磨削加工是一種曆史悠久、應用廣泛的金屬切削方法。在國內（nèi），目前主要應用在傳（chuán）統刀具難以切削的硬質材料（liào）以及精度、表麵質量要求高的零件的加工。隨著大量新材料的出現和應用以及科學技術發展所帶來的（de）對零件精度、質量的新要求，磨削加工（gōng）應用的增長幅（fú）度（dù）遠超過其（qí）他傳統加工方法。在國外，磨削加工已（yǐ）廣泛地應用在毛坯直接（jiē）加（jiā）工，在很多方麵取代了傳統的切（qiē）削方法，磨（mó）床的數量也達到（dào）機床總數（shù）的60％左右。磨削加工中（zhōng），不僅磨粒的尺寸、形狀和分布對加工起著重要作用，往往在加工韌性金屬時，出現砂輪的（de）急劇堵塞（sāi）鈍化，導（dǎo）致砂輪壽命過早結束，要避免砂輪堵塞鈍（dùn）化和由此產生的不利影響，研究砂輪的堵塞機理、過程（chéng）十分有必要。

     一、磨屑的形成（chéng）

     磨削過程是一個複雜的多因素、多變量（liàng）共同作用的過程，其目的是通（tōng）過切除一定量的工件材料獲得較高表麵質量（liàng）和精（jīng）度。砂輪是一個由磨料、結合劑經壓坯（pī）、幹（gàn）燥、燒結而成的疏鬆體，其中（zhōng）的單個磨粒就是一把微小的切削刃（rèn），有很大的負前角和刃口鈍圓半徑。高速運動（dòng）的磨（mó）粒經過滑擦、耕犁後切入工件。切削層材料有明顯的沿剪切麵滑移後形成的短而薄的切屑，這些磨屑（xiè）在磨削區內（nèi）被加熱到很高的溫度(如（rú）中碳鋼材料可達到1200K以上)，然後被氧化和熔化，隨後固化成微（wēi）粒球體（tǐ），在球體麵上還（hái）有某（mǒu）些叉枝，這種球狀磨屑是一種主要磨屑形（xíng）式。磨削不鏽鋼時，通過掃描電子顯微鏡，發現大量球狀磨屑，當然還伴隨著帶狀、節（jiē）狀磨屑以（yǐ）及灰燼（jìn），這些磨屑有不少部分將會填充到砂輪氣孔中，依附在磨料的四周，引起砂輪（lún）的堵塞，導致磨削精度下降，燒（shāo）傷工件，縮短（duǎn）砂輪壽命。由於陶瓷結（jié）合劑的把持性比較好，很好的過度了磨料層和路基的粘合力，陶瓷結合劑金剛石砂輪在濕磨的情況下磨屑堵塞出現的概率很小。在（zài）今天的機（jī）械（xiè）加工中陶瓷結合（hé）劑金（jīn）剛石扮（bàn）演著重要的角色（sè）。勝創超硬材料推薦您使用陶瓷結合劑金剛石刀磨砂輪、陶瓷金剛石磨鑽石（shí）砂輪和粗磨金剛石複合片用的陶瓷結合劑金剛石砂輪。

     二、砂輪（lún）堵塞的類型和機理

     砂輪堵塞（sāi）的類型有嵌入型、依附型、粘著型、混合型。

     嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂輪工作表麵氣孔處的堵塞狀態。依附型堵塞是磨粒靠暫時的力量依附在（zài）磨粒（lì）切削刃的後（hòu）刀麵上的（de）一種堵（dǔ）塞狀況。粘著型堵塞是指磨削熔化（huà）後粘附在（zài）磨粒凸出切削刃（rèn）的四周或粘結劑上。混合型堵塞是以上（shàng）三種類型在某一（yī）微（wēi）小部位的（de）集合或層集。

     嵌入型和依附型堵塞的機理

     嵌入型（xíng）和依附型堵塞屬於磨屑機械性地填充在砂輪空（kōng）隙中產生的堵塞現（xiàn）象（xiàng）。填充的動力來自兩個方麵（miàn），一個是外來（lái）的，一個是內在（zài）的，涉及到物理、電、熱等方（fāng）麵的因（yīn）素。

     外來因素：磨削加工有一個很重要的特點，徑向磨削分力Fy大於切向分力Fz，Fy/Fz≥2～10，工件材料愈硬，塑性愈小，Fy/Fz比值愈大，這樣磨削區的磨屑在強大的正壓力作用下，被機械地擠進砂輪表麵的空隙裏。從微（wēi）觀上分析，磨屑是沿磨粒前麵滑出，磨粒前麵的局部區域堆（duī）積著數層磨屑，在磨粒的後麵（miàn），由於（yú）砂輪高速旋轉的作用，形成一個氣流旋渦區，旋渦區（qū）的空氣壓力（lì）顯著減小，在負壓作用下，使部分（fèn）磨屑依附（fù）在磨粒（lì）的後麵，形（xíng）成磨粒後刀麵的依附性堵塞，依（yī）附物多數是灰燼和（hé）微粒。

