磨削加工（gōng）是一種曆（lì）史悠久、應用廣泛的金屬切（qiē）削方法。在國內（nèi），目前主要應用在傳統刀具難以切削的硬質（zhì）材料以及精度、表麵質量要求（qiú）高的（de）零件（jiàn）的加（jiā）工。隨著大量新材料的出現和應用以及科學技術發展所帶（dài）來的（de）對零件精度、質量（liàng）的新要求，磨（mó）削加工應用的增長幅度遠超（chāo）過其他（tā）傳統加工方法。在國外，磨（mó）削加工已廣泛地應用在毛坯直接加工，在很多（duō）方麵取代了傳統的切削方法，磨床（chuáng）的數量也達到機床總數的60％左右。磨削加工中，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，導致砂輪（lún）壽命過（guò）早結束，要避免砂輪堵塞鈍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（yǒu）必要。

     一、磨屑的形成

     磨削（xuē）過程是一個複雜（zá）的多（duō）因素、多變量共（gòng）同（tóng）作用的過程，其目的是通過切除一定量的工件材（cái）料獲（huò）得較高表麵質量和精（jīng）度。砂輪是一個（gè）由磨料、結合劑經壓坯、幹燥、燒結而成的（de）疏鬆體，其中的單個（gè）磨粒就是一把微小的切削刃，有很大的負前（qián）角和刃口鈍圓半徑。高速（sù）運動（dòng）的磨粒經（jīng）過滑擦、耕犁後切入工件。切削層（céng）材料有明顯（xiǎn）的沿剪切麵（miàn）滑移（yí）後形（xíng）成的短而薄的切（qiē）屑，這些磨屑（xiè）在磨削區內被加熱到很高的溫度(如中碳鋼材料（liào）可達到1200K以（yǐ）上)，然（rán）後（hòu）被氧化和熔化，隨後固化成微粒球體，在球體麵上還有某些叉枝，這種球狀磨屑是一種主要磨屑形（xíng）式。磨削（xuē）不鏽鋼時，通（tōng）過掃描電子顯（xiǎn）微鏡，發現（xiàn）大量球狀磨屑，當然還（hái）伴隨著帶狀、節（jiē）狀磨屑以及灰燼，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（qǐ）砂輪的堵（dǔ）塞，導致磨削精度下降，燒傷工件（jiàn），縮短砂（shā）輪壽命。由於（yú）陶瓷結合劑（jì）的把持性比較好，很好的過度了磨料層（céng）和路基的粘（zhān）合力，陶瓷結（jié）合劑金剛石砂輪在濕磨的（de）情況下磨屑堵塞出現的概率很（hěn）小。在今天（tiān）的機械加工中陶瓷結合劑金剛石扮演著重要的角色。勝創超硬材料推薦您使用陶瓷結合劑金剛石刀（dāo）磨砂輪、陶瓷金剛石磨鑽石砂輪和粗磨金剛石複合片用的（de）陶瓷結合劑金剛石砂輪。

     二、砂輪堵塞的（de）類型和機理

     砂輪堵塞的類（lèi）型有嵌入型、依附（fù）型、粘著型、混合型。

     嵌入型堵塞是（shì）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（shí）的力量依（yī）附（fù）在磨粒切削刃的後刀麵上的一種堵塞狀況。粘著型堵塞是指磨削（xuē）熔化後粘（zhān）附在磨粒凸出切削刃的四周或粘結劑上（shàng）。混（hún）合（hé）型堵塞是（shì）以上三種類型在某一（yī）微小部位的集合或層集。

     嵌入型和依附（fù）型堵塞的機理

     嵌入型和依附型堵塞屬於磨（mó）屑機械（xiè）性地填充在（zài）砂輪空隙中產生的堵塞現象。填充的動力來自兩個方麵，一個是外來的，一（yī）個是內在的，涉及到物理、電、熱等方麵的因素。

     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（xìng）愈小，Fy/Fz比值（zhí）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（jǐ）進砂輪表（biǎo）麵（miàn）的空隙裏。從微觀上分析，磨屑是沿磨粒前麵滑出，磨（mó）粒前麵的局部區域堆積著數層磨屑，在磨粒的後麵，由（yóu）於砂輪（lún）高速旋轉的作用，形成一個氣流旋渦區，旋渦區的空氣壓力顯著減小，在負壓作用下，使部分磨屑依附在磨粒的後麵，形成磨粒後刀麵的依附性堵塞，依附物多數是灰燼和微粒。

