前检查砂轮及砂轮罩应完好无崩裂，安装正确、紧固可靠。无砂轮罩的机床不准开动。 （三）工作中认真做到： 1、每次起动砂轮前，应将液压开停伐放在停止位置，调整手柄放在最低速位置，砂轮座快速进给手柄放在后退位置，以免发生意外。 2、每次起动砂轮前，应先启动润滑泵或静压供油系统油泵，待砂轮主轴润滑正常，水银开关顶起或静压压力达到设计规定值，砂轮主轴浮起后，才能启动砂轮回转。 3、刚开始磨削时，时给量要小，切削速度要慢些，防止砂轮因冷脆破裂，特别是冬天气温低时更注意。 4、砂轮快速引进工件时，不准机动进给，不许进大刀，注意工件突出棱角部位、防止碰撞。 5、砂轮主轴温度超过60°C时必须停车，待温度恢复正常后再工作。 6、不准用磨床的砂轮当作普通的砂轮机一样磨东西。 （四）在使用冷却液的机床，工作后应将冷却泵关掉，砂轮空转几分钟甩净冷却液后再停止砂轮回转。 三、认真执行下述有关磨床的特殊规定。 （一）无心磨床： 1、托磨工件的支板和支板的安装位置，应能满足磨削工件要求。防止由于不恰当导致意外事故。 2、严禁磨削弯曲或表面未经机械加工的工件。工件加工余量不得超过0.3毫米。 3、当使用最大转速修正导轮时，应将挂轮脱开，防止打坏斜齿轮；当使用正常速度修正导轮时，应将斜齿轮脱开，挂轮要挂上。 （二）外园磨床、端面磨床、曲轴和凸轮轴磨床： 1、磨削开始前，应调正好砂轮与工件间的距离，以免砂轮座快速引进时砂轮与工件相碰。 2、工件的加工余量一般不准超过0.3毫米。不准磨削未经过机械加工的工件。 3、磨削表面有花键、键槽和扁圆的工件时，进刀量要小，磨削速度不能太快，防止发生和撞击。 4、修正砂轮时，应将砂轮座快速引进后，再进行砂轮的修正工作。 （三）内圆磨床： 开动砂轮前，须将换向的柄放在使砂轮离开工件的位置上，以免发生意外。 （四）平面磨床： 1、工作前，须先接通磁力盘开关，检查磁力盘的吸力应符合要求，检查磁力盘与砂轮启动的互锁装置应可靠好用。 2、安放工件时，须将磁力盘擦试干净。磨高的或底面积较小的工件，须加适当高度的挡块
砂轮的种类与性能 一、砂轮的种类与性能 （一）、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （二）、砂轮的分类 砂轮种类繁多，按所用磨料可分为普通磨料（刚玉（Al2O3）和碳化硅等）砂轮和超硬磨料（金刚石和立方氮化硼）砂轮；按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 先有个感性认识，砂轮示例： 白刚玉砂轮 棕刚玉砂轮
绿碳化硅砂轮 金刚石砂轮 （三）、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定，现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料，它担负着切削工作。因此，磨料必须锋利，并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。
3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。 （1）、陶瓷结合剂（V）：化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，线速度一般为35m/s。 （2）、树脂结合剂（B）：强度高弹性好，耐冲击，适于高速磨或切槽切断等工作，但耐腐蚀耐热性差(300℃)，自锐性好。 关于自锐性：砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角，在磨削过程中，锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝，削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂，从而形成新的磨削刃，以达到锋利的磨削效果，这就是自锐性。 （3）、橡胶结合剂（R）：强度高弹性好，耐冲击，适于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差(200℃)，自锐性好。 （4）、金属结合剂（M）：青铜、镍等，强度韧性高，成形性好，但自锐性差，适于金刚石、立方氮化硼砂轮。
砂轮的硬度：砂轮表面磨料在磨削力的作用下脱落的难易程度 选择砂轮硬度的原则：磨削软材料选择硬砂轮，硬材料软砂轮 高效磨削方法：高速磨削，强力磨削，砂带磨削 工件的加工方法：用找正法装夹工件、用夹具装夹工件。 夹具的主要组成部分：定位元件、夹紧装置、对刀元件、导引元件、其他装置、连接元件和连接表面、夹具体。 六点定位原理的定义：要是工件完全定位，就必须限制工件在空间的六个自由度，称为工件的“六点定位原理”。 完全定位的定义：分布的六个定位支承点，限制了工件全部六个自由度，称为工件的“完全定位”。 不完全定位的定义：工件在夹具中并非都需要完全定位，这种允许少于六点的定位称为工件的“不完全定位”。 过定位的定义：在加工中，若工件的某一个自由度同时被一个以上的定位支承点重复限制，则对这个自由度的限制会产生矛盾，这种情况被称为“过定位”或“重复定位”。 欠定位的定义：在加工中，如果工件的定位支承点数少于应限制的自由度数，必然导致达不到所要求的加工精度，这种工件定位点不足的情况，称为“欠定位。 