CBN及CBN砂轮磨削技术参数优化
CBN（Cubic Boron Nitride）是继人造金刚石问世之后，于1957年，由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。我国在1966年试制成功CBN，至今已有四十余年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石，除了高硬度、高耐磨性、低摩擦系数等性质外，还具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。它和金刚石用于加工硬而脆的非铁系材料相互补充，使超硬材料的应用范围大大拓宽。和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点，可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。在汽车、压缩机、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应
用。
1 CBN的性质
1-1 CBN的晶体结构
六方氮化硼（hBN）经高温高压合成，晶体结构由层状转变为立方结构，密度由2.25g/cm3增加到3.48g/cm3，
各种性质都发生了突变。
1-2 CBN的主要特性
在将CBN作研磨材料使用时，我们主要关注CBN的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
1-2-1 硬度
CBN的硬度仅次于金刚石，而远高于其它普通磨料。高的硬度意味着切削能力更强、更锋利。
1-2-2 耐磨性
CBN有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损，保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特
性之一。
1-2-3 抗压强度
CBN的抗压强度很高，这意味着在高强度、大去除量磨削等恶劣条件下使用时，它能保持颗粒完整而不易
破碎，因而使CBN磨具寿命更长。
1-2-4 导热性
CBN有良好的导热性，在磨削时可实现冷切削。从而大大减少被磨工件烧伤的可能性。
另外，CBN还有高的热稳定性和较低的热膨胀系数。特别是CBN与铁、碳没有明显的化学亲和力，决定着它在磨削铁族金属时的价值。而金刚石在一定温度下与铁发生化学反应而使其结构破坏，这就是金刚石不
能加工铁族金属材料的原因。
由于CBN和金刚石某些性质的不同，它们加工材料的范围也不同。
CBN适合加工的材料：工具钢、轴承钢、合金钢、超级合金钢、铸铁等。
金刚石适合加工的材料：硬质合金、有色金属、玻璃、陶瓷、金属陶瓷、铸铁等。
2 CBN磨具的特征
CBN磨具是用不同类型的结合剂将CBN磨料粘接在一起并制成一定形状的一种工具。按结合剂类型、磨具的形状和用途的不同，可将CBN磨具分为不同的品种。
CBN磨具的特征是由其形状、尺寸、CBN磨料粒度、浓度、结合剂类型和使用速度等参数来描述的。
2-1 CBN磨料
国内外CBN磨料有许多牌号，可根据需要进行选择。
2-2 结合剂类型
CBN磨具常用的结合剂有树脂、金属、陶瓷和电镀四种。它们的特性及应用范围各不相同。
2-3 浓度
根据规定，磨料在磨具中浓度为100%时，每cm3含4.4克拉（0.88克）的磨料，此值相当于体积25%。浓
度代号规定见下表。
浓度代号规定
代号
磨料含量（克拉/立方厘米）
浓度
25 1.1 25%
50 2.2 50%
75 3.3 75%
100 4.4 100%
150 6.6 150%
200 8.8 200%
2-4 形状尺寸
按GB/T6409.2-1996标准可分为平行、杯形、碗形、碟形、磨头、油石等形状。磨具的主要形状及其代号
可查阅有关标准。
2-5 标记
磨具的标记按GB/T6409.1-1994标准规定进行标记。
3 CBN磨削系统
CBN磨具是一种工具。它只有通过合理的磨削工艺、依靠磨床的优越性能，才能最大地发挥作用。在研究和应用CBN磨削技术时，必须把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷却、磨削工艺等因素纳入一个系统里来
进行优化，才能获得最佳的技术和经济效果。
下面简述CBN磨削技术的几个重要影响因素。
3-1 CBN磨具
在制造和选择磨具时主要考虑下面四个方面因素的影响。
3-1-1 结合剂
在CBN磨具的四种结合剂中，以陶瓷结合剂的CBN磨具发展最快。在世界范围内，陶瓷CBN磨具的比例已上升到50%以上，呈迅速增长之势。这是由于陶瓷CBN磨具磨削效率高，形状保持性好，耐用度高，易于修整，砂轮使用寿命长，因而成为高效、高精度磨削的首选磨具。
3-1-2 磨料选择
磨削时，磨料是磨具中的主体，它的性能好坏直接影响着磨削的效果。不同牌号的CBN磨料，因制造工艺的不同，其晶体形态、颗粒形状也各不相同，它们各自具有不同的强度、热稳定性、耐化学侵蚀性和破碎特性。应根据工艺和使用要求选择不同牌号的磨料。需要指出的是，CBN磨料在高温下易与水发生化学反应而使其结构受到破坏，这是在选择磨削液时必须要考虑的因素。
3-1-3 浓度
砂轮浓度的高低表示了在磨削时砂轮工作面上参与磨削的磨粒数的多少。高浓度可带来高的磨削比，还可降低工件表面粗糙度，但同时会增加磨削力和产生较高的磨削热。
3-1-4 硬度
磨具的硬度等级表示了结合剂对磨料把持力的大小，它是制造商工艺控制的重要指标，也是用户选择磨具性能的主要参数。国内目前的CBN砂轮还未制订出硬度检验的统一标准。
3-2 工件
工件材料、硬度、磨除余量、磨削质量要求（表面粗糙度，尺寸精度、形位公差等）是系统中需要考虑的