     靜電場的作用：砂輪與工件的相對速度是V砂遠大（dà）於V工，普通磨床的V秒=3～50m/s，我國高速磨床磨削速度的成熟數值為50～80/s，國外的試驗速（sù）度達200m/s～250m/s，工件的速度在1.5m/s以下。砂輪與（yǔ）工作（zuò）相對運動時，在磨削區內，砂輪（lún）與工件表麵將會因（yīn）電子逸出的（de）原因出（chū）現按一定（dìng）規（guī）律排布的電荷。同時，磨削區（qū）內的氣體也會因高溫作用導致被激放電，使中性氣體電離（lí）成正離子和電子。在磨削區某些（xiē）小區域（yù）內（nèi）形（xíng）成了由砂輪和工件組成的小電場，在電（diàn）場內，有中性原子、正離子、電子、雜質、粉塵，不僅有中性原子被電離的過程，還有正離子與電子複合的過程。在（zài）電場的作用下，部分磨屑將呈現極性，根據異性相（xiàng）吸原理，與砂（shā）輪極性相反的磨屑就被吸（xī）附在砂輪工作表麵。由於電（diàn）場強度很小，所以（yǐ）吸附力也（yě）很弱，磨屑在砂輪表麵是（shì）不牢靠的，但借助於砂輪與工件之間較大（dà）的機械壓力，使（shǐ）已吸附在砂輪表麵的磨屑能穩定地嵌入砂輪表（biǎo）麵的（de）空隙之間。

     粘著型堵塞的機理

     磨削過程中（zhōng）的絕大部分輸入功率轉化為磨削熱，使磨削點溫度高達1200K以上，在如此高溫作用下，磨削首先遇空氣迅（xùn）速氧化，形成低熔點的金屬氧化物，接著這些金屬氧（yǎng）化物（wù）在磨削區高溫（wēn）加（jiā）熱呈融化狀態，覆蓋在砂（shā）輪表（biǎo）麵（miàn），當砂輪上的這部分（fèn）表麵再次參與磨削（xuē）時，在磨削力的作用下，有的被擠開（kāi），有的強化，增加了與砂輪的親和力和附（fù）著力，還有的被擠壓粘（zhān）附在工件表麵隆（lóng）起的溝槽表麵中。通過（guò）多次隨（suí）機磨削，磨（mó）粒四周將粘附許多磨屑，使磨削（xuē）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（tóng）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（shǐ）它們（men）活動能力增強，親和力加劇，當具備一（yī）定條件時，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。如剛玉類砂輪磨削鈦合金（jīn）時，磨屑很快地粘附在（zài）磨粒上，並有向四周蔓延（yán）和長大的趨勢，清除磨屑後，仍有一些殘留物粘附在（zài）磨粒周圍，他們是氧、鈦、鋁的複雜化合物，這（zhè）個過程說明發生了化學反應，方程式為3Ti+2Al2O3=3TiO2+4Al，生（shēng）成物以TiO2為主，一些遊離的鋁分子，如改用碳化矽砂（shā）輪，堵塞會減輕，被磨削的工件表麵質量也有所提高，這是因為鈦和碳化（huà）矽（guī）的親（qīn）和力小，磨粒表麵不僅零散分布著（zhe）一些粘附（fù）物，這些粘附物再次進入磨削區時，大部分（fèn）在摩擦、擠壓作用下脫落。 

  
 三、砂輪（lún）自身對堵塞的影（yǐng）響

     磨料

     不同的磨料與工件（jiàn）材（cái）料的化學親和力不同（tóng），磨削溫（wēn）度不同，磨削力不同，為（wéi）了減少堵塞程度，不同的（de）工件材料，應選用不同的磨料種類（lèi）。用剛玉類磨料磨削鐵（tiě）碳合金，碳在空氣中與氧氣生成一層很薄的氧化膜（mó），能有效地阻止（zhǐ）工件與磨料之間的化學親和作用，但磨削鈦合金，堵塞則嚴重多了。磨（mó）料的（de）熱穩定性對堵（dǔ）塞也有舉足（zú）輕（qīng）重的影響，熱穩定性（xìng）好的磨料比熱穩定性差的堵塞輕（qīng）的多。如用立方氮化硼磨料磨削（xuē）鈦合金時，磨削效率比用白（bái）玉剛磨料砂（shā）輪（lún）提高幾十倍。

     磨料粒度

     在組織相同的前（qián）提下，磨料愈細，砂輪單位周長內磨粒粒（lì）度數愈多（duō），愈均勻，氣孔的數目也愈多，但單個氣孔的體積就愈小，在相同磨削（xuē）參數（shù）下，細砂輪容易堵塞。在半精磨和精磨時，切入次數多，切入量小，溫度低，堵塞輕，常選擇細（xì）砂輪。在（zài）粗磨（mó）時，切入量大，磨削溫度高，堵（dǔ）塞在孔隙的磨屑、熔結物（wù）多，應選（xuǎn）擇粗砂輪。

     粘結劑與硬度（dù）

     砂輪的硬度指磨粒脫落的難易程度，由粘（zhān）結劑的強度予以保證，它們對砂輪堵塞影響較大（dà）。粘結（jié）劑強（qiáng）度愈高，砂輪硬度愈（yù）大，磨粒磨鈍量（liàng）就愈多，磨粒脫落前對工件的劃擦、擠（jǐ）壓愈加嚴重，磨屑更容易機（jī）械地填充到砂輪孔隙中去，砂輪空隙中（zhōng）的磨屑加劇了砂輪對工件材料的摩擦、擠壓，同時磨屑在這個過程（chéng）中（zhōng）得以強化，這個過程還伴隨產生更多的摩擦熱，摩擦熱為（wéi）粘結性堵塞提供熔結物。因此砂輪硬度越高，堵塞越嚴重。所以在磨削難加（jiā）工工件材（cái）料時，應選（xuǎn）擇軟一點的砂輪（lún）。