基准的定义：所谓基准就是零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其他的点、线、面。 产生定位误差的原因：一是由于定位基准与设计基准不重合，称为基准不重合误差(基准不符误差)；二是由于定位副制造误差而引起定位基准的位移，称为基准位移误差。 夹紧装置的组成：力源装置、中间传力机构、夹紧元件 钻套的四种形式：固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套。 刀具角度选择： 前角：对切削难易程度有较大关系，增大前角是刀刃变得锋利，使切削变得轻快，可以减少切削变形，减少切削力和切削功率，但增大前角 会使刀刃和刀尖强度下降，刀具散热体积减小，影响刀具寿命，前角的大小对工作表面粗糙度、刀具的排屑及断屑性能也有一定影响； 前角的选择：工件的强度和硬度较低时应选用较大的前角，反之取较小的前角；加工塑性材料（钢）时应选较大的前角；加工脆性材料时（如铁）时选较小的前角；刀具材料韧性好（如高速钢）可选较大的前角，反之选较小的前角；粗加工时，特别是断续切削时，应选较小的前角；精加工是选较大的前角。 后角：它主要减小后刀面的与工件的摩擦和后刀面的摩损，其大小对刀具耐用度和工件已加工表面质量影响很大； 后角选择：切削层公称厚度越大，刀具后角越小；工件材料越软、塑性越大，后角越大；工艺系统刚性较差时应适当减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，选较小的后角。 主偏角和负偏角：两角对刀具耐用度有很大的影响，减小主偏角和负偏角可使刀尖角增大，刀尖强度提高，散热条件改善，使刀具耐用度提高；同时可将降低残留面积的高度，减小加工表面的粗糙度，增大主偏角可使切深抗力明显较小，进给抗力增大，有利于减小工艺系统 的弹性变形和振动。 刃倾角：主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。 逆铣法：刀齿旋转方向和工件进给方向相反，由切屑层内切入，从待加工表面切 出，切屑厚度由小增至最大，刚切入时刀齿抬磨已加工表面，产生冷硬层，降低表面质量，但切削过程平稳切削分力使夹紧力增大； 顺铣：刀齿旋转方向和工件进给反方向响相同，切削厚度由小到大，切削分力压向工件，可
3、其它：我公司为湖北二汽某单位生产的特殊规格 SG 砂轮（规格分别为： ,我公司为洛阳某公司生产的磨齿机专用SG 砂轮 ）,为湖南某公司生产的磨齿机专用 SG 砂 ）,为上海某公司生产的蜗杆磨专用 SG 砂 ），为广州某公司生产的磨胶车昆专用SG 大气孔砂轮 P400*40*203-3SG60HV N330*89*269-5SG60JV PSX1350*32*127-3SG60JV PSX1350*26*127-3SG60KV P400*100*101.4-3SG60JV P350*40*127-3SG60HV N312*89*269-5SG60JV 及 （具体规格为： 轮（规格为： 轮（规格为： （具体规格为： 等），为中国一航北京航材院专门研制生产的磨钛合金专用 SG 砂轮，从根本上解决了世界上磨削钛合金的技术难题，……，在以上当中所有生产厂家都对我公司生产的 SG 砂轮 有着极高的评价，尤其是磨削效率及使用的综合成本上，都达到或高于进口产品水平。 磨齿砂轮选择的一般原则 1. 磨料一般选择38A,25A,32A,SG , 54A,93A,93N 等磨料以及其混合磨料。 2. 齿轮表面硬度越高，表面粗糙度值要求越小，选择的砂轮硬度应越软，粒度应越细。当齿轮要求的精度很高而磨削 余量较大时，最好选择不同粒度和硬度的砂轮分别进行粗磨和精磨。 3. 成型磨时，由于砂轮接触面积大，容易烧伤，在保证形状精度的情况下，应选择较软的砂轮。 4. 蜗杆磨时，为保证齿形精度，齿轮的模数越小，砂轮的粒度应该越细，硬度越高 （郑州德力砂轮制造有限公司，，崔先生 ） SG 磨具产品的推广及使用 随着新技术、新材料、新工艺的不断出现及机械行业对零部件加工精度越来越高，同时国产及进口全自动数控磨 床在国内越来越普及，对磨料磨具行业也提出了更高的要求，这就需要研制出高性能的磨具产品来解决。 随着机械行业的飞速发展，对磨具产品的要求越来越高，使用 SG 磨料制成的磨具产品以其特有的磨削性能得到 了更多的高端用户的认可，因此 SG 磨具的普及使用势在必行。 一、SG 磨料的简介 SG 磨料是由高纯度氧化铝微粒经高温烧结而成， 具有微晶结构，显微组织均匀，其硬度远高于普通电熔刚玉和皓 刚玉磨料。在磨削时，SG 磨料只是磨粒表面微晶颗粒逐步脱落，同时出现新的磨削刃，随着微晶颗粒的脱落，也带去 了大量的磨削热，极大的提高了 SG 砂轮的抗烧伤能力。而普通磨料在磨削时，磨料钝化后产生高温，在磨削压力和 局部高温共同作用之下， 由微裂和晶粒界面解理开裂或通过修整， 磨料整个颗粒脱落后才能形成新的磨削刃。 SG 磨料 有着与超硬材料聚晶类制品的类似性能，在具有高硬度的同时，还具有极高的锋利性、自税性，形状保持性好，使用 寿命长，产品磨削热量/J 、。 SG 砂轮修整工具及工装与普通砂轮相同， 但SG 砂轮的修整次数可比普通砂轮减少 80%, 而其进刀量却可达到普通砂轮的两倍以上。 SG 砂轮适用范围广，常用于各种成型磨削、切断及切入磨削，尤其对于齿 轮磨削、丝杠磨削、螺纹磨、蜗杆磨及各种轧辐与胶辐磨削更是独具优势。 