磨削加工是一種應用廣泛的金屬切削方法，主要加工傳統刀具難以切削的硬質材料以及表面質量、尺寸精度要求高的材料。隨著大量新材料的出現和運用對零件精度、質量的要求，磨削加工應用的增長幅度超過其他傳統加工方法。 磨削加工中，磨粒的尺寸、形狀和分布對加工起著重要作用，但在加工韌性金屬時，出現砂輪急劇堵塞鈍化，導致砂輪壽命縮短，為避免砂輪堵塞鈍化和(he)產 生的(de)不(bu)利影響，分(fen)析砂輪堵塞機(ji)理、成因(yin)非常必要。

       1.磨屑的形成

       磨削過程是通過切除一定量的工件 材料獲得較髙表面質量和精度，常用刀具為砂輪。砂輪是由磨料、結合(he)劑經(jing)壓坯、 干燥、燒結而行成(cheng)的(de)(de)疏松體，其單個磨(mo)(mo)粒就是一(yi)把微小的(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)刃，有(you)很大(da)的(de)(de)負前角和(he)刃口鈍圓半徑。高(gao)速運動磨(mo)(mo)粒經(jing)過(guo)滑擦、耕犁后(hou)(hou)切(qie)入工件，切(qie)削(xue)(xue)(xue)層材料有(you)明顯的(de)(de)沿剪切(qie)面滑移后(hou)(hou)形成(cheng)了(le)短(duan)而薄的(de)(de)切(qie)屑，這(zhe)些磨(mo)(mo)屑在磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)區內被加熱到很高(gao)的(de)(de)溫度(du)(du)，然后(hou)(hou)被氧化(hua)(hua)和(he)熔化(hua)(hua)，而固化(hua)(hua)成(cheng)微粒球體，在球體面上還有(you)某些叉枝，是一(yi)種主(zhu)要(yao)磨(mo)(mo)屑形式。磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)耐酸不 銹鋼Cr20Ni24Si4Ti時，發(fa)現大(da)量球狀(zhuang)磨(mo)(mo)屑，還伴(ban)隨(sui)著(zhu)帶(dai)狀(zhuang)、節(jie)狀(zhuang)磨(mo)(mo)屑以及灰(hui)燼, 這(zhe)些磨(mo)(mo)屑有(you)不少部(bu)分將(jiang)會填充到砂(sha)輪氣孔(kong)中，依附在磨(mo)(mo)料的(de)(de)四(si)周(zhou)，引(yin)起砂(sha)輪的(de)(de)堵塞(sai)，導致磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)精度(du)(du)下降，燒傷(shang)工件， 縮(suo)短(duan)砂(sha)輪壽命。

       2.砂輪堵塞的類型和機理分析

       2.1砂輪堵塞的類型(xing)

       砂輪堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)的類型(xing)有嵌(qian)入(ru)型(xing)、粘著型(xing)和(he)混合型(xing)。嵌(qian)入(ru)型(xing)堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)是(shi)(shi)磨屑(xie)嵌(qian)塞(sai)在(zai)砂輪工作表面空(kong)隙處的堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)狀態(tai)；粘著型(xing)堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)是(shi)(shi)磨屑(xie)熔結在(zai)磨粒及結合劑上的堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)狀態(tai)；混合型(xing)堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)是(shi)(shi)既有嵌(qian)入(ru)型(xing)堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)又有粘著型(xing)堵(du)(du)(du)(du)塞(sai)。

