砂轮寿命表面形貌磨损及修整
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在磨削过程中，由于砂轮本身的磨损，不断地 改变着砂轮工作面的状态。随着磨削时间的延 长，砂轮的切削能力下降，各种磨削缺陷不断 一、砂轮寿命 出现，使磨削加工不能继续进行。此时，必须 修整砂轮，恢复正常磨削状态。砂轮在两次修 整之间的实际磨削时间称为砂轮的寿命。砂轮 的寿命是影响磨削加工效果的重要因素，特别 是对于成型磨削尤为重要。
③扩散磨损 磨粒与被磨材料在磨削高温下接 触时，元素互相扩散，造成磨粒表层弱化而产 生磨损。两紧密接触的金属材料，在高温高压 下，经过一定时间，在其接触表面处就会出现 砂轮磨损 扩散现象且扩散是相互的。 ④塑性磨损 在磨削高温作用下，磨粒也会因 塑性而变形。塑性磨损取决于工件材料的热硬 度。磨削时，磨粒接触区的温度较高，接近材 料的熔点，若切削层在剪切面上的热硬度大于 磨粒接触区的热硬度，则磨粒接触区将产生较 大的塑性变形而磨损。
①磨粒出刃高度 低的出刃高度容易造成砂轮容屑空间不足， 使砂轮载荷增加，增大磨削力；磨粒出刃高度过 砂轮表面形貌评价 大，会增大磨粒的切削深度，造成较深的磨削损 伤，加剧砂轮磨损。
②静态有效磨粒数 砂轮切入深度从零 逐渐增大时，砂轮静态 有效磨粒数逐渐增加， 砂轮表面形貌评价 当增大到一定程度后， 其增加趋势逐渐变缓。
①磨耗磨损的特征 磨耗磨损以砂轮表面上单位面积的磨粒磨损面积表示， 即用磨损面积率a%度量。随着磨削行程次数的增多，单 位砂轮面积的磨粒磨损平面面积逐渐增大。砂轮越硬， 磨粒磨损平面面积率越高。 砂轮磨损
砂轮磨损
㈡砂轮磨损的特征 随着被磨材料磨除体积的增加，砂 轮的磨损逐渐增大；对砂轮的磨损 与金属材料磨除体积之间的关系， 以以往大量研究表明规律如图
初期磨损阶段：砂轮磨损主要是磨粒的破损和整体脱落。 砂轮刚刚修整过，砂轮工作表明上的磨粒受修整工具的 冲击而产生裂纹，甚至整个磨粒都已松动。在磨削力作 用下，产生裂纹的磨粒会出现大块碎裂，松动的磨粒会 整体脱落。 砂轮磨损 正常磨损阶段：受力作用还有一些磨粒破碎，主要的是 磨粒经受长时间磨削而使磨粒切刃钝化，即磨耗磨损。 急剧磨损阶段：由于磨粒进一步钝化，作用在磨粒上的 力急剧增大，导致磨粒产生大块碎裂、结合剂破碎以及 整个磨粒脱落。此时砂轮不能正常工作，一般砂轮在到 达该阶段之前就需要重新修整。
判定砂轮寿命 ： 一般是根据砂轮工作面磨损后 所产生的各种现象，通过观察和测试进行的。 砂轮磨损后所产生的磨削现象主要有： 磨削过 砂轮寿命的判据 程产生自激振动、工件表面出现再生振纹； 磨 削噪音的增大；工件表面出现磨削烧伤； 磨削 力急剧增大或减小；磨来自百度文库精度下降；磨削表面 粗糙度增大。
⑪磨耗磨损型 当磨粒发生严重磨耗磨损，在磨粒顶面出现明显的 磨损平面后，砂轮表面平坦光滑。此时切刃的磨损总面 积增大，摩擦加剧，切刃难以切入工件表面。但砂轮硬 砂轮寿命终结的形式 度偏高，致使磨粒不能及时产生破碎和脱落。若继续使 用，会使磨削力、磨削热显著增大，并出现明显的振动 和噪声，不能有效地切除材料，此时就必须对砂轮进行 修整。 这种磨耗磨损一般发生在磨粒硬度偏低、砂轮硬度 偏高和磨粒粒度过细以及工件材料的抗拉强度较高的情 况下。这是在普通磨削条件下加工一般钢材时砂轮寿命 结束的最常见原因。
⑤热应力破碎磨损 在磨削过程中，磨粒的工作表面在万分之几秒 的时间内升到1000~2000℃高温，又在磨削液 作用下激冷。这种冷热循环的频率与砂轮转速 砂轮磨损 相同。磨粒表面在交变的热和力的作用下形成 很大的热应力，使磨粒表面疲劳开裂甚至破碎。 热应力破碎主要取决于磨粒的热导率大小及磨 削冷却液性能好坏等。如热导率越小，磨粒表 面到内部的温度梯度越大，热应力越大，会使 磨粒受到冲击而开裂破碎。