重要因素。它直接影响着参数的选择。
3-3 磨床
磨床是磨削体系的中心，磨床的性能对磨削效果有最重要的影响，对CBN磨削来说尤其如此。
3-3-1高速度
提高砂轮工作线速度，可明显提高磨削效率和磨削比，提高砂轮耐用度和工件表面质量。80-125m/s的使
用速度已成为目前国内进口的CBN专用磨床基本特征之一。在条件允许的情况下，尽可能使用高的速度是
提高CBN磨削的技术性和经济性的重要前提。
3-3-2 高刚性的抗振性
高速磨削和CBN砂轮磨削的特点，要求机床主轴和整体要具有高的刚性和良好的抗振性。从而保证磨削工件的精度和表面质量，这是CBN高速磨削技术中对磨床的基本要求。不具备这样的条件，在使用CBN砂轮时，要想获得更高的金属去除量，工件的几何精度和表面质量就会变差。波纹是常见的表面质量缺陷，它是由振动产生的。可引起振动的原因之一是机床刚性低、抗振性差或砂轮参数设计不合理造成磨削力过大。
3-4 修整
使用金刚石滚轮修整，不仅可提高修整效率，更重要的是可获得较好的砂轮形貌。使用其它修整工具，很难完成对高硬度砂轮表面的修整。修整装置的进给精度要高，每次进给量应能达到微米级。过量的修整及不合理的修整工艺既影响磨削质量又会大大减少砂轮使用寿命。
3-5 冷却
磨削中，90%以上的能量转化为热能，这些热必须被冷却液最大限度地吸收并带走，否则工件就会产生烧伤。对CBN砂轮来讲，还要考虑CBN磨料与水在高温下所产生的化学反应对磨料的破坏。正确选择冷却液种类和冷却工艺参数，往往会收到事半功倍的效果。实验结果显示，使用不同冷却液，会使砂轮的磨削比相差
几倍甚至十几倍。
3-6 磨削工艺
切深、进刀速度、工件转速、磨削电力和时间等磨削参数应根据不同的磨削条件和要求进行调整。
磨削效率、磨削质量和磨削成本等磨削效果是相互制约的，只有综合考虑上述因素和充分优化各项磨削技
术参数，才可使它们在更高的水平上达到平衡
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。
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。 （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 。 表1 常用磨料
2、粒度及其选择 粒度指磨料颗粒的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如 60 # 粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有 60 个孔眼的筛网，而不能通过每英寸 70 个孔眼的筛网。120# 粒度说明能通过每英寸长有120 个孔眼的筛网。 对于颗粒尺寸小于40μm（微米，1毫米=1000微米）的磨料，称为微粉。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（ W ）。各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。 磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值较大，应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大，磨削深度较大，砂轮不易堵塞和发热。精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选取较细磨粒。一般来说，磨粒越细，磨削表面粗糙度越好。不同粒度砂轮的应用见表3 。 表3 不同粒度砂轮的使用范围 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。
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。
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
砂轮的特性与选择 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、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （1）磨料 磨料是砂轮的主要组成部分，它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。常用磨料代号、特点及应用范围简表6.6 表6.6 常用磨料代号、特性及适用范围 （2）粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于40 μ m 的磨料，称为磨粒。用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸
小于40 μ m的磨料，称为微粉。用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20 μ m。 砂轮的力度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削脆而硬材料时，则选用较细的磨粒。粒度的选用见表6.7。 表6.7 磨料粒度的选用 （3）结合剂 结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性极耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。常用结合剂的种类、性能及适用范围见表6.8。 表6.8常用结合剂的种类、性能及适用范围 （4）硬度 砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示砂轮容易脱落。砂轮的硬度等级见表6.9。 表6.9 砂轮的硬度等级及代号
