成形砂轮修整技术研究现状
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（ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈａｒｂｉｎ １５０００１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｎｙ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ， ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｄｉａｍｏｎｄ ｐｏｉｎｔ ｄｒｅｓｓｉｎｇ， ｄｉａｍｏｎｄ ｒｏｌｌｅｒ ｄｒｅｓｓｉｎｇ， ＧＣ － ｃｕｐ ｗｈｅｅｌ ｄｒｅｓｓｉｎｇ， ｐｏｉｎｔ － ｐｒｅｓｓ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｄｒｅｓｓｉｎｇ． Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｈｅｅｌ； ｄｒｅｓｓｉｎｇ； ｇｒｉｎｄｉｎｇ
以修整出不同的砂轮成形表面。
随着数控技术的发展，成形砂轮的数控修整方法得
Biblioteka Baidu到不断的完善和发展。汕头大学开发了一种具有 ２ 个移
动轴加 １ 个转动轴的 ３ 轴联动功能的数控磨床砂轮修整
器，解决了 ２ 轴联动数控修整时，由于零件截面曲线较陡
使修整工具与砂轮发生干涉的问题［６］。南京理工大学开发
了成形砂轮修整 ＣＡＤ／ＣＡＭ 系统，解决了各种类型的蜗
杆和齿轮的砂轮修整廓形自动生成、自动编程、加工仿
真、误差补偿及修整自动控制等问题，同时能满足任意形
状的成形砂轮修整要求 ［ ７， ８］。
１．５ 电加工修整法
１．５．１ 在线电解修整法（ ＥＬＩＤ）
在线电解修整是专门应用于金属结合剂超硬磨料砂
轮的修整方法。如图 ６ 所示，砂轮通过电刷接电源正极，
根据砂轮的形状制
如图 １ 所示，安装在刀架上的金刚石笔通常在垂直 和水平两个方向各倾斜约 ５°～１５°；金刚石笔与砂轮的接 触点应低于砂轮轴线 ０．５～２ｍｍ，修整时金刚石笔作均匀 的低速进给运动，成形运动的实现依靠两坐标运动合成。 要求磨削后的表面粗糙度越小，则进给速度应越低［１］。这
种方法修整的效率
较高，砂轮表面光
造一个导电性能良
１
５
好的、形状与成形砂
４
轮廓形相关的电极
２
接电源的负极，电极
与砂轮表面之间有
３
一定的间隙，从喷嘴
中喷出的具有电解 作用的磨削液进入 该间隙后，在电流的 作用下，砂轮的金属
图 ６ 在线电解修整成形砂轮
１．成形电极 ２．成形砂轮 ３．工件 ４．喷嘴 ５．电源
基体作为阳极被电解，使砂轮中的磨粒露出表面，形成一
单、精度高、效率高、稳
图 ４ 金刚石滚轮修整示意图 １．工件 ２．成形砂轮 ３．金刚石滚轮
定性好、工具寿命长、 便于实现磨削自动化、 对操作人员的技术水
平要求不高等特点，但金刚石滚轮制造复杂、造价高。主要
用于对复杂型面的白刚玉和碳化硅砂轮进行修整。适于在
大批量生产中修整磨削特殊成形表面（ 如螺纹、齿轮和涡
（ ４）开发远程控制系统。应用网络技术对修整过程进
工具电极不接触，砂轮不受接触力作用，从而避免了接触 行远程操作、管理、临控与诊断。
式修整法整形时出现的振颤现象发生，可达到较高的整 ３ 结 语
形精度，并保证磨粒的完整性。
成形砂轮修整是实现精密复杂型面磨削、高速高效
电火花修整砂轮具有以下特点：①可进行在位、在线 磨削、成形磨削的关键因素。成形砂轮的修整方法各种各
