一.切削变形规律
1.金属切削塑变理论
2.金属变形过程
3.2 用剪切角φ表示切削变形程度
二.切屑的类型及控制
1.切削的类型
2.切屑形状及控制
2.1.切屑形状的形成过程
2.2.影响切屑形成的因素
2.3.控制切屑的方法
三.砂轮的特性及磨削过程
1.砂轮的特性和砂轮选择
2.砂轮的形状、用途及选择
3.磨削过程
四.物理现象（以下部分后期更新）
1.切削力
2.磨削力
3.切削热和切削温度
4.磨削热和磨削温度
五.刀具的磨损和刀具的耐用度
1.刀具磨损
2.刀具耐用度
各种高强度和难加工材料以及高要求的零件制造精度和表面粗糙度，磨削加工获得了广泛的应用和发展。磨削加工精度为5～6级，表面粗糙度可小至0.2～0.4μm.要磨削必须有磨具，常用的磨具有砂轮，砂瓦，油石，砂带等，这些磨具的磨粒就是一个单刃刀具，所以磨具实质是多刃刀具。磨床中使用的砂轮，按其形状、尺寸、颜色等特征，可分为很多类。但每类砂轮都是由作为切削刃的“磨粒”、把磨粒粘结起来的“结合剂”和孔穴状的“气孔”组成，这三者就是砂轮的三要素。砂轮的三要素如下图所示，其结构类似于用多种原料做成的各式各样的糕点。❒磨粒
与车刀、刨刀和铣刀的切削刃具有同样的功能，能切削工件，是坚硬的矿物
晶体颗粒。
作为容屑空间起着暂时存留磨粒切下的切屑的作用，并可容纳磨削液和冷空
(1)磨料的种类
磨料分为天然磨料和人造磨料。天然磨料为金刚砂、天然刚玉， 金刚石等。天然金刚石价格昂贵,其他天然磨料杂质较多，性质随产地而异，质地较不均匀,故主要使用人造磨料制造砂轮。目前，生产中所用磨料有五个系，它们是:刚玉系、碳化硅系、碳化硼系金刚石系及立方氮化硼系。其中以刚玉系(AlO,)及碳化硅(SIC)磨料应用最多。碳化硅磨粒比氧化铝磨粒坚硬,但抗弯强度比氧化铝磨粒差得多。磨削硬铸铁等类材料时，碳化硅磨粒的磨削效率比氧化铝磨粒高;但当磨削强度较高的钢材时，碳化硅磨粒比氧化铝磨粒易于磨钝。一般认为,磨削各类钢包括不锈钢及高强度钢、退了火的可锻铸铁和硬青铜，可选用氧化铝类砂轮;磨铸铁、黄铜、软青铜、铝、硬质合金，可选用碳化硅砂轮。
用手触摸砂轮表面，就会发现有的砂轮粗糙，有的砂轮光滑。对于不同的粗糙表面，手的感觉是不同的。这种粗糙程度是由磨粒的大小决定的。表示磨粒大小的参数就是粒度。颗粒尺寸大于40μm的磨料，用机械筛分法确定粒度号数,其粒度号数值就是该种颗粒通过筛孔一英寸(25.4 mm)长度上的孔数，因此，粒度号数越大颗粒越细。颗粒尺寸小于40 μm的磨料用显微镜分析法测量,其粒度号数即为该颗粒最大尺寸的微米数。1) 精磨时，应选用磨料粒度号数较大，或颗粒尺寸较小的砂轮，以减小已加工表面粗糙度。2) 粗磨时,应选用磨料粒度号数较小，或颗粒尺寸较粗的砂轮，以提高磨削生产率。例如，粗磨一般用粒度号数为12#~16# ,磨一般工件和刀具用46# ~100# ,螺纹磨、精磨、珩磨用120# ~280#，超精磨用W28~ W5。3) 砂轮速度高时，或砂轮与工件接触面积较大时，选用颗粒较粗的砂轮，以减少参加同4) 磨削软而韧的金属时，用颗粒较粗的砂轮，以免砂轮过早堵塞;磨削脆而硬的金属时，选用颗粒较细的砂轮，以增加同时参加磨削的磨粒数，提高生产率。