二、郑州德力砂轮制造有限公司 SG 磨具的生产及应用 郑州德力砂轮制造有限公司 （以下简称“我公司”）自2006年底开始研制并开发 SG 砂轮，先后投资130万元, 并于07 年底正式生产。其中部分生产及试验情况如下： 1、2007年12月我公司提供的 PSX1400*42*127-3SG60JV35m/s 砂轮在郑州机械研究所齿轮箱分厂进行试验， 磨床为德国普法特全自动数控磨齿机，针对 20CrMnMo （HRC50-55 ）和Cr2Ni4A （ HRC58-62 ）两种小模数齿轮 进行磨削对比试验。结果表明：我公司生产的同类规格产品各项指标均已达到或超过进口产品，磨削效率更是高于进 口产品40% 。2008年6月，我公司第二次在郑州机械研究所齿轮箱分厂针对大模数齿轮进行磨削对比试验。其结论 为：“德工”牌SG 砂轮在普法特磨齿机 P2000上试验，磨削性能好，工件在克林贝尔检测仪上测量，几何精度均达 到4-5级，砂轮保持性好，其综合性能均优于进口 SG 砂轮。以下表格为其中部分数据： 2、2007 年11月，我公司为 XX 机床厂生产的丝杠磨 SG 砂轮P500*10.5*305-3SG100HV ，此种SG 砂轮在磨 削同一根丝杠过程中，无需修整，不烧伤工件，磨削精度高。而该厂以往所用的砂轮为单晶刚玉砂轮，此种砂轮在磨 削同一根丝杠过程中，需要进行至少两次的修整，且极易烧伤工件，由于磨削过程中需要对砂轮进行多次修整，因此 丝杠精度常常达不到技术要求而再次或多次返工。而我公司提供的 SG 砂轮，从根本上解决了这一问题，磨削一次完 成，无需对砂轮进行修整，提高生产效率 3-5倍，同时由于SG 砂轮不易烧伤工件，也降低了废品率。从综合上考虑， 我公司提供的SG 砂轮，不仅为该机床厂大型丝杠磨提高了生产效率，还极大的降低了生产成本。目前，我公司与该 机床厂一直保持着正常的业务往来。
砂轮的种类很多，并有各种形状和尺寸，由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适用范围。因此，磨削加工时，必须根据具体情况（如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等），选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。
最常用的磨料是棕刚玉（A）和白刚玉（WA），其次是黑碳化硅（C）和绿碳化硅（GC），其余常用的还有铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。 棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。 白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。
操作规程编号：LX-FS-A28700 公用砂轮机使用安全操作规程标准 范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
公用砂轮机使用安全操作规程标准 范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1、公用砂轮机要有专人负责，经常检查，以保证正常动转。 2、操作者必须戴上防护眼镜，开动除尘装置，才能进行工作。 3、对砂轮机性能不熟悉的人，不能使用砂轮机。 4、砂轮机在开动前，要认真察看砂轮机与防护罩之间有无杂物。确认无问题时，再开动砂轮机。 5、砂轮机因长期使用受损严重时，径向跳动，震动过大，不准使用。 6、砂轮机因维修不良发生故障，或者砂轮轴晃动，没有托刀架，安装不符合安全要求时，不准开
砂轮工安全操作规程 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 简介：该规程资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 1、砂轮机要有专人负责，经常检查，以保证正常运转。 2、更换新砂轮时，应切断总电源，同时安装前应检查砂轮片是否有裂纹，若肉眼不易辨别，可用坚固的线把砂轮吊起，再用一根木头轻轻敲击、静听其声。金属声则优、哑声则劣） 3、砂轮机必须有牢固合适的砂轮罩，托架距砂轮不得超过5mm否则不得使用。 4、安装砂轮时，螺母上的不得过松、过紧，使用前应检查螺母是否松动。
5、砂轮安装好后，一定要空转试验23分钟，看其运转是否平衡，保护装置是否妥善可靠，测试运转时，应安排两名工作人员，其中一人站在砂轮侧面开动砂轮，如有异常，由另一人在配电柜处立即切断电源。以防发生事故。 6、凡使用者要戴防护镜，不得正对砂轮，而应站在侧面。使用砂轮机时，不准戴手套，严禁使用棉纱等物包裹刀具进行磨削。 7、使用前应检查砂轮是否完好（不应有裂痕、裂纹或伤残）砂轮轴是否安装牢固、可靠。砂轮机与防护罩之间有无杂物，否符合安全要求，确认无问题时，再开动砂轮机 这里填写您的企业名字 Name of an enterprise