       2.2嵌入型堵(du)塞的機(ji)理分析

       外來因素(su)：磨(mo)削(xue)加(jia)工有一個很(hen)重要的特點，一般Fy/Fz大(da)于2?10,工件 材料愈硬，塑性愈小(xiao)，比值愈大(da)，磨(mo)削(xue)區(qu)的磨(mo)屑在(zai)(zai)強(qiang)大(da)的正壓力作(zuo)用下(xia)，被機械擠(ji)進砂輪表面(mian)的空隙里。磨(mo)屑是沿磨(mo)粒(li)(li)(li)前面(mian)滑出(chu)，磨(mo)粒(li)(li)(li)前面(mian)的局部(bu)區(qu)域堆積著(zhu)(zhu)數層磨(mo)屑，在(zai)(zai)砂輪高速旋(xuan)轉的作(zuo)用， 磨(mo)粒(li)(li)(li)后(hou)面(mian)形成氣流旋(xuan)渦區(qu)，旋(xuan)渦區(qu)的空氣壓力顯著(zhu)(zhu)減小(xiao)，在(zai)(zai)負壓力作(zuo)用下(xia)，使部(bu)分磨(mo)屑依(yi)(yi)附在(zai)(zai)磨(mo)粒(li)(li)(li)的后(hou)面(mian)，形成磨(mo)粒(li)(li)(li)后(hou)刀面(mian)的依(yi)(yi)附性堵塞，依(yi)(yi)附物多數是灰燼和微粒(li)(li)(li)。

       靜電場的作用：在(zai)(zai)(zai)磨(mo)削區某些小區域內形成了(le)有(you)砂輪(lun)(lun)(lun)和工件組成的小電場， 在(zai)(zai)(zai)電場的作用下(xia)，部(bu)分磨(mo)屑(xie)將呈現極(ji)性(xing)， 根據(ju)異性(xing)相(xiang)吸(xi)原理(li)，與(yu)砂輪(lun)(lun)(lun)極(ji)性(xing)相(xiang)反的磨(mo)屑(xie)就被(bei)吸(xi)附(fu)在(zai)(zai)(zai)砂輪(lun)(lun)(lun)工作表面。借助于砂輪(lun)(lun)(lun)與(yu)工件之間較大的機械壓力，使己吸(xi)附(fu)在(zai)(zai)(zai)砂輪(lun)(lun)(lun)表面的磨(mo)屑(xie)能穩定地嵌入砂輪(lun)(lun)(lun)表面空隙之間。

       2.3粘著型堵(du)塞(sai)的機理分析

       熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)性粘(zhan)結(jie)：磨(mo)削過(guo)程中絕(jue)大部(bu)分輸入功率轉(zhuan)變為(wei)磨(mo)削熱，使磨(mo)削點溫度高達(da)1200k以上，磨(mo)屑(xie)(xie)遇(yu)空氣(qi)快速(su)氧(yang)化(hua)(hua)， 形成低熔(rong)(rong)(rong)點的(de)(de)(de)金屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)物，在(zai)磨(mo)削區(qu)高 溫加(jia)熱呈熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)或微熔(rong)(rong)(rong)狀態，覆蓋在(zai)砂(sha)(sha)輪表(biao)(biao)(biao)面，當砂(sha)(sha)輪上這部(bu)分表(biao)(biao)(biao)面再次參與(yu)(yu)磨(mo)削時(shi)，在(zai)磨(mo)削力的(de)(de)(de)作用(yong)下被擠(ji)開或強(qiang)化(hua)(hua)， 增加(jia)了與(yu)(yu)砂(sha)(sha)輪的(de)(de)(de)親(qin)和力和附(fu)著力，有的(de)(de)(de)被擠(ji)壓粘(zhan)附(fu)在(zai)工件表(biao)(biao)(biao)面隆(long)起(qi)的(de)(de)(de)溝槽表(biao)(biao)(biao)面 中。通過(guo)多次隨機磨(mo)削，磨(mo)粒四周粘(zhan)附(fu)許多磨(mo)屑(xie)(xie)，使磨(mo)削力增大，同時(shi)溫度升高, 由此引起(qi)惡性循環(huan)，加(jia)劇堵塞，直(zhi)至磨(mo)粒破碎或脫落。

