磨削加（jiā）工條件磨削加工是以分布在砂輪表麵上的高硬度的微小磨粒作為切削刃來進行微量切削的一種加工方法。由於磨粒具有很大的負前角( 平均為- 45°) 和較大的切（qiē）削（xuē）刃鈍圓半徑( r≈100μm) , 所以單位磨削力是其它（tā）切削加工方法（fǎ）的10～30 倍。又因（yīn）磨削的切削速（sù）度很高, 可達（dá）到其它切（qiē）削加工方法的10～100 倍 [1], 因此與其它的切削加工法相比（bǐ）, 切除相同體積的金屬所產生的切削力和熱量要多很多, 磨削接觸區域的溫（wēn）度也很高。由切削熱引起（qǐ）的工件的（de）熱變形及切削力引起（qǐ）的（de）砂輪主軸在磨（mó）削過程中的彈性變形 [3]是（shì）產生磨削表麵形狀誤差的主要原因。二（èr）者（zhě）在整個磨削過程中始終相（xiàng）生相伴, 但（dàn）二者（zhě）對形狀誤差的影響規律卻不（bú）相同。

      本文將嚐試（shì）建立形狀誤差的形成模（mó）型, 並通過實（shí）驗驗證（zhèng）其合理性。同時就砂輪的粒度（dù）大小、垂直進給量、工件速度等要素對形狀誤差的影響規律進行研究, 以尋求降低形狀誤差的（de）最佳磨削參數。

      1 平麵磨（mó）削形狀誤差的產生模型

      圖1 為平麵磨削形狀誤差的產生模型。由於切削熱的影響, 工（gōng）件將產生中間凸起的熱變形, 如（rú）圖1 中A 所示。另外（wài）由於切削力的作（zuò）用, 砂輪軸發生彈性變形, 使得（dé）砂輪的實際運動軌跡( 圖中B) 偏離（lí）理論軌跡( 圖中C) 。上述現象使得砂輪的實（shí）際垂直進給量與（yǔ）理（lǐ）論垂直進給量有偏（piān）差,且在（zài）整（zhěng）個磨削過程中不斷變化, 最終引起加工表麵的形狀誤差。由於熱變（biàn）形, 工件表麵膨脹凸起, 使實際垂直進給量（liàng）增大（dà）, 導致工件表麵產生中（zhōng）間（jiān）凹進的形（xíng）狀誤差。相反地, 砂輪軸的彈性變形會（huì）使實（shí）際垂直進給量減小, 其在磨削過程中不斷積累的結（jié）果, 使得磨削結束時的實際垂直進給量小於磨削開始時的實際垂直進給量, 最終導致磨（mó）削結束部位高於開始部位的傾斜的形狀誤差。工件的熱變形與砂輪主軸（zhóu）的彈性變形在整個磨（mó）削過程中始終相生相（xiàng）伴, 對形狀誤差產生（shēng）綜合影（yǐng）響。由於各磨削要素（sù）對磨削力、磨削熱及磨削溫度的影響規律（lǜ）各不相同, 所以當磨削條件改（gǎi）變時, 工件熱變形和砂輪主軸彈性變形對磨削過程（chéng）的影響（xiǎng）程度（dù）也不相同, 最終使得加工表麵的形態及形狀誤差的大（dà）小也不盡相同。

      2 實驗及結果分析

      2.1 實驗裝置（zhì）、實驗條件及實驗方（fāng）法

      本研究所用（yòng）的（de）實驗裝備及實驗條件（jiàn）如表1 所示（shì）。在每個實驗條件下, 連（lián）續3 次垂直進給, 然後用三（sān）坐標測量儀, 在磨削（xuē）加（jiā）工（gōng）表麵的前、中、後部, 沿著磨削方向, 測（cè）量（liàng）試件全長的坐（zuò）標值, 並取其平均值作為形狀誤差值。另（lìng）外, 為了確保砂（shā）輪表（biǎo）麵形（xíng）貌的均勻性, 每（měi）當實驗條件改變時都用單顆粒金剛石對砂輪進行修整。

      2.2 磨削加工（gōng）表麵形態（tài）

      圖2 給出的（de）是兩個不同加工條件（jiàn）下的磨削（xuē）加工表麵的測定結果。由圖2 可知, 當垂直進給量小、工件速度大時, 由於產生的切削熱少、砂輪和工件表麵的接觸時間短, 所以熱變形相對小些, 因此砂輪（lún）軸的彈性變形占主導地位, 工件表（biǎo）麵呈現傾斜的形態, 如（rú）圖2( a) 所示。相反地, 當垂直進（jìn）給量大、工件速度小時, 由於產生的切削熱多、砂輪和工件表麵的（de）接（jiē）觸時間長, 所以熱變形占主（zhǔ）導地位, 工件表（biǎo）麵呈現中間凹進的（de）形態（tài）, 如圖2( b) 所（suǒ）示。這一結果也證（zhèng）實（shí）了圖1

      所示的形狀誤差產生模型的合理性。

      2.3 形狀誤差分析

      為了分析各要素對磨削表麵形狀誤差的影響,按表1 的實驗條件進行了磨削實驗, 並測量了形狀誤差, 結果如圖3 所示。由（yóu）圖3 可知, 垂直進給（gěi）量越大, 形狀誤差也越大。這是由於垂直進給量增大時,，切削力增大、切削溫度增高、工件熱變形和砂輪軸彈性變（biàn）形也都增大, 從而導致形狀誤差增（zēng）大。同樣, 當砂輪粒度號增大時, 切削（xuē）力、切削溫度及（jí）工件熱變形和砂輪軸彈性變形也都會增大, 所以形狀誤差也會變大。而（ér）在不同（tóng）的（de）垂直進（jìn）給量（liàng）和砂（shā）輪粒度下, 工件速度都存在一（yī）個最佳值, 使形狀誤差最小。若工（gōng）件（jiàn）速度過小, 由（yóu）於砂輪與工件表（biǎo）麵接觸時間變長, 熱變形會增加, 從（cóng）而形狀誤差也會增大; 反之, 當工件速度過大時, 雖然熱變形會變小, 但由於切削力增大, 砂輪軸的彈性（xìng）變形也會增大, 所（suǒ）以最終（zhōng）會使形（xíng）狀誤差增大。因此, 選擇合適的工件速度、盡量小的垂直進（jìn）給量和小粒度號砂輪, 可有效減小形狀誤差。

      3 結論

      由磨削過程中（zhōng）產生的切削力（lì）和切削（xuē）溫度所導致的砂輪軸的（de）彈性變形和工件表麵的熱變形, 將使（shǐ）砂輪的實際垂直進給量發生變化（huà）, 使得（dé）磨削加工表麵產生形狀誤差。由於各磨削要素對切削力和切削溫度的（de）影（yǐng）響規律不同, 因此在不同的磨削加（jiā）工條件下, 磨削加工（gōng）表麵（miàn）的形態及（jí）形狀誤（wù）差大小也不盡相同。因此, 合理選擇磨削要素, 可以控製加（jiā）工表麵形態, 降低形（xíng）狀誤差, 提高磨（mó）削加工的精度。