关键词：成形砂轮；修整；磨削
中图分类号：ＴＧ７４３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－ ２３３（３ ２００６）１０－ ００１９－ ０４
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｏｒ ｍｉｎｇ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒ ｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＩ Ｊ ｉ－ ｘｉａｎ， ＺＨＡＮＧ Ｆｅｉ－ ｈｕ
于铸铁结合剂砂轮的修锐。
新的修整工具、修整技术的发展将趋于高精、高效、
电解修整时砂轮的成形规律受阴极工具和砂轮之 柔性及自动化方向。
间的电场、流场、电极反应动 力 过 程 等 因 素 影 响 ，因 而
（ １）开展实用的、低成本、高效率的修整技术研究。当
其修整间隙并非处处相等， 而是依某种规律呈不均匀 前的金属基金刚石砂轮修整法或多或少地都存在着修整
弧砂轮进行修整，试验表明：修整器返向时的间歇越短、
进给量越小，形状误差越小；修整后的 ＣＢＮ 砂轮磨削初
期磨削力较小，使用寿命长［３］。
１．３ 挤压修整法
如图 ３ 所示，修整时修整器和砂轮之间没有相对速
挤压滚轮
挤压
点挤压
挤压滚轮
Ｐ
Ｐ
Ａ Ｐｖ
Ｎ ｘ
度，修整器的转动 依赖于砂轮。砂轮 的形状由成形修 整器的运动轨迹
削温度高，使系统膨胀，从而导致形状缺陷，因此修整必
须在磨床之外进行。
此外，该方法对磨料种类、粒度以及结合剂种类、强
度都有一定要求，以免对砂轮的耐磨损性能产生有害的
影响。只有满足这些基本条件，才能获得最佳的磨削效
果，并保证砂轮和修整器具有较高的耐用度。点挤压修整
技术已经成功应用于蜗轮、主轴、滚刀、丝锥、开槽工具和
分布［１０］。所以，采用在线电解修整时，工具电极的设计 成本高、效率低、装置复杂、操作不易掌握等局限性，所以
是关键。
开发低成本、高效率、适应性广、工业化应用程度高的砂
１．５．２ 电火花修整技术
轮修整技术已成当务之急；
电火花修整的原理如图 ７ 所示。在电火花整形过程
（ ２）开发修整的在线检测、监控、故障自诊断技术。利
３
现去除。在重复放电过 的智能化修整。模糊数学、神经网络、数据库、以范例和模
程中，放电凹坑相互重 型为基础的决策系统、专家系统等理论与技术的发展及
叠，逐渐将砂轮修整到 图 ７ 电火花修整砂轮原理图 所需形状。在电火花整
１．成形砂轮 ２．脉冲电源 ３．电极
形过程中，由于砂轮与
其在制造业中的成功运用，为成形砂轮修整技术的智能 化提供了可靠的技术基础。
有特殊的要求：砂轮结合剂应具有良好的导电性和电解
２０ 机械工程师 ２００６ 年第 １０ 期
Ｆ ｏ ｒｕ ｍ ｏ ｎ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉａ ｌ Ｔｏ ｐ ｉｃ 专题论坛
性能；结合剂元素的氧化物和氢氧化物不导电。而且，需 配备专用的电源、电极和电解液，装置较贵且有一定的特
要专门的修整电极、电源和电解液，成本相对较高，常用 殊要求。
定的出刃高度和容屑空间，随着电解过程的进行，在砂轮
表面逐渐形成一层钝化膜，阻止电解过程的继续进行，使
砂轮损耗不致太快。当砂轮表面的磨粒磨损后，钝化膜被
工件材料刮擦去除，完成砂轮表面进一步修整。
该方法具有修整力小、效率高、工艺简单、修锐质量
高等优点 ［ ９］ 。并且，钝化膜的形成使金刚石砂轮不会过快
磨损，提高了贵重磨料的利用率。但是，电解修整对砂轮
ｙ
产生。挤压轮进给
ｘ