     砂輪組織

     砂輪（lún）組織反映了磨料、粘結劑、氣孔之（zhī）間的比例（lì）關係，組織愈密，氣孔比例就（jiù）愈小，切削刃間隔距離也愈（yù）小，砂輪更容易（yì）堵塞。含有（yǒu）53%磨粒的（de）砂輪比含49.2%磨粒（lì）的平（píng）均堵塞量（liàng）要高兩倍，含45%磨粒的砂輪（lún）比（bǐ）含49.2%磨粒的平均堵塞量要（yào）少一半（bàn）。在磨削難加工材料時應選擇組織號為7-8級的砂（shā）輪。

     四（sì）、磨削（xuē）條件的影響（xiǎng）

     砂輪線速（sù）度

     砂輪線速度的影響比較複雜，當砂（shā）輪從28.8m/s提高到33.6m/s時速（sù）度隻提高了16%，而（ér）堵塞量增加（jiā）了三倍。因為砂輪（lún）線速度的增加使磨粒的（de）最（zuì）大切深減小，切（qiē）屑截麵積減（jiǎn）小，同時切削次數和磨削熱增加，使得堵塞量增加。但是當砂（shā）輪線速度高到（dào）一定程度時(如達到50m/s以上)，砂輪的堵塞量反而大大（dà）下降。因此磨削加（jiā）工時選擇砂輪速度最好避開20m/s至50m/s這（zhè）個速（sù）度。

     工件速度

     實驗表明，工作（zuò）速度提高一倍，砂輪堵（dǔ）塞（sāi）量增加三倍。因為工件速度愈高，磨粒（lì）負荷（hé）愈（yù）大，磨粒切入深度就愈淺，切屑截（jié）麵積變小，當磨削厚度增大，磨粒（lì）鈍化（huà）加重，加大砂輪對工件磨削層的擠壓（yā），相當（dāng）於（yú）砂輪特性變硬，因而會加劇砂輪的（de）堵塞（sāi）。

     磨削（xuē）方式

     在磨削方式上，凡是增大砂輪與工件接（jiē）觸麵積的磨（mó）削均會（huì）加（jiā）劇砂輪（lún）的堵塞。這是因為砂輪與工件接觸麵積大，磨粒切削刃會在同一磨痕上（shàng）多次劃擦，使工（gōng）件上磨削層強化（huà）加（jiā）劇，冷卻（què）液又難以進入磨削區，磨（mó）削熱量多、溫度高，為堵塞創造（zào）條件，易產生化學粘著性堵塞和嵌入性（xìng）堵塞。如（rú）端磨比周磨易堵塞，橫向切入磨削比縱向磨削（xuē）堵塞嚴重。

     徑向切入量

     徑向切入量對砂輪（lún）堵（dǔ）塞的影響呈駝峰趨勢（shì）。當徑（jìng）向切入量較小時，(ap＜0.01mm)產（chǎn）生堵塞現象，隨著切入（rù）量的增加，平均堵塞量也增加，當切入（rù）量大（dà）到一定程度(ap=0.03mm)時，堵塞量（liàng）又呈減小趨勢，之後隨著切（qiē）入量的繼（jì）續增加(達ap=0.04mm)時（shí），堵塞量又急（jí）劇上升（shēng）。

      磨削液

     不同的磨削液對磨削效（xiào）果影響很大，目前通用的乳化液含有大量礦物油和油（yóu）性添加劑，稀釋（shì）後呈水包油（yóu）乳白色液體，它的比熱容和導熱（rè）係數小，在（zài）劇烈摩擦過程中很容易造成砂輪與工件間的粘附磨損和擴散磨損，使砂（shā）輪堵塞，磨削力增大，最後引起磨料過早破碎（suì）和（hé）脫落（luò），使磨削比降（jiàng）低。因此，選用優良的（de）磨（mó）削液對改善磨削性能有重要作用。

     總之，砂輪的（de）粒度（dù）、硬度、組織、砂輪的速度、工件（jiàn）的（de）速度、磨削方式、切削深度及磨削液（yè）等是磨削過程中諸現（xiàn）象（xiàng）及磨（mó）削結果的重要參（cān）數。因（yīn）此，對影響（xiǎng）砂輪堵塞等各種因素（sù）進行分析研究（jiū），對磨削用量等（děng）參數進行單因素、多因素實驗，建立優化合理的磨削參數並（bìng）總結出規律，是指導生產的一種有效方法，也（yě）是磨削加工技術中應該重點研究的內容之一。