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
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 表面质量要求公不高，而磨削效率应尽量提高，所以应选用粒度较粗的砂轮。对于外圆磨削，在通 常情况下，30#~36#勺磨粒可达^ 5?V6的光洁度，46#?6 0#可达▽??▽ 9，80#?120#可达^ 9 以上的光洁度。 2、砂轮和工件的接触面积大，粒度应粗一些，以减少发热量。举如用端面磨削平面的砂轮粒度应比用圆周磨削平面的砂轮粒度较粗些。 3、磨削导热性差的材料或容易发热变形和烧伤的工件时，粒度应较粗些。 4、磨韧性金属和软金属（如黄铜、紫铜、软青铜等）时，砂轮易被堵塞，应选用粒度较粗的砂轮；相反，磨硬度高的工件材料（硬质合金除外）应当用粒度较细的砂轮。 结合剂的选择主要与磨削方式。加工表面质量要求有关，选择的基本原则如下： 1、在绝大多数磨削工序中，如内圆、外圆、平面、齿轮、螺纹磨削以及刃磨刀具等，一般都采用陶瓷结合剂砂
砂轮的种类与性能特点 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多数控刀具、磨具、砂轮、磨床展示，就在深圳机械展。 砂轮是磨削的主要工具，它是由磨料和结合剂构成的多孔物体。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削加工的精度、粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此，必须根据具体条件选用合适的砂轮。 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 。 表1 常用磨料
注：括号内的代号是旧标准代号。 （2 ）粒度及其选择 粒度指磨料颗料的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如60 # 粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有60 个孔眼的筛网，而不能通过每英寸70 个孔眼的筛网。微粉用显微测量法分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（W ）。
各种粒度号的磨粒尺寸见表2 。 注：比14 # 粗的磨粒及比W3.5 细的微粉很少使用，表中未列出。 磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。 粗磨时，磨削余量大，要求的表面粗糙度值较大，应选用较粗的磨粒。因为磨粒粗、气孔大，磨削深度可较大，砂轮不易堵塞和发热。精磨时，余量较小，要求粗糙度值较低，可选取较细磨粒。一般来说，磨粒愈细，磨削表面粗糙度愈好。 表3 不同粒度砂轮的使用范围
（3 ）结合剂及其选择砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用的结合剂种类、性能及用途见表4 。
砂轮使用的选择
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。
平面磨床磨削砂轮的选择 砂轮磨具是磨削加工不可缺少的一种工具，砂轮选择合适与否，是影响磨削质量，磨削成本的重要条件。本公司生产一系列的平面磨床，需配置不同的砂轮来适应各种工件的平面加工。为方便用户及本公司设计、工艺人员选择，本文针对平面磨床磨削砂轮的选择，常用不同工件材料的砂轮选择进行汇总，以供大家使用参考（见附表）。 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。 单晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、高钒高速钢等韧性大、硬度高的材料及易变形烧伤的工件。 微晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、轴承钢和特种球墨铸铁等，用于成型磨，切入磨，镜面磨削。 锆刚玉砂轮：适于磨削奥氐体不锈钢、钛合金、耐热合金，特别适于重负荷磨削。 2. 粒度的选择主要取决于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率。 粒度是指磨料的颗粒尺寸，其大小则用粒度号表示（见表1）。 用粗粒度砂轮磨削时，生产效率高，但磨出的工件表面较粗糙；用细粒度砂轮磨削时，磨出的工件表面粗糙度较好，而生产率较低。在满足粗糙度要求的前提下，应尽量选用粗粒度的砂轮，以保证较高的磨削效率。一般粗磨时选用粗粒度砂轮，精磨时选用细粒度砂轮。 当砂轮和工件接触面积较大时，要选用粒度粗一些的砂轮。例如，磨削相同的平面，用砂轮的端面磨削比用砂轮的周边磨削选的粒度要粗些。 不同粒度的砂轮其适用范围（见表2）。 3. 硬度的选择主要取决于被磨削的工件材料、磨削效率和加工表面质量。 硬度是指砂轮在外力作用下磨粒脱落的难易程度,为了适应不同工件材料磨加工的要求,制造砂轮时分成不同硬度的等级（见表3）。 砂轮选得过硬，磨钝的磨粒不易脱落，砂轮易堵塞，磨削热增加，工件易烧伤，磨削效率低，影响工件表面质量；砂轮选得过软，磨粒还在锋利时就脱落，增加了砂轮损耗，易失去正确的几何形状，影响工件精
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