直到与砂轮接触，
可修整砂轮
通过挤压使结合
图 ３ 挤压成形修整示意图
剂破裂、脱落，形 成容屑空间，并使
磨粒表面崩碎形成微刃。
在金刚石砂轮的成形修整中采用挤压技术，常用钢
质或硬质合金的挤压轮。对于每一种形状都要求用一个
与其对应的挤压滚轮。采用这种修整方法时，成形工具往
往遭受很大的磨损。同时，接触面积大导致切削力大、切
修整，易保证磨削精度；②操作方便；③适用于任何以导 样，各具特色，本文介绍了目前应用较广、修整效果较好
电材料作为结合剂的砂轮；④修整力小，适合小直径和极 的几种修整方法。在实际应用中需综合考虑各种修整方
薄砂轮的修整；⑤可方便地实现对成形砂轮的快速、高精 法的特点、加工条件、工件材料等各方面因素，选择最优
１９ 机械工程师 ２００６ 年第 １０ 期
专题论坛 Ｆ ｏ ｒｕ ｍ ｏ ｎ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉａ ｌ Ｔｏ ｐ ｉｃ
回转中心的位置，并控制回转运动与其同步，按照直线包
络的原理，即可修整出任意凸型廓形。杯形砂轮的修整效
果取决于杯形砂轮的硬度和粒度、修整用量、磨削液流量
以及修整次数等条件。使用该装置对陶瓷结合剂 ＣＢＮ 圆
中，金属结合剂砂轮与 用声信号来判断砂轮的工况，对砂轮修整质量进行评价，
１
工 具 电 极 间 产 生 的 电 应用计算机对修整过程进行控制，开发检测、处理、质量
２
火 花 放 电 脉 冲 在 砂 轮 评价、控制一体化的修整系统；
表面形成放电凹坑，实
（ ３）应用自适应控制技术和专家系统技术，实现砂轮
＋－
度修整 ［１１］。
修整方案，以达到最佳的修整效果。开发低成本、高效率、
电火花修整法适合于各种金属结合剂砂轮，若在结 适应性广、工业化应用程度高的修整方法是成形砂轮修
合剂中加入石墨粉，使之具有一定的导电性，也可用于树 整技术的主要研究方向。
脂、陶瓷结合剂砂轮。该方法既可整形又可修锐。 哈尔滨工业大学研制了摆动电极式电火花修整装
轮叶片榫齿等）的砂轮［５］。
图 ５ 是利用金刚石滚轮数控修整砂轮磨削齿轮的示
意图。基于成形砂轮对工件进行磨削加工的原理， 建立与
成形表面共轭的修整滚轮运动轨迹的数学模型，其目的
是使金刚石滚轮 的圆弧中心按预 定的轨迹运动， 使之形成一个金 刚石滚轮外圆的
ｙ ３
Ｃ
Ｂ
Ｄ
Ｃｒ ４
Ｂ
Ｂ－ Ｂ Ｘｒ
Ｚｒ Ｃｒ
成形砂轮的车削修整工具主要使用金刚石笔。金刚 石笔采用粉末冶金热压工艺，基体合金耐磨性好，强度 高，金刚石被合金胎体牢固嵌镶，不易脱落，金刚石颗粒 按一定要求排列在合金基体中，使用方便不需要韧磨与 翻修，保证加工零件的精度和表面光洁度，降低产品成 本。以金刚石笔作为刀具车削砂轮是应用最普遍的修整 方法。
Ｆ ｏ ｒｕ ｍ ｏ ｎ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉａ ｌ Ｔｏ ｐ ｉｃ 专题论坛
成形砂轮修整技术研究现状
李继贤， 张飞虎 （ 哈尔滨工业大学，哈尔滨 １５０００１）
摘 要：介绍了修整成形砂轮常用的金刚石笔修整、金刚石滚轮修整、Ｇ Ｃ 杯形砂轮修整、点挤压修整、电加工修整方法
的整形原理和特点。并分析了目前成形砂轮修整中存在的问题及发展趋势。
滑，但砂轮的磨削性
能差，形状及尺寸精
度较低，适用于各种
型号和规格的氧化
铝、碳化硅砂轮的整 形修整。
图 １ 金刚石笔修整
１．２ ＧＣ 杯形砂轮修整法
杯形砂轮修整装置如图（２ ａ）所示，用 ＳｉＣ 砂轮对金
刚石砂轮进行修整，修整过程中从杯形砂轮上脱落下来
的磨粒对金刚石磨粒和结合剂桥的冲击以及研磨作用产
生修整效果。在整形的同时也进行修锐。脱落下来的磨粒