       化(hua)學(xue)性(xing)粘(zhan)結(jie)：不同(tong)元(yuan)素之間的(de)化(hua)學(xue)親(qin)和力是粘(zhan)結(jie)性(xing)堵塞的(de)又一(yi)重要原因(yin)。 磨(mo)(mo)粒(li)和被磨(mo)(mo)削(xue)材料在髙(gao)溫(wen)下(xia)接觸，溫(wen)度因(yin)素使它(ta)們活動能力增強，親(qin)和力加劇， 當具備一(yi)定條件時(shi)就導(dao)致(zhi)化(hua)學(xue)反應，使磨(mo)(mo)粒(li)和磨(mo)(mo)屑在砂輪(lun)表面生(sheng)成一(yi)種喪(sang)失切(qie)削(xue)能力的(de)晶(jing)體。

       3.砂輪自身對堵塞的影響

       3.1磨料(liao)種類

       不同砂輪堵塞程度差別很大，從減少堵塞程度，改善磨削效果來看，不同的工件材料，應選用不同的磨料種類。 如果選用的磨料不能適應工件材料的磨削性能，就容易產生急劇堵塞，使加工無法正常進行。如用剛玉類磨(mo)料磨(mo)削(xue)鐵碳(tan)合金，碳(tan)在空氣中與(yu)氧氣生成一(yi)層很薄的(de)氧化膜，能有效(xiao)地阻(zu)止工(gong)件與(yu)磨(mo)料之間(jian)的(de)化學親和(he)作用，但(dan)如(ru)磨(mo)削(xue)鈦合金， 堵塞(sai)則嚴重的(de)多(duo)。有的(de)工(gong)廠磨(mo)床(chuang)上(shang)的(de)砂輪(lun)久用不換，能磨(mo)萬物，好似節約、方便， 實際上(shang)損失了效(xiao)率和(he)精度。

       3.2磨料粒度

       磨(mo)(mo)料粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)對砂(sha)輪(lun)堵(du)(du)塞(sai)有(you)一定影(ying)響， 一般來說(shuo)細(xi)(xi)(xi)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)比粗(cu)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)容(rong)易(yi)(yi)產生堵(du)(du)塞(sai)現象。因為細(xi)(xi)(xi)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)(de)孔隙容(rong)積和磨(mo)(mo)屑(xie)(xie)(xie)(xie)截面積都小(xiao)，細(xi)(xi)(xi)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)(de)切刃(ren)數增(zeng)加，切屑(xie)(xie)(xie)(xie)也多(duo)，加上磨(mo)(mo)削溫度(du)(du)(du)(du)(du)升高(gao)等原因，在(zai)切入(ru)次數較小(xiao)的(de)(de)(de)范圍內(nei)，細(xi)(xi)(xi)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)砂(sha)輪(lun)容(rong)易(yi)(yi)堵(du)(du)塞(sai)。隨著(zhu)切入(ru)次數的(de)(de)(de)增(zeng)多(duo)， 粗(cu)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)砂(sha)輪(lun)與細(xi)(xi)(xi)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)砂(sha)輪(lun)相比，切入(ru)的(de)(de)(de)深(shen)度(du)(du)(du)(du)(du)要大(da)，磨(mo)(mo)粒(li)(li)切刃(ren)磨(mo)(mo)損量就大(da)，且磨(mo)(mo)削溫度(du)(du)(du)(du)(du)上升，在(zai)孔隙里(li)的(de)(de)(de)切屑(xie)(xie)(xie)(xie)熔(rong)(rong)結(jie)(jie)物就增(zeng)多(duo)。到一定次數后，粗(cu)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)(de)堵(du)(du)塞(sai)量反而(er)要超過細(xi)(xi)(xi)粒(li)(li)度(du)(du)(du)(du)(du)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)(de)堵(du)(du)塞(sai)量。 半(ban)精磨(mo)(mo)和精磨(mo)(mo)時，切入(ru)量小(xiao)，溫度(du)(du)(du)(du)(du)低， 堵(du)(du)塞(sai)輕，選(xuan)擇細(xi)(xi)(xi)砂(sha)輪(lun)；粗(cu)磨(mo)(mo)切入(ru)量大(da)， 溫度(du)(du)(du)(du)(du)高(gao)，堵(du)(du)塞(sai)在(zai)空隙的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)屑(xie)(xie)(xie)(xie)、熔(rong)(rong)結(jie)(jie)物多(duo)， 選(xuan)擇粗(cu)砂(sha)輪(lun)。

