磨削曾是加工时间很长、磨除材料很少的精细加工，然而，现代磨削则完全突破了这种传统界限，把磨削只作为精加工方法的习惯认识早已过时。
随着近代机械制造业的飞速发展，各种高强度和难切削加工材料的广泛应用，以及零件制造精度和表面质量的高要求，磨削加工获得了越来越广泛的应用和非常迅猛 的发展。这是任何其他机械加工方法所难以比拟的。目前，在工业发达的国家中，磨床占机床总数的30％—40％，在轴承制造业中则多达60％左右。磨削加工 精度为5—6级，甚至高于5级；表面粗糙度可小至Rz0.2—0.04μm。更有意义的是，磨削加工不仅广泛用于精加工，而且还用于粗加工和毛坯去皮加 工，并能获得较高的生产率和良好的经济性。现在，可磨削的工件重量已达125 吨，工件直径为3000mm，长度达18000mm，在功率为250千瓦的重型磨床上磨除余量达6mm以上，砂轮(现在也有磨轮之称)直径为 3000mm，每小时磨除金属达250—360kg。
很明显，大力开展磨料、砂轮、磨具和磨削原理的研究，进一步扩大磨削的使用范围，发展新磨料和磨削新技术，是机械制造业的重要基础工艺研究任务。
§14—l 砂轮的特性和砂轮选择
砂轮是由磨料加结合剂用制造陶瓷的工艺方法制成的。制造砂轮时，用不同的配方和不同的投料密度来控制砂轮的硬度和组织。
砂轮的特性由下列五个因素来决定：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织
一、磨 料 常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨科系三类。
氧化物系磨料的主要成分是A1203，由于它的纯度不同和加入金属元素不同，而分为不同的品种。碳化物系磨料主要以碳化硅、碳化硼等为基体，也是因材料的纯度不同而分为不同品种。高硬磨料系中主要有人造金刚石和立方氮化硼。
各种磨料的特性及适用范围见附录表14—1。其中立方氮化硼是我国近年发展起来的新型磨科，虽然它的硬度比金刚石略低，但其耐热性(1400℃)比金刚石 (800℃)高出许多，而且对铁元素的化学惰性高，所以特别适合于磨削既硬又韧的钢材。在加工高速钢、模具钢、耐热钢时，立方氮化硼的工作能力超过金刚石 5—10倍。同时，立方氮化硼的磨粒切削刃锋利，在磨削时可减小加工表面材料的塑性变形，因此，磨出的表面粗糙度比用一般砂轮小。
在相同切削条件下，立方氮化硼砂轮加工所得的表面层为残余压应力，而氧化铝砂轮加工的表面层为残余张应力(参看图14—1)。所以用立方氮化硼砂轮所加工出的零件，其使用寿命要高些。由此可见，立方氮化硼是一种很有前途的磨料。
二、粒 度
粒度表示磨粒的大小程度。以磨粒刚能通过的一号筛网的网号来表示磨粒的粒度。例如60粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。
当磨粒的直径小于40μm时，这些磨粒称为微粉。它的粒度以微粉的尺寸大小来表示。如尺寸为28μm的微粉，其粒度号标为W28。
磨粒粒度及其尺寸范围见表14—2。
磨粒粒度对磨削生产率和加工表面粗糙度有很大的影响。一般来说，粗磨用颗粒较粗的磨粒，精磨用颗粒较细的磨粒。当工件材料软、塑性大和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，也可采用较粗的磨粒。常用的砂轮粒度及其应用范围见表14—3。
三、结 合 剂
结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。常用的砂轮结合剂有：
1.陶瓷结合剂(Vitrified，代号V)
它是由粘土、长石、滑石、硼玻璃和硅石等陶瓷材料配制而成。特点是化学性质稳定，耐水、耐酸、耐热和成本低，但较脆。所以除切断砂轮外，大多数砂轮都是采用陶瓷结合剂。它所制成的砂轮线速度一般为35m／s。
2.树脂结合剂(Bakelite，代号B)
其成分主要为酚醛树脂，但也有采用环氧树脂的。
树脂结合剂的强度高，弹性好，故多用于高速磨削、切断和开槽等工序，也用于制作荒磨砂轮、砂瓦等。但是，树脂结合剂的耐热性差，当磨削温度达200— 300℃时，它的结合能力便大大降低。利用它强度降低时磨粒易于脱落而露出锋利的新磨粒(自砺)的特点，在一些对磨削烧伤和磨削裂纹特别敏感的工序(如磨 薄壁件、超精磨或刃磨硬质合金等)都可采用 树脂结合剂。