(3)结合剂的种类
把砂轮中的磨粒结合在一起的成分就是结合剂。结合剂通过包裹作用将磨粒粘结在一
起，并使砂轮中的磨粒粘结起来形成磨具。
各种结合剂各有不同的特性，如脆性和弹性。应根据加工效率和安全的要求，选择符合加工条件要求的结合剂制造的砂轮。
❒陶瓷结合剂（Vitrified Bond）
陶瓷结合剂一般用字母“V"”表示，是把长石、粘土等无机物与磨粒混合，在1300°C左右的高温下与磨粒烧结起来的。其硬度和组织的调整都比较简单。这种砂轮气孔多，遇水、碱、酸、油等都不起变化。所以，现在在精密磨削和一般磨削中都有广泛应用。缺点是稍有些脆。
❒硅酸盐结合剂（Silicate Bond）
硅酸盐结合剂用字母“S”表示，是以硅酸钠(也称为水玻璃)为主要成分，在较低的600 ~ 1000°C烧结而成的。同陶瓷结合剂相比，其结合力稍弱些。磨削中硅酸钠溶解，起润滑作用，不适合粗磨加工。但工件磨削热较少，适于工具刃磨和接触面积大的平面磨削。
❒天然树脂结合剂（Shellac Bond）
天然树脂结合剂用字母“E”表示，是以天然树脂虫胶作为原料，在170°C左右熟.化。由于结合力弱，所以不能用于重负荷磨削，适于精磨。
❒人造树脂结合剂（Resinoid Bond）
人造树脂结合剂用字母“B”表示，是用酚醛树脂在200°C左右的温度下烧结而成的。与陶瓷结合剂相比，其弹性、抗拉强度大，工作转速高,可用来制作切断砂轮、轧辊磨削砂轮以及铸件清理砂轮。橡胶结合剂用字母“R”表示，是以天然或人造橡胶为主体，与磨粒在180°C左右的温度下熔合而成的。它有很强的弹性，适用于薄片砂轮;抗热、抗油能力差，必须注意合理使用磨削液。金属结合剂的代号为“M”，是以天然或人造金刚石为磨粒，以铜、镍或铁等结合剂烧结而成的。
所谓硬度不是磨粒、结合剂等单独的、硬度，硬度的大小从砂轮的外观是看不出来的。硬度是表示砂轮整体综合强度的参数。磨削时磨粒和结合剂同时承受磨削力，粘结磨粒的结合剂承受的力更大。因此,一般用硬度来表示结合剂对磨粒的粘结程度，即砂轮工作表面的磨粒在磨削力作用下自砂轮表面脱落的难易程度。它反映了磨粒与粘结剂的粘结强度而与磨粒本身硬度无关。用同种结合剂制造的砂轮，相同容积中结合剂含量越高，磨粒与磨粒之间的硬度就越高，砂轮就越硬，磨粒就难脱落。
如下图所示，相同体积内结合剂含量越高,气孔越少，砂轮越硬;结合剂含量越低，气孔越多，砂轮越软。
对于砂轮来说，“硬度越高越好”的说法是不对的，适当软一些对磨粒的脱落、新切削刃再生是有好处的。硬度低的砂轮易磨损。硬度高的砂轮保持磨粒的结合力强，磨损后仍然能“抓住”磨粒，使其不易脱落，因而，作为切削刃的磨粒已经钝化了，而结合剂仍然保持不碎。因此，应根据加工条件，适当选择不同硬度的砂轮。