Ｄ－ Ｄ
Ｃ
包络线， 即砂轮 的成形表面。通 过数控装置控制 金刚石滚轮修整 器产生 Ｚ、Ｘ 坐标 方向的联动， 把
Ａ
Ａ
２
１
Ｄ
ｘ
图 ５ 金刚石滚轮数控修整装置
１．工件
２．分度头顶尖
３．成形砂轮 ４．金刚石滚轮
砂轮修整出所需的成形表面。对能实现 Ｚ－ Ｘ 坐标联动的
金刚石滚轮砂轮修整器来说，采用不同的数学模型，就可
越大，修整效率越高，但金刚石砂轮表面越粗糙。无论修
整密实型结合剂金刚石砂轮，还是修整疏松型结合剂金
刚石砂轮，都能取得良好的效果。尤其是对金属结合剂砂
轮的修锐效果，是普通修锐法无法比拟的 ［２］。
如图（２ ｂ）所示，杯形砂轮沿一定的轴线作摆动，控制
Ｏ
ＣＢＮ
（ ａ）
（ ｂ）
图 ２ ＧＣ 杯形砂轮修整装置简图
１ 成形砂轮修整方法 磨削过程中，砂轮的磨削性能在很大程度上取决于砂
轮的表面特性， 成形砂轮的形状精度及其尺寸精度直接 影响工件的加工质量。因此，要实现成形磨削，首先要解 决砂轮修整问题。
砂轮修整通常分为整形和修锐两个过程。整形是对 砂轮表面进行微粒去除，使砂轮达到一定精度要求的几 何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的 容屑空间，并使磨粒凸出结合剂之外，形成切削刃。成形 砂轮修整常用的整形方法有车削法、磨削法、挤压法、金 刚石滚轮法，对金属结合剂砂轮还可用电加工方法；修锐 的方法主要有固结式磨料、游离式磨粒及电加工三大类。 电加工修整法只用于金属结合剂超硬磨料砂轮，包括电 解修整法和电火花修整法。下面主要介绍成形砂轮的整 形方法。 １．１ 车削修整法
齿轮的精密磨削之中 ［４］。
１．４ 金刚石滚轮修整法
如图 ４ 所示，金刚石滚轮以一定转速旋转，通过对高
速旋转的砂轮表面产生磨削和辗压作用，使砂轮获得与滚
轮型面吻合的锋利工作表面。砂轮成形后再磨削工件，从
１
而把滚轮外形轮廓及
２
精度通过砂轮“ 复制”
到工件上，可提高工件
３
各型面的形位精度。该
方法具有修整机构简
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｎｙ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ， ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｄｉａｍｏｎｄ ｐｏｉｎｔ ｄｒｅｓｓｉｎｇ， ｄｉａｍｏｎｄ ｒｏｌｌｅｒ ｄｒｅｓｓｉｎｇ， ＧＣ － ｃｕｐ ｗｈｅｅｌ ｄｒｅｓｓｉｎｇ， ｐｏｉｎｔ － ｐｒｅｓｓ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｄｒｅｓｓｉｎｇ． Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｈｅｅｌ； ｄｒｅｓｓｉｎｇ； ｇｒｉｎｄｉｎｇ
以修整出不同的砂轮成形表面。
随着数控技术的发展，成形砂轮的数控修整方法得
Biblioteka Baidu到不断的完善和发展。汕头大学开发了一种具有 ２ 个移
动轴加 １ 个转动轴的 ３ 轴联动功能的数控磨床砂轮修整
器，解决了 ２ 轴联动数控修整时，由于零件截面曲线较陡
使修整工具与砂轮发生干涉的问题［６］。南京理工大学开发
了成形砂轮修整 ＣＡＤ／ＣＡＭ 系统，解决了各种类型的蜗
杆和齿轮的砂轮修整廓形自动生成、自动编程、加工仿
真、误差补偿及修整自动控制等问题，同时能满足任意形
状的成形砂轮修整要求 ［ ７， ８］。
１．５ 电加工修整法
１．５．１ 在线电解修整法（ ＥＬＩＤ）