砂轮的选择 砂轮对磨削加工过程影响是多方面的，其中包括生产效率、表面质量以及加工精度等。 选择砂轮必须考虑的因素如下： 1、工件材料的物理机械性能（强度、硬度、韧性、导热性等） 2、工件的热处理方法（调质、淬火、氮化等） 3、对磨削光洁度和精度的要求 4、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 5、工件的形状和尺寸（成型面、曲面、长度、厚度等） 6、磨削方式（外圆、内圆或平面磨削、开槽、切断等） 此外，磨削用量、冷却状况、磨床状况、修整砂轮方法、生产力、类型以及操作者的熟练程度等，都对选择砂轮的特性有一定影响 由于影响选择砂轮的因素非常复杂，要提出各种加工条件都可适用的具体方法，显然是不可能的，所以下面只提出一些选择砂轮的基本原则，供参考。为了方便起见，下面仍按砂轮的各个特性介绍其选用原则。 一、磨料的选择 磨料的选择与被磨工件的材料及其热处理方法有关 磨料的特点及其适用范围
二、硬度的选择 砂轮硬度的选择，决定于许多因素，其中主要的有被磨工件材料、磨削方式和性质等。选择的主要原则如下： 1、工件材料硬度高，磨料容易磨钝，为了使磨钝的磨粒能及时脱落，应选择较软的砂轮；反之，，工件材料软，磨粒不易磨钝，为了从分利用磨粒的切削能力，砂轮应较硬些。但是磨削很软很韧的材料时，如铜、铝、韧性黄铜、软钢等，为了避免砂轮堵塞，砂轮的硬度也应软一些。磨削硬度很高的材料（硬质合金除外），砂轮的硬度也不能太低，否则磨粒过分容易脱落，切削能力降低，且光洁度也不易保证。 通常磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢可选用硬度R2~ZR1，磨未淬火钢可用硬度ZR1~ZR2。 2、磨削容易烧伤、变形的弓箭，如导热性差的工件、薄壁薄片工件等，应选用较软的砂轮。 3、砂轮与工件接触面积较大时，因发热量多，冷却条件差，为了避免工件烧伤或变形，应当用较软的砂轮。 例如内圆磨削、平面磨削比外圆磨削的接触面积大，用砂轮端面磨平面比用砂轮圆周面磨平面的接触面积大，所以选用砂轮硬度时应有所区别。 4、精磨时的硬度应比粗磨时的硬度适当高一些。成型磨削以及磨削具有圆角的轴颈（如发动机曲轴等），为了较好地保持砂轮外形轮廓，应该用较硬的砂轮。 5、磨削断续表面，如花键轴、有键槽的外圆等，由于有撞击作用而使磨粒较易脱落，所以硬度应高一些。 6、砂轮线速度低，工件线速度高或纵向进给量大时，磨粒受力较大，应当用较硬的砂轮，以避免过早脱落。 7、干磨应比湿磨的砂轮选得稍软些，以减少发热量。 三、粒度的选择 粒度的选择主要与加工精度、光洁度要求有关，选择原则如下： 1、精磨时工件表面光洁度和精度要求高，应选择粒度较细的砂轮。反之，粗磨时磨削余量大，对表
砂轮切割机安全操作规程 一.使用砂轮切割机应使砂轮铁屑飞出方向尽量避开附近的工作人员，被切割的物料不得伸入人行道。 二.不允许在有爆炸性粉尘、气体的场所使用切割机。离氧气、乙炔作业范围至少10米以上安全距离，且轮铁屑飞出方向不允许对着氧、乙炔瓶体。 三.移动式切割机底座上四个支承轮应齐全完好，安装牢固，转动灵活。安置时应平衡可靠，工作时不得有明显的震动。 四.穿好合适的工作服，不可穿过于宽松的工作服，严禁戴首饰或留长发，严禁戴手套及袖口不扣进行操作。 五.夹紧装置应操纵灵活、夹紧可靠，手轮、丝杆、螺母等应完好，螺杆螺纹不得有滑丝、乱扣现象。手轮操纵力一般不大于6kg。 六.操作手柄杠杆应有足够的强度和刚性，装上全部零件后能保持砂轮自由抬起。 七.转轴应完好，转动灵活可靠，与操作手柄杠杆装配后应用螺母锁住。
八.加工的工件必须夹持牢靠，严禁工件装夹不紧就开始切割。 九.严禁在砂轮平面上，修磨工件的毛刺，防止砂轮片碎裂。 十.切割时操作者必须偏离砂轮片正面，并戴好防护眼镜。 十一.中途更换新切割片或砂轮片时，必须切断电源，不要将锁紧螺母过于用力，防止锯片或砂轮片崩裂发生意外。 十二.更换砂轮切割片后要试运行是否有明显的震动，确认运转正常后方能使用。 十三.操作盒或开关必须完好无损，并有接地保护。 十四.传动装置和砂轮的防护罩必须安全可靠，并能挡住砂轮破碎后飞出的碎片。端部的挡板应牢固地装在罩壳上，工作时严禁卸下。 十五.操作人员操纵手柄作切割运动时，用力应均匀，平稳，切勿用力过猛，以免过载使砂轮切割片崩裂、飞出伤人。 十六.设备出现抖动及其它故障，应立即停机修理。 十七.使用完毕，切断电源，并做好设备及周围场地卫生。
1.磨料：白刚玉具有较好的切削性能和字锐性，适于磨削马氏体及马氏体+铁素体不锈钢；单晶刚玉磨料适用于奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢；微晶钢玉磨料是由许多微小的晶体组成的，强度高、韧性和自锐性好，其自锐的特点是沿微晶的缝隙碎列，从而获得微韧性和微刃高等性，可以减少烧伤、拉毛等现象，并可以降低磨削表面粗糙度，适于磨削各种不锈钢；立方氮化硼磨料的硬度很高，热稳定性好，化学惰性高，在1300℃～1500℃不氧化，磨粒的刃尖不易变钝，产生磨削热也少，适用于磨削各种不锈钢，为了减少粘附现象，也可采用碳化硅和人造金刚石为磨料的砂轮。 2.粒度：磨削不锈钢时，一般采用36号、46号、60号中等粒度的砂轮为宜，其中粗磨时，采用36号、46号粒度，精磨用60号粒度。为了同时适用于粗磨和精磨，则采用46号和60号粒度。 3.结合剂：磨削不锈钢要求砂轮具有较高的强度，以便承受较大的冲击载荷。陶瓷结合剂耐热、抗腐蚀，用它制作的砂轮能很好的保持切削性能，不怕潮湿，具有多孔性，适合于制作磨削不锈钢砂轮的结合剂。