1）工件材料越硬，应选择越软的砂轮。这是因为硬材料易使磨粒磨损,需用较软的砂轮以使磨钝的磨粒及时脱落，同时，软砂轮气孔较多较大，容屑性能好。但是磨削有色金属(铝、黄铜、青铜等）橡胶树脂等软材料也选较软的砂轮.这样可使磨损的磨粒容易脱落，以免砂轮表面被磨屑堵塞。2）砂轮与工件接触面积大时.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工件表面烧伤。内圆磨和端面平磨时，砂轮硬度应比外圆磨砂轮硬度低。磨薄壁件及导热性差的工件时，砂轮硬度应选得低些。3）半精磨的砂轮硬度应比粗磨的砂轮硬度低,以免工件发热烧伤。精磨和成形磨时，为了使砂轮廓形保持较长时间，以减少修砂轮的次数,应选硬度较高的砂轮。4）树脂结合剂砂轮由于耐热性差,磨粒容易脱落,其硬度应比陶瓷结合剂砂轮高1~2级。5）砂轮的气孔率较低时,为了防止砂轮堵塞，应选用较软的砂轮。
组织是与磨粒比例有关的概念。砂轮整个体积中所含的磨粒的比例，称为磨粒比例。一定体积中所含的磨粒比例大，则砂轮的组织致密比例小，则组织疏松。一 般来说，组织与气孔有着密切的关系，组织致密，则气孔少;组织疏松，则气孔多。气孔多，则硬度低，且类似于铣刀的容屑空间大，因此砂轮就更锋利。为提高磨削加工的效率，必须考虑砂轮的组织。组织致密，砂轮切削刃越多，仅从这点看，可认为组织致密可以提高加工效率。但实际上，由于组织致密容易导致磨削热和磨削裂纹等，产生不良的磨削后果。
用一定量的磨粒与结合剂烧结出来的砂轮，体积可能相差很大，因而组织也不同。
砂轮的组织级别分为精密，中等，疏松三大类别如下示意图所示：
紧密组织的砂轮适用于重压力下的磨削。在成型磨和精密磨削时，紧密组织的砂轮能保持砂轮的成型性，并可获得较小的粗糙度。
中等组织的砂轮适用于一般磨削加工，如磨削淬火钢及刀具等。疏松组织的砂轮不易堵塞,适用于平面磨、内圆磨等接触面积较大的磨削，以及磨热敏性强的材料或薄工件。磨软材料宜用10号以上的疏松组织,大气孔砂轮相当于10~14号组织,适合磨热敏性材料(如磁钢、钨银合金等)、薄壁件、软金属(如铝)等，也可用于磨削非金属软材料。
3.磨削过程
如上图单颗磨粒的顶角多为90°~120°，每颗磨粒有一个也可能有多个切削刃,切削刃的钝圆半径为Ɣβ。磨粒在砂轮中的位置分布和取向是随机的,其前角多为Ɣo=-70°~-89°。由于磨粒具有很大的负前角和较大的刀刃钝圆半径Ɣβ，同时磨削时磨粒的切削速度很高，因此磨削过程与一般切削过程有较大差异。
磨削过程可分为以下三个阶段:
在这一阶段中,由于刀刃钝圆半径Ɣβ的影响,磨粒未能切入工件，而在工件表面产生滑擦(滑动和摩擦)，使工件表层产生热应力。此外,由磨粒的负前角产生较大的径向分力，磨床系统在径向分力的作用下产生弹性变形。当磨粒逐渐切人工件时，部分工件材料向磨粒两旁隆起。但磨粒前刀面上未有切屑流出,这时除了磨粒与工件之间的相互摩擦外，更主要的是工件材料的内摩擦。在这阶段，磨削力增大，磨削温度升高，工件表面不仅产生热应力，而且有弹、朔性变形所产生的变形应力。此时磨粒切人一定深度，切屑开始形成,并沿磨粒的前刀面上流出，如下图所示。这时磨削温度已达到一定高度，工件表层既产生热应力也产生变形应力。
在磨削过程的三个阶段中,工件表层材料除了产生热应力之外,也可能由于相变而产生相
变应力。仔细观察磨粒切下来的切屑可以看到有带状切屑、节状切屑和熔化后烧尽了的灰烬如下图所示。图中的蝌蚪形切屑是由于高的磨削温度作用，切屑的一端熔化而形成的。磨削时看到的火花是磨屑离开工件后氧化燃烧的现象。