在线电解修整是专门应用于金属结合剂超硬磨料砂
轮的修整方法。如图 ６ 所示，砂轮通过电刷接电源正极，
根据砂轮的形状制
如图 １ 所示，安装在刀架上的金刚石笔通常在垂直 和水平两个方向各倾斜约 ５°～１５°；金刚石笔与砂轮的接 触点应低于砂轮轴线 ０．５～２ｍｍ，修整时金刚石笔作均匀 的低速进给运动，成形运动的实现依靠两坐标运动合成。 要求磨削后的表面粗糙度越小，则进给速度应越低［１］。这
种方法修整的效率
较高，砂轮表面光
造一个导电性能良
１
５
好的、形状与成形砂
４
轮廓形相关的电极
２
接电源的负极，电极
与砂轮表面之间有
３
一定的间隙，从喷嘴
中喷出的具有电解 作用的磨削液进入 该间隙后，在电流的 作用下，砂轮的金属
图 ６ 在线电解修整成形砂轮
１．成形电极 ２．成形砂轮 ３．工件 ４．喷嘴 ５．电源
基体作为阳极被电解，使砂轮中的磨粒露出表面，形成一
单、精度高、效率高、稳
图 ４ 金刚石滚轮修整示意图 １．工件 ２．成形砂轮 ３．金刚石滚轮
定性好、工具寿命长、 便于实现磨削自动化、 对操作人员的技术水
平要求不高等特点，但金刚石滚轮制造复杂、造价高。主要
用于对复杂型面的白刚玉和碳化硅砂轮进行修整。适于在
大批量生产中修整磨削特殊成形表面（ 如螺纹、齿轮和涡
（ ４）开发远程控制系统。应用网络技术对修整过程进
工具电极不接触，砂轮不受接触力作用，从而避免了接触 行远程操作、管理、临控与诊断。
式修整法整形时出现的振颤现象发生，可达到较高的整 ３ 结 语
形精度，并保证磨粒的完整性。
成形砂轮修整是实现精密复杂型面磨削、高速高效
电火花修整砂轮具有以下特点：①可进行在位、在线 磨削、成形磨削的关键因素。成形砂轮的修整方法各种各
关键词：成形砂轮；修整；磨削
中图分类号：ＴＧ７４３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－ ２３３（３ ２００６）１０－ ００１９－ ０４
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｏｒ ｍｉｎｇ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒ ｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＩ Ｊ ｉ－ ｘｉａｎ， ＺＨＡＮＧ Ｆｅｉ－ ｈｕ
于铸铁结合剂砂轮的修锐。
新的修整工具、修整技术的发展将趋于高精、高效、
电解修整时砂轮的成形规律受阴极工具和砂轮之 柔性及自动化方向。
间的电场、流场、电极反应动 力 过 程 等 因 素 影 响 ，因 而
（ １）开展实用的、低成本、高效率的修整技术研究。当
其修整间隙并非处处相等， 而是依某种规律呈不均匀 前的金属基金刚石砂轮修整法或多或少地都存在着修整
弧砂轮进行修整，试验表明：修整器返向时的间歇越短、
进给量越小，形状误差越小；修整后的 ＣＢＮ 砂轮磨削初
期磨削力较小，使用寿命长［３］。
１．３ 挤压修整法
如图 ３ 所示，修整时修整器和砂轮之间没有相对速
挤压滚轮
挤压
点挤压
挤压滚轮
Ｐ
Ｐ
Ａ Ｐｖ
Ｎ ｘ
度，修整器的转动 依赖于砂轮。砂轮 的形状由成形修 整器的运动轨迹
削温度高，使系统膨胀，从而导致形状缺陷，因此修整必
须在磨床之外进行。
此外，该方法对磨料种类、粒度以及结合剂种类、强
度都有一定要求，以免对砂轮的耐磨损性能产生有害的
影响。只有满足这些基本条件，才能获得最佳的磨削效
果，并保证砂轮和修整器具有较高的耐用度。点挤压修整
技术已经成功应用于蜗轮、主轴、滚刀、丝锥、开槽工具和