磨削耐浓硝酸不锈钢等材料内孔时，可采用树脂结合剂制造砂轮。 4.硬度；应选用硬度较低的砂轮，以提高自锐性，一般选用G～N硬度的砂轮，其中以K～L使用最为普遍，使用微晶刚玉作磨料的内圆磨砂轮，则以J为宜。 5.组织：为了避免磨削过程中砂轮堵塞，砂轮组织应选用较疏松的，一般选用5～8号较为合适。 十四、磨削不锈钢时怎样选择磨削用量 陶瓷结合剂砂轮的速度为30～35m/s；树脂结合剂的砂轮速度为35～50m/s。当发现表面烧伤时，应将砂轮速度降至16～20m/s。 工件速度：当工件直径小于50mm时，ｎ=120～150r/min;大于50mm时，ｎ=40～80r/min.用砂轮外圆进行平面精磨时，工作台远动速度一般为15～20m/min，粗磨时为5～50 m/min。磨削深度和横向进给量大时取最小值。粗磨深度为～，精磨深度为。修整砂轮后应减小磨削深度。 外圆磨削时纵向进给量，粗磨时为（～）Bmm/r,精磨时为（～）Bmm/r ；内圆磨削时纵向进给量，粗磨时为（～）Bmm/r,精磨时为（～）Bmm/r ；砂轮
The prerequisite for vigorously developing our productivity is that we must be responsible for the safety of our company and our own lives. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 砂轮机和手砂轮安全操作规程 (通用版)
砂轮机和手砂轮安全操作规程(通用版)导语：建立和健全我们的现代企业制度，是指引我们生产劳动的方向。而大力发展我们生产力的前提，是我们必须对我们企业和我们自己的生命安全负责。可用于实体印刷或电子存档（使用前请详细阅读条款）。 1工作前穿好工作服，戴好防护眼镜等防护用品。 2启动前，首先检查砂轮及其防护装置是否完好正常。 3使用砂轮打磨工件时，首先启动待空转正常，然后由轻至重拿稳，均匀使力。但压力不能过大或猛力磕碰，以免砂轮破裂伤人。 4在砂轮上不得磨过重、过大、过长或过小、过薄的工件。不准站在砂轮的正面磨活。 5禁止随便开动砂轮或用物件冲击敲打砂轮。换砂轮时要检查砂轮有无裂纹、缺损。装时要注意找正，保证砂轮无偏心，找正时要用木器轻轻敲打，不得用力过猛，也不准用金属器敲打。配合适当，要垫平夹牢，不准用不合格的砂轮。 6砂轮磨薄、磨小后，要及时更换。厚薄度或大小，可根据经验以保证安全为原则。 7砂轮机应有专人负责维护、管理，非指定人员不准随使调整或安装砂轮。
8手砂轮的电源线、插头不得漏电。软线长度要适当，不宜过长不能打死弯。用后应立即关闭电源，不准开着砂轮离开去干其它的工作。 9电源开关应安装在工作者附近，以便发生事故时及时停车。 10发生人身、设备事故，保护现场并及时上报有关部门。 XX设计有限公司 Your Name Design Co., Ltd.
砂轮硬度及砂轮硬度的选择 砂轮磨具的硬度是反映磨粒在磨削力的作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬度用软硬表示，砂轮的硬度不同于磨粒的硬度。 砂轮选用的时候，要注意硬度适当，如果太硬，磨钝了的磨粒不及时脱落，会产生大量热量，烧伤工件；砂轮太软，则会使磨粒脱落过快而不能充分发挥作用。 [选择砂轮硬度的原则] 1.工件越硬，砂轮越软。 2.砂轮与工件接触面越大，砂轮选择越软。 3.精磨和成型磨削时应选择较硬的砂轮，以保持砂轮必要的形状精度。 4.砂轮硬度选择与粒度大小的关系：粒度越大的砂轮，为避免砂轮被磨屑阻塞，一般要选择较软的砂轮。 5.工件材料：磨有色金属、橡胶、树脂等较软材料时，应选用较软的砂轮。 砂轮选择及诺顿砂轮介绍 -------------------------------------------------------------------------------- 砂轮选择在磨削中的重要性 磨削加工一般作为工件加工的终工序，其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的精度和表面质量。磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系，一定的精度应有相应的表面粗糙度。一般情况下，对尺寸要进行有效的控制，则粗糙度Ra值应不超过尺寸公差的八分之一，磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是：表面粗糙度值越小，则零件的耐磨性，耐蚀性，耐疲劳性越好。反之则相反。因此，在磨削加工中，必须注意降低表面粗糙度。影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响，砂轮粒度越细，同时参与磨削的磨粒就越多，则磨削表面粗糙度就越低。一般磨削时取46～80号粒度的砂轮，精磨时应选用150～240号粒度的砂轮，镜面磨削时应选用W10～W7粒度的树脂石墨砂轮，可获得较好的工件表面粗糙度。 近年来随着新技术的开发应用，高精度磨削技术的发展，使磨削尺寸达到0.1～0.3μm，表面粗糙度达到0.2～0.05μm，磨削表面变质层和残留应力均甚小，明显提高的加工质量。成形磨削，特别是高精度的成形磨削，经常是生活中的关键问题。