一、光滑表面的形成

　　在磨削过程中，磨具（砂轮）与工件双方既斗争而又相互依赖，构成了磨削加工。现以一般外圆磨削为例，砂轮除作高速旋转（一般v=35m/s左右）外，又定期作横向进给，工件一面旋转，一面作纵向往复运动。加工时砂轮对工件表面进行“切除”，而工件由于内部分子的结合力反抗砂轮的“切除”，这样，“切除”与“反切除”斗争的结果，砂轮在工件表面上“切除”了部分材料，磨出具有一定形状、尺寸和精度要求的光滑表面。在这一过程中，砂轮是矛盾的主要方面。

　　砂轮的结构，它是由磨料、结合剂组成，在磨料和结合剂之间有一定的空隙。如果我们将砂轮表面放大，就可看到在砂轮表面上杂乱无章地布满很多硬度很高的棱形多角的颗粒——磨粒，这些锋利的磨粒，就像车刀、刨刀、铣刀的刀刃一样。对于每一个颗粒，它又有很多微小的切刃，这种微小的切刃，称为磨粒的微刃。磨削工作就是依靠这些小颗粒，在砂轮高速旋转下，主攻切入工件表面的，因此说砂轮是矛盾的主要方面。整个磨削加工也可以说是一种多刀多刃的高速切削方法。

　　在磨削过程中，上述磨粒切刃（微刃）是不断发生变化的，开始是锐化的，称为锐利期（一般磨削需要的）；逐渐磨损变得较钝，称为半钝化期（高光洁度磨削需要的）；继续磨损后完全变钝，称为钝化期（这时必须重新修整砂轮）。

　　磨削加工又可分一般磨损和高光洁度磨削（即精密磨削、超精磨削、镜面磨削）两种。对于一般磨削，其光滑表面的形成，砂轮可当作一把多刀多刃的铣刀，每一颗磨粒就相当于一个刀齿，每一个粒尖就相当于一个刀刃。但它与铣刀又有不同的地方，就是砂轮有无数的刀齿，且刀齿的排列和刀齿的角度都是极不规则的，例如“刀齿”的前角有正有负，并且大小不一。高速旋转的每一个“刀齿”，在切削力的作用下，从工件表面上切除一条薄层的切屑，并在工件表面上摩擦发热而产生火花。这样无数磨粒切削的结果，就把工件表面要切除的金属磨去，形成光滑表面。

　　对于精密磨削、超精磨削和镜面磨削，光滑表面的形成与一般磨削相似，但也有其本身的特点。高光洁度磨削是由砂轮通过精细修整后形成等高的微刃切削作用和适当接触压力的摩擦抛光作用，使工件表面获得高的光洁度。

　　用经过精细修整后的粗粒度砂轮进行磨削时，微刃切削能力强，主要由微刃切削作用使工件形成光滑表面。当用细粒度树脂结合剂砂轮经惊喜修整磨削时，微刃切削作用减弱了，在适当的接触压力下的摩擦抛光作用突出了，工件则可形成更光滑的表面。

　　因此，可以采用粗粒度砂轮经过惊喜修整，借助登高的微刃切削作用和一定摩擦抛光作用，进行精密磨削和超精磨削。由于它生产率高，操作简便，不需经常调换砂轮，是高光洁度磨削的方向。但目前对于镜面磨削，一般采用细粒度砂轮，并通过精细修整登高的半钝态微刃，在适当接触压力下，进行充分的磨床抛光作用来达到的。

　　二、工件表面质量的评定及影响的因素

　　1、工件表面质量的评定

　　工件磨削后的表面质量，主要以表面光洁度的高低和表面缺陷来评定。根据国家标准规定，评定表面光洁度有两个参数，即不平度平均高度；不平度算数平均偏差值。

　　在磨削过程中，由于磨削加工收到各种因素的影响，使磨削后的工件表面容易产生各种缺陷。特别是高光洁度磨削，由于工件表面质量要求高，因此缺陷就显得更突出了。现将生产实践中常见的一些缺陷，归纳介绍如下：