分布［１０］。所以，采用在线电解修整时，工具电极的设计 成本高、效率低、装置复杂、操作不易掌握等局限性，所以
是关键。
开发低成本、高效率、适应性广、工业化应用程度高的砂
１．５．２ 电火花修整技术
轮修整技术已成当务之急；
电火花修整的原理如图 ７ 所示。在电火花整形过程
（ ２）开发修整的在线检测、监控、故障自诊断技术。利
３
现去除。在重复放电过 的智能化修整。模糊数学、神经网络、数据库、以范例和模
程中，放电凹坑相互重 型为基础的决策系统、专家系统等理论与技术的发展及
叠，逐渐将砂轮修整到 图 ７ 电火花修整砂轮原理图 所需形状。在电火花整
１．成形砂轮 ２．脉冲电源 ３．电极
形过程中，由于砂轮与
其在制造业中的成功运用，为成形砂轮修整技术的智能 化提供了可靠的技术基础。
有特殊的要求：砂轮结合剂应具有良好的导电性和电解
２０ 机械工程师 ２００６ 年第 １０ 期
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性能；结合剂元素的氧化物和氢氧化物不导电。而且，需 配备专用的电源、电极和电解液，装置较贵且有一定的特
要专门的修整电极、电源和电解液，成本相对较高，常用 殊要求。
定的出刃高度和容屑空间，随着电解过程的进行，在砂轮
表面逐渐形成一层钝化膜，阻止电解过程的继续进行，使
砂轮损耗不致太快。当砂轮表面的磨粒磨损后，钝化膜被
工件材料刮擦去除，完成砂轮表面进一步修整。
该方法具有修整力小、效率高、工艺简单、修锐质量
高等优点 ［ ９］ 。并且，钝化膜的形成使金刚石砂轮不会过快
磨损，提高了贵重磨料的利用率。但是，电解修整对砂轮
ｙ
产生。挤压轮进给
ｘ
直到与砂轮接触，
可修整砂轮
通过挤压使结合
图 ３ 挤压成形修整示意图
剂破裂、脱落，形 成容屑空间，并使
磨粒表面崩碎形成微刃。
在金刚石砂轮的成形修整中采用挤压技术，常用钢
质或硬质合金的挤压轮。对于每一种形状都要求用一个
与其对应的挤压滚轮。采用这种修整方法时，成形工具往
往遭受很大的磨损。同时，接触面积大导致切削力大、切
修整，易保证磨削精度；②操作方便；③适用于任何以导 样，各具特色，本文介绍了目前应用较广、修整效果较好
电材料作为结合剂的砂轮；④修整力小，适合小直径和极 的几种修整方法。在实际应用中需综合考虑各种修整方
薄砂轮的修整；⑤可方便地实现对成形砂轮的快速、高精 法的特点、加工条件、工件材料等各方面因素，选择最优
１９ 机械工程师 ２００６ 年第 １０ 期
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回转中心的位置，并控制回转运动与其同步，按照直线包
络的原理，即可修整出任意凸型廓形。杯形砂轮的修整效
果取决于杯形砂轮的硬度和粒度、修整用量、磨削液流量
以及修整次数等条件。使用该装置对陶瓷结合剂 ＣＢＮ 圆
中，金属结合剂砂轮与 用声信号来判断砂轮的工况，对砂轮修整质量进行评价，
１
工 具 电 极 间 产 生 的 电 应用计算机对修整过程进行控制，开发检测、处理、质量
２
火 花 放 电 脉 冲 在 砂 轮 评价、控制一体化的修整系统；
表面形成放电凹坑，实
（ ３）应用自适应控制技术和专家系统技术，实现砂轮
＋－
度修整 ［１１］。
修整方案，以达到最佳的修整效果。开发低成本、高效率、
电火花修整法适合于各种金属结合剂砂轮，若在结 适应性广、工业化应用程度高的修整方法是成形砂轮修
合剂中加入石墨粉，使之具有一定的导电性，也可用于树 整技术的主要研究方向。
脂、陶瓷结合剂砂轮。该方法既可整形又可修锐。 哈尔滨工业大学研制了摆动电极式电火花修整装
轮叶片榫齿等）的砂轮［５］。