成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性，而这二者往往是有矛盾的。二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度。因而为了提高磨削的效率和精度，特别是对于难加工材料的高效精加工，高效和强力磨削采用了CBN砂轮，使得强力磨突破传统磨削的限制，生产率成倍提高，有些零件的毛坯不需要经过粗加工，可直接磨削成为成品，这不仅提高了加工效率，同时还提高了加工质量。如SG磨料。它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料，以纯刚玉为原料，将其在水中与氧化镁之类媒介结合，产生块状胶凝物，干燥之后形成脆性物体。再将其碾碎至所需粒度，在1300℃到1400℃到温度下烧结而
砂轮机安全操作规程(新) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
砂轮机安全操作规程 一、使用前准备 1、砂轮机要有专人负责，经常检查，以保证正常运转。 2、更换新砂轮时，应切断总电源，同时安装前应检查砂轮片是否有裂纹，若肉眼不易辨别，可用坚固的线把砂轮吊起，再用一根木头轻轻敲击、静听其声。（金属声则优、哑声则劣）。 3、砂轮机必须有牢固合适的砂轮罩，托架距砂轮不得超过5mm，否则不得使用。 4、安装砂轮时，螺母上的不得过松、过紧，在使用前应检查螺母是否松动。 5、砂轮安装好后，一定要空转试验2～3分钟，看其运转是否平衡，保护装置是否妥善可靠，在测试运转时，应安排两名工作人员，其中一人站在砂轮侧面开动砂轮，如有异常，由另一人在配电柜处立即切断电源。以防发生事故。 6、凡使用者要戴防护镜，不得正对砂轮，而应站在侧面。使用砂轮机时，不准戴手套，严禁使用棉纱等物包裹刀具进行磨削。 7、使用前应检查砂轮是否完好（不应有裂痕、裂纹或伤残），砂轮轴是否安装牢固、可靠。砂轮机与防护罩之间有无杂物，是否符合安全要求，确认无问题时，再开动砂轮机。 二、使用中注意事项 1、开动砂轮时必须40～60秒钟转速稳定后方可磨削，磨削刀具时应站在砂轮的侧面，不可正对砂轮，以防砂轮片破碎飞出伤人。 2、在同一块砂轮上，禁止两人同时使用，更不准在砂轮的侧面磨削，磨削时，操作者应站在砂轮机的侧面，不要站在砂轮机的正面，以防砂轮崩裂，发生事故，同时不允许戴手套操作，严禁围堆操作和在磨削时嘻笑与打闹。 3、磨削时的站立位置应与砂轮机成一夹角，且接触压力要均匀，严禁撞击砂轮，以免碎裂，砂轮只限于磨刀具、不得磨笨重的物料或薄铁板以及软质材料(铝、铜等)和木质品。 4、磨刃时，操作者应站在砂轮的侧面或斜侧位置，不要站在砂轮的正面，同时刀具应略高于砂轮中心位置。不得用力过猛，以防滑脱伤手。 5、砂轮不准沾水，要经常保持干燥，以防湿水后失去平衡，发生事故。 6、不允许在砂轮机上磨削较大较长的物体，防止震碎砂轮飞出伤人。 7、不得单手持工件进行磨削，防止脱落在防护罩内卡破砂轮。 三、使用后注意事项 1、必须经常修整砂轮磨削面，当发现刀具严重跳动时，应及时用金刚石笔进行修整。 2、砂轮磨薄，磨小，使用磨损严重时，不准使用，应及时更换，保证安全。
1 磨削表面残余应力的形成机理 塑性凸出效应的影响 磨削时，由于磨粒切刃具有大的负前角，变形区的塑性变形非常严重，在磨粒刃尖前方区域将形成复杂的应力状态。在磨粒切刃刚走过的表面部分上，沿表面方向出现塑性收缩、而在表面的垂直方向出现拉伸塑性变形——这就是塑性凸出效应，结果磨削表面出现残余拉应力。 挤光作用的影响 在切削加工过程中，刀具和工件之间会产生作用力。垂直于被加工表面的作用力和由此产生的摩擦力一起对被加工表面产生挤光作用。当刀刃不锋利或切削条件恶劣时，挤光作用的影响更为明显，挤光作用会使零件表面产生残余压应力。 热应力的影响 磨削时，磨削表面层在磨削热的作用下产生热膨胀，而此时基体温度较低，磨削表面层的热膨胀受到基体的限制而产生压缩应力。当表面层的温度超过材料的弹性变形所允许的温度时，表面层的温度下降至与基体温度一致时，表面层产生残余拉应力。 磨削液冷却效应 磨削过程中，由于磨削液的使用，磨削表面层在冷却过程中会产生一个降温梯度，它与热应力的影响刚好相反，它可减缓由热应力造成的表面残余拉应力。 磨削过程中，除了上述影响残余应力的因素外，还有表面层的二次淬火及表层的回火现象。 2 磨削表面残余应力数学模型的建立 通过上述分析可知，影响磨削表面残余应力的主要因素可归纳为：磨削力、磨削温度和磨削液的冷却性。力和温度是磨削过程中产生的两种磨削现象，直接对残余应力产生影响；而磨削液对残余应力的影响，一方面是通过表面的降温过程直接产生的，另一方面是通过对力和温度的影响间接产生的。本文试图通过对力和温度的试验数据，以及磨削表面二维残余应力
测试数据的数学处理，给出一种反映力、温度和磨削液的冷却性能与表面残余应力关系的数学模型。数学模型中应包括上述影响磨削表面残余应力的因素，即 σRT=σF+σR+σL 式中：σRT——磨削表面残余应力 σF——磨削力的影响 σR——磨削温度的影响 σL——磨削液冷却性能的影响 1) 磨削力与残余应力关系的数学模型 首先依据图1所示的模型来分析残余应力与塑性变形之间的关系。图1a为自由状态下的两个弹簧，图1b为两个弹簧被放入刚性板之间的状态。根据平衡条件可得出 N=k1k2(l1-l2)/(k1+k2) 式中：N——两个弹簧被放入刚性板后弹簧的内力 l1、l2——两个弹簧在自由状态下的长度 k1、k2——两个弹簧的弹性系数 l1-l2可看作是本文意义上的塑性变形。从上式中可得出，内力与塑性变形呈正比，即残余应力与塑性变形呈正比。 图1 残余应力与塑性变形关系模型 图2为应力σ与应变ε关系的简化模型。从图中可知 εB=(σB-σS)/E1+εSε＇A=εB/E