　　(1)直波形：工件表面沿母线方向存在一条条直线痕迹，若从工件的横断面来看，周边呈现近似正弦波的曲线，亦称多角形或多棱形。

　　(2)螺旋形：在工件表面上出现一条很浅的螺旋线痕迹，其痕迹距离等于工件每转的纵进给量。这也是在高光洁度磨削过程中，特别容易出现的缺陷。

　　(3)拉毛（划伤或划痕）：产生的原因主要是磨削时磨粒脱落在砂轮和工件之间，或者是冷却液过滤不洁所致。

　　(4)表面烧伤：可分螺旋线烧伤和点线形烧伤，烧伤痕迹一般都比较深。

　　2、影响磨削表面质量的因素

　　上面介绍了外圆磨削中常见的几种工件表面的缺陷，这些缺陷在磨床磨削中具有一定的代表性，直接影响磨削表面质量。虽然产生的原因是多种多样的，但归结起来不外乎下述三个主要因素：砂轮特性、工艺参数和机床条件。但决定的因素还是操作机床的人，在实践中认真总结经验，掌握机床和工艺的客观规律，就能控制这些缺陷，采取措施防止它的产生。

　　三、磨削过程的特点

　　上面我们介绍了磨削与其他金属切削（车、铣、刨、钻等）有不少相似之处，也有不同的地方，即磨削特殊的本质。我们的任务是设计磨床，因此首先需要认识磨削过程的特点，了解它、掌握它，采取相应的措施，“用不同的方法去解决不同的矛盾”，更好地完成设计任务。

　　下面就来具体分析磨削过程的一些特点：

　　1、在磨削过程中，由于砂轮以很高的速度旋转，离心力很大，若砂轮的质量不好或安排不妥，易造成砂轮碎裂产生事故，必须特别引起重视，因此在设计时要考虑可靠的防护设备。工件在磨削过程中，往往由于砂轮结构不均匀，引起砂轮高速旋转的不平衡，产生振动，影响工件表面质量和机床的使用寿命，严重时也会引起砂轮碎裂。因此，各种磨床必须具备砂轮的平衡措施。

　　2、砂轮具有自锐的性能，所谓“自锐性”，就是磨粒磨钝后在磨削力的作用下，自行破碎并从砂轮工作表面上脱落下来，露出新的磨粒，使磨削加工能继续正常进行。但由于磨削过程复杂，如磨屑、破碎了的小磨粒以及结合剂等，会塞住砂轮的孔隙，使砂轮切削性能降低，严重的甚至可能使砂轮工作表面被破坏，特别对表面光洁度要求较高及保证有正确形状的工件（如螺纹、齿轮等）。因此单纯靠砂轮自锐还不能满足要求，还必须靠人工进行修整，所以应具备砂轮修整器。

　　3、在磨削过程中，由于磨削速度很高，磨粒和被加工工件之间的摩擦大，以及工件材料塑性变形的结果，会产生大量的切削热，其温度可达1000℃以上，这超过一般碳钢的相变温度（约700℃），甚至接近钢的熔化温度，并使剧热的磨屑被砂轮“刀齿”带走，在空气中与氧接触发生氧化作用，产生常见的火花。在这样高的温度作用下，会使工件材料的性能和硬度改变，影响质量。同时工件的内部和表面有很大的温差，特别是对导热性能较差的材料，温差更大，将产生磨削应力，可能使工件发生裂纹。因此，为了减少摩擦，带走热量，降低磨削温度，即使冲掉磨屑，使其不粘附在砂轮的表面上，以提高表面质量，在设计磨床时必须考虑具有较好的冷却装置。

　　4、砂轮上的磨粒形成的“刀齿”，多半是负前角和小后角。且其刃口又非绝对尖锐，所以工件表面产生很大的变形和摩擦，特别是磨粒变钝、磨屑很薄、负前角大时，金属变形更加严重，这样使被加工工件表面产生硬化现象。由于“刀齿”是负前角，所以磨削过程中工件收到很大的径向力的作用，使工件发生弯曲，影响工件的精度，特别是磨削细长的工件造成直径误差更大，因此在设计磨削圆柱类工件的磨床时，不能忽视中心架的问题。