图 ５ 是利用金刚石滚轮数控修整砂轮磨削齿轮的示
意图。基于成形砂轮对工件进行磨削加工的原理， 建立与
成形表面共轭的修整滚轮运动轨迹的数学模型，其目的
是使金刚石滚轮 的圆弧中心按预 定的轨迹运动， 使之形成一个金 刚石滚轮外圆的
ｙ ３
Ｃ
Ｂ
Ｄ
Ｃｒ ４
Ｂ
Ｂ－ Ｂ Ｘｒ
Ｚｒ Ｃｒ
成形砂轮的车削修整工具主要使用金刚石笔。金刚 石笔采用粉末冶金热压工艺，基体合金耐磨性好，强度 高，金刚石被合金胎体牢固嵌镶，不易脱落，金刚石颗粒 按一定要求排列在合金基体中，使用方便不需要韧磨与 翻修，保证加工零件的精度和表面光洁度，降低产品成 本。以金刚石笔作为刀具车削砂轮是应用最普遍的修整 方法。
Ｆ ｏ ｒｕ ｍ ｏ ｎ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉａ ｌ Ｔｏ ｐ ｉｃ 专题论坛
成形砂轮修整技术研究现状
李继贤， 张飞虎 （ 哈尔滨工业大学，哈尔滨 １５０００１）
摘 要：介绍了修整成形砂轮常用的金刚石笔修整、金刚石滚轮修整、Ｇ Ｃ 杯形砂轮修整、点挤压修整、电加工修整方法
的整形原理和特点。并分析了目前成形砂轮修整中存在的问题及发展趋势。
滑，但砂轮的磨削性
能差，形状及尺寸精
度较低，适用于各种
型号和规格的氧化
铝、碳化硅砂轮的整 形修整。
图 １ 金刚石笔修整
１．２ ＧＣ 杯形砂轮修整法
杯形砂轮修整装置如图（２ ａ）所示，用 ＳｉＣ 砂轮对金
刚石砂轮进行修整，修整过程中从杯形砂轮上脱落下来
的磨粒对金刚石磨粒和结合剂桥的冲击以及研磨作用产
生修整效果。在整形的同时也进行修锐。脱落下来的磨粒
Ｄ－ Ｄ
Ｃ
包络线， 即砂轮 的成形表面。通 过数控装置控制 金刚石滚轮修整 器产生 Ｚ、Ｘ 坐标 方向的联动， 把
Ａ
Ａ
２
１
Ｄ
ｘ
图 ５ 金刚石滚轮数控修整装置
１．工件
２．分度头顶尖
３．成形砂轮 ４．金刚石滚轮
砂轮修整出所需的成形表面。对能实现 Ｚ－ Ｘ 坐标联动的
金刚石滚轮砂轮修整器来说，采用不同的数学模型，就可
越大，修整效率越高，但金刚石砂轮表面越粗糙。无论修
整密实型结合剂金刚石砂轮，还是修整疏松型结合剂金
刚石砂轮，都能取得良好的效果。尤其是对金属结合剂砂
轮的修锐效果，是普通修锐法无法比拟的 ［２］。
如图（２ ｂ）所示，杯形砂轮沿一定的轴线作摆动，控制
Ｏ
ＣＢＮ
（ ａ）
（ ｂ）
图 ２ ＧＣ 杯形砂轮修整装置简图
１ 成形砂轮修整方法 磨削过程中，砂轮的磨削性能在很大程度上取决于砂
轮的表面特性， 成形砂轮的形状精度及其尺寸精度直接 影响工件的加工质量。因此，要实现成形磨削，首先要解 决砂轮修整问题。
砂轮修整通常分为整形和修锐两个过程。整形是对 砂轮表面进行微粒去除，使砂轮达到一定精度要求的几 何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的 容屑空间，并使磨粒凸出结合剂之外，形成切削刃。成形 砂轮修整常用的整形方法有车削法、磨削法、挤压法、金 刚石滚轮法，对金属结合剂砂轮还可用电加工方法；修锐 的方法主要有固结式磨料、游离式磨粒及电加工三大类。 电加工修整法只用于金属结合剂超硬磨料砂轮，包括电 解修整法和电火花修整法。下面主要介绍成形砂轮的整 形方法。 １．１ 车削修整法
齿轮的精密磨削之中 ［４］。
１．４ 金刚石滚轮修整法
如图 ４ 所示，金刚石滚轮以一定转速旋转，通过对高
速旋转的砂轮表面产生磨削和辗压作用，使砂轮获得与滚
轮型面吻合的锋利工作表面。砂轮成形后再磨削工件，从
１
而把滚轮外形轮廓及
２
精度通过砂轮“ 复制”
到工件上，可提高工件
３
各型面的形位精度。该
方法具有修整机构简