⑫磨损的原因 ①磨耗磨损 工件中高硬度的质点会使磨粒发生机械磨 损。某些难磨材料磨削时，这种磨粒磨损的现象非常严 重。 砂轮磨损 ②氧化磨损 空气中的氧化对磨削起促进作用。在真空 中进行的磨削实验，发现刚玉砂轮磨削低碳钢时比在空 气中困难得多。这是由于空气的对流使磨削温度降低且 空气中的氧使工件新生成的表面迅速氧化，形成一层氧 化膜，减少了磨屑黏着的可能性，对于某些磨料，表面 会在高温下发生氧化作用，使其逐渐消耗，这种情况为 氧化磨损。
③磨粒间距 右图为磨削硅片时磨 粒平均间距随砂轮切入深 度变化趋势。切深较小时， 砂轮表面形貌评价 磨粒平均间距随着砂轮切 深的增加而迅速减小，而 后减小趋势减缓。
㈠磨损的形态与原因 ⑪磨损的形态 砂轮磨损分磨耗磨损和破碎磨损两种形式。 A代 三、砂轮磨损 表磨耗磨损，B和C代表了破碎磨损情况，D代 表磨粒的脱落。
⑬脱落型 脱落易发生在砂轮硬度过软的场合，即当 砂轮硬度过低或磨削条件过重的时候，自锐效 应非常强烈，使砂轮失去正常的几何形状，从 砂轮寿命终结的形式 而使砂轮不能正常工作。此时砂轮仍能继续工 作，但砂轮表面的几何精度和粗糙度已丧失， 因此必须恢复砂轮表面的正确形态。
砂轮表面上磨粒的分布， 每个磨粒的几何形状，特别 是每个磨粒显露出来的切削 刃以及这些切削刃所处的高 二、砂轮表面形貌 度等，构成了砂轮的表面形 貌。 磨粒有效切刃间距λs和 磨粒切刃尖端距砂轮表面距 离Zs都不一定相等，切削过 程中有的切刃是有效的，有 的是无效的，即有效磨粒切 削刃和无效磨粒切削刃。
⑫砂轮堵塞型 磨削加工时，砂轮表面附着大量切屑，称为砂轮堵 塞。分两类：一种为侵入型堵塞，即切屑钻入砂轮表面 的空隙中，在磨削钢材时容易出现这种形式的堵塞。一 砂轮寿命终结的形式 种为粘附型堵塞，切屑熔结在磨粒和结合剂表面上，把 磨粒切刃覆盖。在磨削非铁金属如钛合金、铜合金、镁 合金等延展性好熔点低的材料时会发生这种粘附型堵塞。 当砂轮堵塞到一定程度后，其切削能力明显下降，容易 出现明显的振动和噪声甚至发生烧伤现象。 砂轮堵塞形式和程度主要和工件材料的机械性能、 砂轮特性、磨削用量和切削液类型及供液方式有关。
③扩散磨损 磨粒与被磨材料在磨削高温下接 触时，元素互相扩散，造成磨粒表层弱化而产 生磨损。两紧密接触的金属材料，在高温高压 下，经过一定时间，在其接触表面处就会出现 砂轮磨损 扩散现象且扩散是相互的。 ④塑性磨损 在磨削高温作用下，磨粒也会因 塑性而变形。塑性磨损取决于工件材料的热硬 度。磨削时，磨粒接触区的温度较高，接近材 料的熔点，若切削层在剪切面上的热硬度大于 磨粒接触区的热硬度，则磨粒接触区将产生较 大的塑性变形而磨损。
①磨粒出刃高度 低的出刃高度容易造成砂轮容屑空间不足， 使砂轮载荷增加，增大磨削力；磨粒出刃高度过 砂轮表面形貌评价 大，会增大磨粒的切削深度，造成较深的磨削损 伤，加剧砂轮磨损。
②静态有效磨粒数 砂轮切入深度从零 逐渐增大时，砂轮静态 有效磨粒数逐渐增加， 砂轮表面形貌评价 当增大到一定程度后， 其增加趋势逐渐变缓。
①磨耗磨损的特征 磨耗磨损以砂轮表面上单位面积的磨粒磨损面积表示， 即用磨损面积率a%度量。随着磨削行程次数的增多，单 位砂轮面积的磨粒磨损平面面积逐渐增大。砂轮越硬， 磨粒磨损平面面积率越高。 砂轮磨损
砂轮磨损
㈡砂轮磨损的特征 随着被磨材料磨除体积的增加，砂 轮的磨损逐渐增大；对砂轮的磨损 与金属材料磨除体积之间的关系， 以以往大量研究表明规律如图
初期磨损阶段：砂轮磨损主要是磨粒的破损和整体脱落。 砂轮刚刚修整过，砂轮工作表明上的磨粒受修整工具的 冲击而产生裂纹，甚至整个磨粒都已松动。在磨削力作 用下，产生裂纹的磨粒会出现大块碎裂，松动的磨粒会 整体脱落。 砂轮磨损 正常磨损阶段：受力作用还有一些磨粒破碎，主要的是 磨粒经受长时间磨削而使磨粒切刃钝化，即磨耗磨损。 急剧磨损阶段：由于磨粒进一步钝化，作用在磨粒上的 力急剧增大，导致磨粒产生大块碎裂、结合剂破碎以及 整个磨粒脱落。此时砂轮不能正常工作，一般砂轮在到 达该阶段之前就需要重新修整。