     靜電場的作用：砂輪（lún）與工件的相對速（sù）度是V砂（shā）遠大於V工，普通磨床的V秒=3～50m/s，我國高（gāo）速磨床磨削速度的成熟數值為50～80/s，國外的試驗速度達200m/s～250m/s，工（gōng）件的速度在1.5m/s以下。砂輪與工作相對運動時，在磨削區（qū）內，砂輪與工件表麵將會因（yīn）電子逸出的原因出現按一定規律排布的電荷。同時，磨（mó）削區內的氣體也會因高溫作用導致被激放（fàng）電（diàn），使中性氣體電離成正離子和電（diàn）子。在（zài）磨削區某些小區域內形成了由砂輪和（hé）工件組成的小電場，在電場內，有中性原子（zǐ）、正離子、電子、雜質（zhì）、粉（fěn）塵，不僅有中性原子被電離的（de）過（guò）程（chéng），還有正離（lí）子與（yǔ）電（diàn）子複合（hé）的過程。在電場的作用下，部分磨屑將呈現極性，根（gēn）據異性相吸原理，與砂輪極性相反的磨屑（xiè）就被吸附在砂輪工作表（biǎo）麵。由於電場強度很小，所（suǒ）以吸附（fù）力也很弱（ruò），磨屑在砂輪表麵是不牢靠的，但（dàn）借助於砂輪與工件之間較大的機械壓力，使已吸附在砂輪表（biǎo）麵的磨屑能穩定地嵌入（rù）砂輪（lún）表麵的空隙之間（jiān）。

     粘著型堵塞的機理

     磨削過程（chéng）中的絕大（dà）部分輸入（rù）功率轉化為磨削（xuē）熱，使磨削點溫度高達1200K以上，在如此高溫作（zuò）用（yòng）下，磨削首先遇（yù）空氣迅速氧化，形（xíng）成低熔點的金屬氧化物（wù），接著這些金屬氧化（huà）物（wù）在磨削區高溫加熱呈融化（huà）狀態，覆蓋在砂輪表麵，當砂輪（lún）上的（de）這部分表麵再次參與磨削時，在磨削力的作用下，有的被擠開，有（yǒu）的強化，增加了與砂輪的親和力（lì）和附著力，還（hái）有的被擠壓粘附在工件表麵隆起的溝槽表麵中。通過多次隨機磨削（xuē），磨（mó）粒四周將粘附許多（duō）磨屑，使磨削力增大，溫度升高，由此（cǐ）形成惡性循環，加劇堵塞，直至磨粒破碎或脫落，這是熔化性粘結。

     不同元素之間的化學親和力是粘結性堵塞的又一重要原因。磨粒和被磨削材料在高溫下接觸，溫度因素使它們活動能力（lì）增強，親和力加劇，當具備一定（dìng）條件時，就導致化學反映，使磨粒和磨屑在砂輪表麵生成一種喪失切削能力的晶體。如剛玉類砂輪（lún）磨削鈦合金時，磨屑很快地粘附在磨粒上，並有向四周蔓延和長大的趨勢，清除磨屑後，仍有一些殘留物（wù）粘附在磨粒周圍（wéi），他們是氧、鈦、鋁的（de）複雜化合物，這個過程說明發生了化學（xué）反應，方程（chéng）式為3Ti+2Al2O3=3TiO2+4Al，生成物以TiO2為主，一些遊離（lí）的鋁分子，如改用碳化矽砂輪，堵塞（sāi）會減輕，被磨削的（de）工件表麵質量也（yě）有所（suǒ）提高，這（zhè）是（shì）因為鈦和碳化（huà）矽的親和力小，磨粒表麵不僅零散分布著一些粘附物，這些粘附物再次進入磨削區時，大部分在摩擦、擠壓作用下脫落。 

  
 三、砂輪自身（shēn）對堵（dǔ）塞的影響

     磨料

     不同的磨料與工件材料的化學親和力不同，磨削溫度不同，磨削（xuē）力不同（tóng），為了減少堵塞程度，不同的工件材料，應選用不同的磨料種類。用剛玉類磨料磨削（xuē）鐵碳合金（jīn），碳在空氣中與氧氣生成一層很薄的氧（yǎng）化膜，能有效地阻止工件與磨料之間的化學親和作用，但磨削鈦（tài）合金，堵塞則嚴（yán）重（chóng）多了。磨料的熱穩（wěn）定性對（duì）堵塞也有舉足輕重的影響，熱穩定性好的磨料比熱穩（wěn）定性差（chà）的堵塞輕（qīng）的多。如用立方氮化硼磨料磨削鈦合金時，磨削效率比用白玉剛磨料砂輪提（tí）高幾十倍。

     磨（mó）料粒（lì）度

     在組織相同（tóng）的前提下（xià），磨料愈細，砂輪單（dān）位周長內磨粒粒度數愈多，愈均勻，氣孔的數（shù）目也愈多，但單（dān）個（gè）氣（qì）孔的體積就愈小，在相同磨削參數下，細砂輪容易（yì）堵塞。在半精磨和精磨時（shí），切入次數多，切入量小，溫度低，堵塞（sāi）輕，常選（xuǎn）擇細砂輪（lún）。在粗磨（mó）時，切入（rù）量大，磨削溫度高，堵塞在孔隙的磨屑、熔結物多，應選擇粗砂輪。