砂轮选择及诺顿砂轮介绍 砂轮选择在磨削中的重要性 磨削加工一般作为工件加工的终工序，其任务就是要保证产品零件能达到图纸上所要求的精度和表面质量。磨削表面粗糙度与零件精度有密切关系，一定的精度应有相应的表面粗糙度。一般情况下，对尺寸要进行有效的控制，则粗糙度Ra值应不超过尺寸公差的八分之一，磨削表面粗糙度对零件使用性能的影响是：表面粗糙度值越小，则零件的耐磨性，耐蚀性，耐疲劳性越好。反之则相反。因此，在磨削加工中，必须注意降低表面粗糙度。影响磨削加工表面粗糙度的主要工艺因素中砂轮粒度对其有显著影响，砂轮粒度越细，同时参与磨削的磨粒就越多，则磨削表面粗糙度就越低。一般磨削时取46～80号粒度的砂轮，精磨时应选用150～240号粒度的砂轮，镜面磨削时应选用W10～W7粒度的树脂石墨砂轮，可获得较好的工件表面粗糙度。 近年来随着新技术的开发应用，高精度磨削技术的发展，使磨削尺寸达到0.1～0.3μm，表面粗糙度达到0.2～0.05μm，磨削表面变质层和残留应力均甚小，明显提高的加工质量。成形磨削，特别是高精度的成形磨削，经常是生活中的关键问题。成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮必须同时具有良好的自砺性和形廓保持性，而这二者往往是有矛盾的。二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度。因而为了提高磨削的效率和精度，特别是对于难加工材料的高效精加工，高效和强力磨削采用了CBN砂轮，使得强力磨突破传统磨削的限制，生产率成倍提高，有些零件的毛坯不需要经过粗加工，可直接磨削成为成品，这不仅提高了加工效率，同时还提高了加工质量。如SG磨料。它是一种新颖的陶瓷氧化铝磨料，以纯刚玉为原料，将其在水中与氧化镁之类媒介结合，产生块状胶凝物，干燥之后形成脆性物体。再将其碾碎至所需粒度，在1300℃到1400℃到温度下烧结而成。其硬度大大高于普通氧化铝，且韧性好，因此可以在较高速度和较大载荷条件下运转，金属磨除率比普通氧化铝高三倍以上。它最大的优点是磨削区温度低，砂轮始终具有锋利的磨削刃，砂轮形状保持性好、时间长。立方氮化硼磨削。它是一种坚硬而耐磨的磨料，并具有高的导热性和耐化学侵蚀等优异的性质。最新一代的磨料是以尖锐、高强和可用于无支撑切削为特征的，这些特征可降低磨削加工过程中的磨削力，从而减少对工件的损伤。 实际上，对磨料合成条件控制得严格与否将会直接影响到磨粒的最终晶型和包括强度、热稳定性和断裂特征在内的物理性质，从而影响到它的使用性能。如De Beers公司生产的
砂轮机安全操作规程规范 一、使用前准备 1、砂轮机要有专人负责，经常检查，以保证正常运转。 2、更换新砂轮时，应切断总电源，同时安装前应检查砂轮片是否有裂纹，若肉眼不易辨别，可用坚固的线把砂轮吊起，再用一根木头轻轻敲击、静听其声。（金属声则优、哑声则劣）。 3、砂轮机必须有牢固合适的砂轮罩，托架距砂轮不得超过5mm，否则不得使用。 4、安装砂轮时，螺母上的不得过松、过紧，在使用前应检查螺母是否松动。 5、砂轮安装好后，一定要空转试验2～3分钟，看其运转是否平衡，保护装置是否妥善可靠，在测试运转时，应安排两名工作人员，其中一人站在砂轮侧面开动砂轮，如有异常，由另一人在配电柜处立即切断电源。以防发生事故。 6、凡使用者要戴防护镜，不得正对砂轮，而应站在侧面。使用砂轮机时，不准戴手套，严禁使用棉纱等物包裹样品进行磨削。 7、使用前应检查砂轮是否完好（不应有裂痕、裂纹或伤残），砂轮轴是否安装牢固、可靠。砂轮机与防护罩之间有无杂物，是否符合安全要求，确认无问题时，再开动砂轮机。 二、使用中注意事项 1、开动砂轮时必须40～60秒钟转速稳定后方可磨削，磨削刀具时应站在砂轮的侧面，不可正对砂轮，以防砂轮片破碎飞出伤人。 2、在同一块砂轮上，禁止两人同时使用，更不准在砂轮的侧面磨削，磨削时，操作者应站在砂轮机的侧面，不要站在砂轮机的正面，以防砂轮崩裂，发生事故，同时不允许戴手套操作，严禁围堆操作和在磨削时嘻笑与打闹。 3、磨削时的站立位置应与砂轮机成一夹角，且接触压力要均匀，严禁撞击砂轮，以免碎裂，砂轮不得磨笨重的物料或薄铁板以及软质材料(铝、铜等)和木质品。 4、磨样时，操作者应站在砂轮的侧面或斜侧位置，不要站在砂轮的正面，同时样品应略高于砂轮中心位置。不得用力过猛，以防滑脱伤手。 5、砂轮不准沾水，要经常保持干燥，以防湿水后失去平衡，发生事故。 6、不允许在砂轮机上磨削较大较长的物体，防止震碎砂轮飞出伤人。 7、不得单手持工件进行磨削，防止脱落在防护罩内卡破砂轮。 三、使用后注意事项 1、必须经常修整砂轮磨削面，当发现样品严重跳动时，应及时用金刚石笔进行修整。 2、砂轮磨薄，磨小，使用磨损严重时，不准使用，应及时更换，保证安全。 3、磨削完毕，应关闭电源，不要让砂轮机空转，同时要应经常清除防护罩内积尘，并定期检修更换主轴润滑油脂。