判定砂轮寿命 ： 一般是根据砂轮工作面磨损后 所产生的各种现象，通过观察和测试进行的。 砂轮磨损后所产生的磨削现象主要有： 磨削过 砂轮寿命的判据 程产生自激振动、工件表面出现再生振纹； 磨 削噪音的增大；工件表面出现磨削烧伤； 磨削 力急剧增大或减小；磨来自百度文库精度下降；磨削表面 粗糙度增大。
⑪磨耗磨损型 当磨粒发生严重磨耗磨损，在磨粒顶面出现明显的 磨损平面后，砂轮表面平坦光滑。此时切刃的磨损总面 积增大，摩擦加剧，切刃难以切入工件表面。但砂轮硬 砂轮寿命终结的形式 度偏高，致使磨粒不能及时产生破碎和脱落。若继续使 用，会使磨削力、磨削热显著增大，并出现明显的振动 和噪声，不能有效地切除材料，此时就必须对砂轮进行 修整。 这种磨耗磨损一般发生在磨粒硬度偏低、砂轮硬度 偏高和磨粒粒度过细以及工件材料的抗拉强度较高的情 况下。这是在普通磨削条件下加工一般钢材时砂轮寿命 结束的最常见原因。
⑤热应力破碎磨损 在磨削过程中，磨粒的工作表面在万分之几秒 的时间内升到1000~2000℃高温，又在磨削液 作用下激冷。这种冷热循环的频率与砂轮转速 砂轮磨损 相同。磨粒表面在交变的热和力的作用下形成 很大的热应力，使磨粒表面疲劳开裂甚至破碎。 热应力破碎主要取决于磨粒的热导率大小及磨 削冷却液性能好坏等。如热导率越小，磨粒表 面到内部的温度梯度越大，热应力越大，会使 磨粒受到冲击而开裂破碎。
⑫磨损的原因 ①磨耗磨损 工件中高硬度的质点会使磨粒发生机械磨 损。某些难磨材料磨削时，这种磨粒磨损的现象非常严 重。 砂轮磨损 ②氧化磨损 空气中的氧化对磨削起促进作用。在真空 中进行的磨削实验，发现刚玉砂轮磨削低碳钢时比在空 气中困难得多。这是由于空气的对流使磨削温度降低且 空气中的氧使工件新生成的表面迅速氧化，形成一层氧 化膜，减少了磨屑黏着的可能性，对于某些磨料，表面 会在高温下发生氧化作用，使其逐渐消耗，这种情况为 氧化磨损。
③磨粒间距 右图为磨削硅片时磨 粒平均间距随砂轮切入深 度变化趋势。切深较小时， 砂轮表面形貌评价 磨粒平均间距随着砂轮切 深的增加而迅速减小，而 后减小趋势减缓。
㈠磨损的形态与原因 ⑪磨损的形态 砂轮磨损分磨耗磨损和破碎磨损两种形式。 A代 三、砂轮磨损 表磨耗磨损，B和C代表了破碎磨损情况，D代 表磨粒的脱落。
⑬脱落型 脱落易发生在砂轮硬度过软的场合，即当 砂轮硬度过低或磨削条件过重的时候，自锐效 应非常强烈，使砂轮失去正常的几何形状，从 砂轮寿命终结的形式 而使砂轮不能正常工作。此时砂轮仍能继续工 作，但砂轮表面的几何精度和粗糙度已丧失， 因此必须恢复砂轮表面的正确形态。
砂轮表面上磨粒的分布， 每个磨粒的几何形状，特别 是每个磨粒显露出来的切削 刃以及这些切削刃所处的高 二、砂轮表面形貌 度等，构成了砂轮的表面形 貌。 磨粒有效切刃间距λs和 磨粒切刃尖端距砂轮表面距 离Zs都不一定相等，切削过 程中有的切刃是有效的，有 的是无效的，即有效磨粒切 削刃和无效磨粒切削刃。
⑫砂轮堵塞型 磨削加工时，砂轮表面附着大量切屑，称为砂轮堵 塞。分两类：一种为侵入型堵塞，即切屑钻入砂轮表面 的空隙中，在磨削钢材时容易出现这种形式的堵塞。一 砂轮寿命终结的形式 种为粘附型堵塞，切屑熔结在磨粒和结合剂表面上，把 磨粒切刃覆盖。在磨削非铁金属如钛合金、铜合金、镁 合金等延展性好熔点低的材料时会发生这种粘附型堵塞。 当砂轮堵塞到一定程度后，其切削能力明显下降，容易 出现明显的振动和噪声甚至发生烧伤现象。 砂轮堵塞形式和程度主要和工件材料的机械性能、 砂轮特性、磨削用量和切削液类型及供液方式有关。