人造树脂与碱性物质会起化学作用。在采用树脂砂轮时，切削液的含碱量不宜超过1.5％。另外，树脂结合制砂轮也不宜长期存放，存放太久可能会变质而使结合强度降低。
3.橡胶结合剂(Rubber，代号R)
多数采用人造橡胶。橡胶结合剂比树脂结合剂更富有弹性，可使砂轮具有良好的抛光作用。多用于制作无心磨床的导轮和切断、开槽及抛光砂轮。但不宜于用作粗加工砂轮。
4.金属结合剂(Metal，代号M)
常见的是青铜结合剂，主要用于制作金刚石砂轮。青铜结合剂金刚石砂轮的特点是型 面的成型性好，强度高，有—定韧性，但自砺性较差。主要用于粗磨、半精磨硬质合金以及切断光学玻璃、陶瓷、半导体等。
四、硬 度
砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬，即表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。
砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念，必须区分清楚。砂轮硬度等级见表14—4。
选用砂轮时，应注意硬度选得适当。若砂轮选得太硬，会使磨钝了的磨粒不能及时脱落，因而产生大量磨削热，造成工件烧伤；若选得太软，会使磨粒脱落得太快而不能充分发挥其切削作用。
选择砂轮硬度时，可参照以下几条原则：
1.工件硬度
工件材料越硬，砂轮硬度应选得软些，使磨钝了的磨粒快点脱落，以便砂轮经常保持有锐利的磨粒在工作，避免工件因磨削温度过高而烧伤。工件材料越软，砂轮的硬度应选得硬些，使磨粒脱落得慢些，以便充分发挥磨粒的切削作用。
2.加工接触面
砂轮与工件的接触面大时，应选用软砂轮，使磨粒脱落快些，以免工件因磨屑堵塞砂轮表面而引起表面烧伤。内圆磨削和端面平磨时，砂轮硬度应比外圆磨削的砂轮硬度低。磨削薄壁零件及导热性差的工件时，砂轮硬度也应选得低些。
3.精磨和成形磨削
精磨和成形磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮必要的形状精度。
4.砂轮粒度大小
砂轮的粒度号越大，其硬度应选低一些的，以免砂轮表面组织被磨屑堵塞。
5.工件材科
磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料，应选用较软的砂轮，以免砂轮表面被磨屑堵塞。
在机械加工中，常用的砂轮硬度是软2(H)至中2(N)。荒磨钢锭及铸件时可用中硬2(Q)的砂轮。
五、组 织
砂轮的组织反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。磨粒在砂轮总体积中所占的比例越大，则砂轮的组织越紧密，气孔越小；反之，磨粒的比例越小，则组织越疏松，气孔越大。
砂轮组织的级别可分为紧密、中等、疏松三大类别(图14—2)，细分可分为13级，见表14—5。
紧密组织的砂轮适用于重压力下的磨削。在成形磨削和精密磨削时，紧密组织的砂轮能保持砂轮的成形性，并可获得较小的粗糙度。
中等组织的砂轮适用于一般的磨削工作，如淬火钢的磨削及刀具刃磨等。
疏松组织的砂轮不易堵塞，适用于平面磨、内圆磨等磨削接触面积较大的工序，以及磨 削热敏性强的材料或薄工件。磨削软质材料最好采用组织号为10号以上的疏松组织，以免磨屑堵塞砂轮。大气孔砂轮的组织大约相当于10—14号的组织。这种 砂轮的气孔尺寸可能要比磨粒尺寸大好几倍。适用于磨削热敏性材料(如磁钢、钨银合金等)、薄壁零件、软金属(如铝)等。也可用于磨削非金属软质材料。
一般砂轮未标明组织号，即为中等组织。
六、砂轮形状
常用砂轮的形状、代号及其用途见表14—6。
在砂轮的端面上一般都印有标志，例如A60SV6P300×30×75，即代表该砂轮的磨料是棕刚玉，60号粒度，硬度为硬1，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，外径为300mm，厚度为30mm，内径为75mm。
常用砂轮的形状、代号及其用途见表14—6。
在砂轮的端面上一般都印有标志，例如A60SV6P300×30×75，即代表该砂轮的磨料是棕刚玉，60号粒度，硬度为硬1，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，外径为300mm，厚度为30mm，内径为75mm。
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