磨削用量的选择 磨削用量包括砂轮速度vs、工件速度vw、纵向进给量fa、背吃刀量ap和光磨次数等。磨削用量对磨削加工质量和生产率等有很大影响，其影响可见表1-1. 磨削用量生产率表面粗糙度烧伤磨削力砂轮磨耗磨削厚度几何精度vs ↗↗↘↗↘↘↘↗vw ↗↗↗↘↗↗↗↘fa ↗↗↗↘↗↗↗↘ap ↗↗↗↗↗↗↗↘ 光磨次数↗↘↘↗↘↗↘↗ 一、砂轮速度的选择 砂轮速度低，砂轮磨损严重，生产率低；砂轮速度过高，磨粒切削刃锋利程度易下降，也容易烧伤工件。砂轮速度与表面粗糙度值得关系如图1-1所示。 该关系图形成条件是：工件材料45钢、调质250HBS、切入磨削、磨具PA80MV、速度比q=60、磨削液为%的69-1乳化液。 由图可知，随着砂轮速度提高，表面粗糙度值降低，但应注意防止磨削颤振。一般外圆和平面磨削，使用陶瓷结合剂砂轮，砂轮速度在30~50m/s之间；内圆磨削及工具磨削一般砂轮速度在（18~30）m/s。随着磨削技术的发展，砂轮速度已提高到60~80m/s，有的已超过100m/s。 图1-1 砂轮速度与表面粗糙度的关系 二、工件速度的选择 工件速度，对外圆或内孔磨削是指工件的线速度，平面磨削时指工作台运动速度。工件速度vw与砂轮速度vs有关，但较其要小得多。若二者速度比为q（q=vs/vw），则 外圆磨削 q=60~150 内圆磨削 q=40~80 普通磨削vw一般为10~30m/min，工件速度选择条件见表1-2. 序号主要因素选择条件 1速度比q 砂轮速度越高，工件速度越高；反之，前者越低，后者亦越低 2砂轮的形状和硬度直径砂轮直径越小，则工件速度越低 硬度 1、对于硬度高的砂轮，选择高的工件速度 2、硬度低的砂轮，工件速度宜低 3工件的性能和形状工件硬度1、工件硬度高时，选用高的工件速度 2、工件硬度低时，选用低的工件速度
XX大学2014学年秋季学期研究生课程考试 课程名称：制造工艺及刀具课程编号： 论文题目: 砂轮的修整及其应用的研究综述 研究生姓名: 学号: 论文评语: 成绩: 任课教师: 评阅日期:
砂轮的修整方法及其应用的研究综述 概要：本文介绍了CBN砂轮的性质、特点，以及在磨削中的修整和使用条件，从理论和实践上，向读者介绍CBN砂轮的磨削参数和应注意的事项，并对可能遇到的问题进行了分析。 关键词：CBN砂轮；修整（修型和修锐）。 Review on the research of wheel dressing process and its application (School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract:Content summary: describes the nature, characteristics of CBN grinding wheel in grinding, and the dressing and the conditions of use, from the theory and the practice, introduces the reader to the CBN wheel grinding parameters and the matters needing attention, and the possible problems are analyzed. Keywords：CBN, grinding wheel, dressing(repair and dressing) . 1．引言 CBN砂轮以其优良的磨削性能和磨削表面质量在高速、超高速磨削、难加工材料的高性能磨削、高效成型磨削等加工领域获得了广泛应用。在磨削过程中,由于磨削力和磨削区域高温、粘附等作用,砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化;同时,砂轮工作表面的磨粒会因不均匀磨损而失去正确的原始几何形状;此外,由于高速磨削的磨屑非常细小,很容易堵塞砂轮工作表面空隙。为使CBN砂轮始终保持良好的磨削状态,在磨削过程中必须对砂轮进行修整。CBN砂轮的整形、修锐技术是CBN砂轮应用领域一个相当重要的研究课题。 CBN砂轮的修整可分为整形和修锐两个步骤。整形是通过改变砂轮的宏观形状,使砂轮达到要求的几何形状和尺寸精度,并使磨粒尖端微细破碎形成锋利的磨刃;修锐则是通过去除砂轮磨粒间的结合剂,使磨粒凸出结合剂表面,形成必要的容屑空间,使砂轮具有最佳磨削能力。根据具体情况,整形和修锐可统一进行或同时完成,也可分步进行。 2． CBN砂轮的整形方法 CBN砂轮的整形方法较多,常用的有车削整形法、滚压整形法、磨削整形法、电加工整形法等,近年来又出现了激光整形法。 2.1 车削整形法 车削法是采用单颗粒金刚石笔、粉末冶金金刚石笔或金刚石修整片等整形工具车削砂轮,以达到整形目的。 2.1.1单颗粒金刚石笔整形 单颗粒金刚石笔具有极高硬度和良好的耐磨性,因此常用于陶瓷结合剂或树脂结合剂CBN 砂轮的修整。金刚石笔的尖端由于受到热和力的集中连续作用,磨损剧烈,因此修整时应通过合理供给冷却液进行充分冷却。采用单颗粒金刚石笔修整陶瓷结合剂CBN砂轮后,砂轮表面状态不易达到磨削加工要求,容屑空间较小,切削刃较宽,磨削刃不锋利,若直接用于磨削,初期磨削力和磨削温度均较大,容易出现磨削烧伤和振纹,因此必须用油石对修整后的砂轮表面进行合理