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
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
磨削加工教案 一、教学目的及要求 1．了解磨床的类型、运动和磨削方法。 2．能独立操作平面磨床磨削平面。 3．在指导人员的指导下操作外圆磨床磨削外圆、外圆锥面。 4．遵守磨削加工安全操作规程。 二、教学进程（总时间0.5天） 三、教具 1．磨床液压传动示教系统。 2．零件图纸。 3．轴类工件，长方体、正方体、六方体等工件，千分尺，表面粗糙度比较块。 4．磨削加工工艺方法挂图。 磨削加工讲授内容 一、磨削的工艺特点及应用 磨削加工是零件精加工的主要方法。磨削时可采用砂轮、油石、磨头、砂带等作磨具，而最常用的磨具是用磨料和粘结剂做成的砂轮。通常磨削能达到的精度为IT7~IT5，表面粗糙度Ra值一般为0.8~0.2μm。 磨削的加工范围很广，不仅可以加工内外圆柱面、内外圆锥面和平面，还可加工螺纹、花键轴、曲轴、
齿轮、叶片等特殊的成形表面。 从本质上来说，磨削加工是一种切削加工，但和通常的车削、铣削、刨削等相比却有以下的特点：1．磨削属多刃、微刃切削 砂轮上每一磨粒相当于一个切削刃，而且切削刃的形状及分布处于随机状态，每个磨粒的切削角度、切削条件均不相同。 2．加工精度高 磨削属于微刃切削，切削厚度极薄，每一磨粒切削厚度可小到数微米，故可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度值。 3．磨削速度大 一般砂轮的圆周速度达2000~3000m/min，目前的高速磨削砂轮线速度已达到60~250m/s。故磨削时温度很高，磨削区的瞬时高温可达800~1000℃，因此磨削时必须使用切削液。 4．加工范围广 磨粒硬度很高，因此磨削不但可以加工碳钢、铸铁等常用金属材料，还能加工一般刀具难以加工的高硬度、高脆性材料，如淬火钢、硬质合金等。但磨削不适宜加工硬度低而塑性大的有色金属材料。 磨削加工是机械制造中重要的加工工艺，已广泛用于各种表面的精密加工。许多精密铸造成形的铸件、精密锻造成形的锻件和重要配合面也要经过磨削才能达到精度要求。因此，磨削在机械制造业中的应用日益广泛。 二、砂轮 1．砂轮的组成 砂轮是由磨料和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体，由磨粒、结合剂和气孔三部分组成。砂轮磨粒暴露在表面部分的尖角即为切削刃。结合剂的作用是将众多磨粒粘结在一起，并使砂轮具有一定的形状和强度，气孔在磨削中主要起容纳切屑和磨削液以及散发磨削液的作用。 2．砂轮特性 1）磨料 磨料是砂轮的主要成分，它直接担负切削工作，应具有很高的硬度和锋利的棱角，并要有良好的耐热性。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系三种，其代号、性能及应用详见下表。 常用磨料的代号、性能及应用 2）粒度
砂轮的特性要素及选择标准 由和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的多孔体。磨料、结合剂和气孔构成了砂轮的组成三要素。砂轮的性能取决于磨料、粒度、结合剂、硬度和组织5个参数。 1.磨料 承担切削任务，具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和韧性，并有较锋利的棱角。 常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨科系三类。 氧化物系磨料的主要成分是A1203，由于它的纯度不同和加入金属元素不同，而分为不同的品种。 碳化物系磨料主要以、等为基体，也是因材料的纯度不同而分为不同品种。超硬磨料系中主要有人造金刚石和立方氮化硼。立方氮化硼是一种很有前途的磨料。耐热性(1400℃)比金刚石(800℃)高出许多，而且对铁元素的化学惰性高，所以特别适合于磨削既硬又韧的钢材。 2.粒度 粒度表示磨粒的大小程度。以磨粒刚能通过的筛网的网号来表示磨粒的粒度。以每英寸长度上筛孔的数目表示粒度号，粒度号越大，颗粒越小；尺寸小于40μm的微粉，用其实际尺寸前加W 表示粒度号。我国新标准中采用米制单位，磨粒的大小统一以磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示。 选择原则： （1）精磨用颗粒较细的磨粒；
（2）粗磨用颗粒较粗的磨粒； （3）高速磨削用颗粒较粗的磨粒； （4）当工件材料软、塑性大和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，也可采用较粗的磨粒，精磨或磨硬脆性材料选用细磨粒。3.结合剂 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。常用的砂轮结合剂有： 1）陶瓷结合剂(代号V) 是由粘土、长石、滑石、硼玻璃和硅石等陶瓷材料配制而成。特点是化学性质稳定，耐水、耐酸、耐热和成本低，但较脆。除切断砂轮外，大多数砂轮都是采用陶瓷结合剂。它所制成的砂轮线速度一般为35m／s。 2）树脂结合剂(代号B) 其成分主要为酚醛树脂，但也有采用环氧树脂的。树脂结合剂的强度高，弹性好，故多用于高速磨削、切断和开槽等工序。但是树脂结合剂的耐热性差，当磨削温度达200—300℃时，它的结合能力便大大降低。利用它强度降低时磨粒易于脱落而露出锋利的新磨粒(自砺)的特点，在一些对磨削烧伤和磨削裂纹特别敏感的工序(如磨薄壁件、超精磨或刃磨硬质合金等)都可采用树脂结合剂。 3）橡胶结合剂(代号R)