本文作者Stuart Salmon博士是美國“先進(jìn)制造科技協(xié)會(huì)”主席。他認(rèn)為，磨削加工在很多領(lǐng)域內(nèi)，不論從技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上，都可與切削加工相匹敵，有些領(lǐng)域甚至是唯一的加工方法。但目前制造業(yè)許多人認(rèn)為磨削加工效率低，不經(jīng)濟(jì)，因此盡量不予采用。Salmon認(rèn)為，產(chǎn)生這種想法的主要原因是對(duì)磨削原理及其內(nèi)在潛力缺乏了解。作者撰寫本文的目的就是要幫助企業(yè)界的有關(guān)人士正確理解和運(yùn)用磨削技術(shù)。
當(dāng)今制造業(yè)正在急切地尋找替代磨削的方案。一些正在試驗(yàn)用來提高零件生產(chǎn)效率的“新”方案包括：硬切削、干切削、耐磨涂層刀具和高速切削等。
但應(yīng)指出，“高速”兩字對(duì)磨削并不陌生。砂輪的常規(guī)運(yùn)行表面線速度達(dá)1829m/min，高速超硬磨料砂輪的生產(chǎn)實(shí)用速度達(dá)4572～10668m/min，而實(shí)驗(yàn)室里在磨削專用設(shè)備上的速度則可達(dá)到18288m/min——僅稍低于聲速。
工業(yè)界不喜歡磨削的部分原因是對(duì)它不了解。超硬磨料和緩進(jìn)給磨削工藝不論從技術(shù)或經(jīng)濟(jì)角度看，都可與銑削、拉削、刨削以及某些情況下的車削相匹敵。但制造企業(yè)中有很多人，他們的知識(shí)停留在傳統(tǒng)加工技術(shù)水平上，往往對(duì)磨削采取排斥的態(tài)度。但隨著新材料的推進(jìn)(如陶瓷、晶須強(qiáng)化金屬和強(qiáng)化聚合材料、多層金屬和非金屬的壓合材料)，磨削經(jīng)常是唯一可行的加工方法。
如果采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合劑，就可以使得磨粒在加工過程中的脫落和自礪過程得到控制。并且砂輪變鈍或出現(xiàn)粉屑狀載荷時(shí)，可以在機(jī)床上修整。這些優(yōu)點(diǎn)在其它的加工方法中都是難以做到的。
砂輪可以使加工表面的公差達(dá)到數(shù)萬分之一的數(shù)量級(jí)(微米級(jí))，同時(shí)還能使表面光潔度和切削紋理達(dá)到最佳狀態(tài)。
不巧的是，長期以來，磨削一直被看作是一種“藝術(shù)”。直到最近的40～50年間，通過研究人員持續(xù)地對(duì)磨削加工過程進(jìn)行研究，開發(fā)了新的、改進(jìn)的磨料、粘結(jié)劑體系和各種磨削液。這些成果的取得，使得磨削加工進(jìn)入了科學(xué)王國。
一、磨料的種類
磨料可分為兩大類：普通磨料(如氧化鋁、碳化硅等)和超硬磨料(金剛石、立方氮化硼等)。 CBN和金剛石比普通磨料更硬、更耐磨，但非常昂貴。同時(shí)，超硬磨料是優(yōu)良的導(dǎo)熱體(金剛石的導(dǎo)熱性是銅的6倍)，而普通磨料是陶瓷材料，所以是絕熱的。
超硬磨料還具有很高的熱擴(kuò)散性，就是有迅速散熱的能力。這一特性使超硬磨料具有“冷切削”的本性。超硬磨料的抗磨性能也大大優(yōu)于普通磨料，但超硬磨料具備的這些特性也并不意味著它們就適用于所有的磨削工序。
每種磨料都有其最適當(dāng)?shù)氖褂妙I(lǐng)域，所以了解每種磨料的特點(diǎn)十分重要。例如，氧化鋁陶瓷磨料——有時(shí)稱作晶種凝膠(SG)磨料或陶瓷磨料——通常比熔融(普通)氧化鋁有更好的抗磨性和形狀保持性。但陶瓷磨料也有其最適當(dāng)?shù)氖褂妙I(lǐng)域。
·氧化鋁：Al2O3是最便宜的磨料。磨削淬硬鋼時(shí)性能很好，在連續(xù)修整的條件下，也能磨削鎳基超級(jí)合金，Al2O3對(duì)各種磨削條件有很好的適應(yīng)性，如軟的和硬的材料，輕切削和重切削等，并能磨出很高的表面光潔度。
·陶瓷氧化鋁：陶瓷氧化鋁強(qiáng)度很高，所以最適用于每顆磨粒的切削力負(fù)荷較高的場(chǎng)合。陶瓷氧化鋁在外圓磨削和大平面往復(fù)磨削淬硬鋼時(shí)，其效果很好。但它不適于切削弧線長、單顆磨粒負(fù)荷力較小之處，如內(nèi)圓磨、緩進(jìn)給磨等。
但經(jīng)過“拉伸”改制的陶瓷氧化鋁磨粒，甚至在切削弧線長的情況下，也可用于加工粘性的不銹鋼、高溫合金等，此時(shí)磨粒的形狀比(長寬比)達(dá)到5。
陶瓷氧化鋁磨粒的性能可以通過加入部分脆性的熔融氧化鋁形成復(fù)合磨料砂輪得到改善。此時(shí)，需要知道砂輪在工件上的切削弧長度，以便有針對(duì)性地確定砂輪配比。
·碳化硅：SiC磨料具有天然鋒利的形狀。適于磨削硬質(zhì)材料(如硬質(zhì)合金)。因?yàn)槠滗h利，使它也適于加工很軟的材料，如鋁、聚合物、橡膠以及低強(qiáng)度鋼、銅合金和塑料等軟材料。