     粘（zhān）結劑與硬度

     砂輪的硬（yìng）度指磨粒脫落的難易程度，由粘結劑的強（qiáng）度予以保證，它們對砂輪堵塞影響較大。粘（zhān）結劑強度愈高，砂輪硬度愈大，磨粒磨鈍量（liàng）就愈多，磨粒脫落前對（duì）工件的劃擦、擠（jǐ）壓愈加嚴重，磨屑更容易機械地填充到（dào）砂輪（lún）孔隙中去，砂輪空隙中的磨屑加劇了砂輪對工件材料（liào）的摩擦、擠壓，同時磨屑在這個過程中得以強化，這個過程還伴隨產生更多的（de）摩擦熱，摩（mó）擦熱為粘結性堵塞提供熔結物。因此砂輪硬度越高，堵塞越（yuè）嚴重。所以在磨削（xuē）難加工工件材料時，應選擇軟一點的砂輪。

     砂輪組（zǔ）織

     砂輪（lún）組織反映了磨料（liào）、粘結劑、氣孔之間的比例關係，組織愈密，氣孔比例就愈小，切削刃間隔距（jù）離也愈小，砂輪更容易堵塞。含有53%磨粒（lì）的（de）砂輪比含49.2%磨粒的平均堵塞量要高兩倍，含45%磨粒的砂輪比含49.2%磨粒的（de）平均堵塞量要少一半。在磨削難加工材料（liào）時應選擇組織號為7-8級（jí）的砂輪。

     四、磨削條件的影（yǐng）響

     砂輪線速度

     砂輪線速度的影響比較複雜，當砂輪從28.8m/s提高到（dào）33.6m/s時速度隻提（tí）高了16%，而堵塞量增加了三（sān）倍。因為砂（shā）輪線速度的增加使磨粒的最大（dà）切深（shēn）減小，切屑截麵積減小，同時切削次數和（hé）磨削熱增加，使得堵塞量增加。但是當砂輪線速度高到一定程度（dù）時(如達到50m/s以上)，砂輪的堵塞量反而（ér）大大（dà）下降。因此磨削加工時選（xuǎn）擇砂輪速度最好避（bì）開20m/s至50m/s這個（gè）速度。

     工件速度

     實驗表明，工作速度提高一倍，砂輪堵塞量增加三倍。因為工件速度（dù）愈高（gāo），磨粒負荷愈（yù）大，磨粒切入（rù）深度就愈淺，切屑截麵積變小，當磨削厚度增大，磨粒鈍化加重，加大砂輪對工件磨削層的擠壓，相當於砂輪特性變硬（yìng），因而（ér）會加劇（jù）砂輪的堵塞。

     磨削方式

     在磨削方式（shì）上，凡是增大砂輪與工件（jiàn）接觸麵積的磨（mó）削均會加劇砂輪的堵塞。這是因為砂（shā）輪與工件接觸麵（miàn）積大，磨粒切削刃會在同一（yī）磨痕上多次劃擦（cā），使工件上磨削層（céng）強化加劇（jù），冷卻（què）液（yè）又難以進入磨削區，磨削熱量多、溫度高，為堵塞創造條件，易產生化學粘著性堵塞和嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞，橫向切入磨削比縱向磨削堵塞嚴重。

     徑向切入量

     徑向切入量對砂輪堵塞的影響（xiǎng）呈駝峰趨勢。當徑（jìng）向切入量較（jiào）小時（shí），(ap＜0.01mm)產生堵塞現象（xiàng），隨著切入量的增加，平均堵塞（sāi）量也增加，當切入量（liàng）大到一定程度（dù）(ap=0.03mm)時（shí），堵塞量又呈減小趨勢，之後隨著切入量的繼續增加(達ap=0.04mm)時，堵塞量又急劇上升。

      磨削（xuē）液

     不（bú）同（tóng）的磨削液對磨削效果影響很大，目前通用的乳化液含有大量礦物油和油性添加劑，稀釋後呈水包油乳白色液體，它的（de）比熱容和導熱係數小，在劇烈摩擦過程中很容易造成砂輪與工件間的粘（zhān）附磨損和擴散磨損，使砂輪堵塞，磨削力增（zēng）大，最後引起磨料過早破碎和脫落，使磨削比降低（dī）。因此，選用優良的磨削液對改善磨削（xuē）性能有重要作（zuò）用。

     總之（zhī），砂輪的粒度、硬度、組織、砂（shā）輪的速度、工件的（de）速度、磨削方式、切削深度及磨削液等是磨削過程中諸現象及磨削（xuē）結果（guǒ）的重要參數。因此（cǐ），對影響砂輪堵塞等各種因（yīn）素進行分析研究，對磨削（xuē）用量等參數進行單因（yīn）素、多因素實驗，建立優（yōu）化合理的磨削參數並（bìng）總結出（chū）規律，是指導生產的一種有（yǒu）效方法，也是磨削加工技術中應該重點研（yán）究的內容之（zhī）一。