       3.3砂(sha)輪的硬(ying)度(du)

       砂(sha)輪(lun)的硬(ying)度指磨(mo)粒(li)脫(tuo)(tuo)落(luo)的難易程度， 由粘結(jie)(jie)劑的強度予以保證。粘結(jie)(jie)劑強度愈(yu)高，砂(sha)輪(lun)硬(ying)度也(ye)愈(yu)大(da)，磨(mo)粒(li)磨(mo)鈍量(liang)(liang)就(jiu)愈(yu)多(duo)，磨(mo)粒(li)脫(tuo)(tuo)落(luo)前對(dui)工(gong)件(jian)的滑擦(ca)、擠壓愈(yu)加嚴重，磨(mo)屑更(geng)容易機(ji)械地填充到砂(sha)輪(lun)空(kong)隙中(zhong)去，同時還伴隨著產生更(geng)多(duo)的摩(mo)擦(ca)熱，摩(mo)擦(ca)熱為粘結(jie)(jie)性堵塞提供熔結(jie)(jie)物。因此砂(sha)輪(lun)的硬(ying)度對(dui)堵塞量(liang)(liang)影(ying)響較大(da)， 砂(sha)輪(lun)越(yue)硬(ying)，堵塞量(liang)(liang)越(yue)大(da)。一般情(qing)況下， 砂(sha)輪(lun)硬(ying)度選用(yong)G?H,在一些(xie)難加工(gong)的材料(liao)中(zhong)，也(ye)采用(yong)D?0的硬(ying)度。

       3.4砂輪組織(zhi)

       砂(sha)(sha)輪(lun)組織(zhi)反映了磨(mo)(mo)料、粘結劑、氣 孔三者之間(jian)的(de)比例關系。砂(sha)(sha)輪(lun)組織(zhi)越(yue)密， 工(gong)(gong)作(zuo)得磨(mo)(mo)粒數越(yue)多，切削刃間(jian)距(ju)離變小， 砂(sha)(sha)輪(lun)更(geng)容易堵(du)塞(sai)(sai)。含(han)有45%磨(mo)(mo)料的(de)砂(sha)(sha)輪(lun)比含(han)49.2%磨(mo)(mo)粒的(de)平(ping)均堵(du)塞(sai)(sai)量要少一半(ban)；含(han)有53%磨(mo)(mo)料的(de)砂(sha)(sha)輪(lun)比含(han)49. 2%磨(mo)(mo)料的(de)砂(sha)(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)削工(gong)(gong)件的(de)堵(du)塞(sai)(sai)量高二倍(bei)。在磨(mo)(mo)削難加(jia)工(gong)(gong) 材料時(shi)應(ying)選擇組織(zhi)號為7至9號的(de)砂(sha)(sha)輪(lun)， 大氣孔的(de)砂(sha)(sha)輪(lun)就大氣孔砂(sha)(sha)輪(lun)效果較好。

       4.磨削條件的影響

       4. 1砂輪(lun)線速度

       砂(sha)輪線速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)使(shi)磨(mo)(mo)粒的(de)(de)(de)最(zui)大切(qie)深減(jian)(jian)少(shao)，切(qie)屑截(jie)面積減(jian)(jian)小(xiao)，同時(shi)切(qie)削(xue)(xue)次數和(he)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)熱(re)增(zeng)加(jia)(jia)，這(zhe)兩個因素(su)均使(shi)堵(du)塞(sai)(sai)量增(zeng)加(jia)(jia)，但是(shi)當砂(sha)輪線速(su)(su)度(du)(du)高(gao)達(da)一定(ding)程度(du)(du)時(shi)（如達(da)50m/s以上）砂(sha)輪的(de)(de)(de)堵(du)塞(sai)(sai)量反而(er)大大下(xia)降。在(zai)(zai)生產(chan)中磨(mo)(mo)削(xue)(xue)不銹(xiu)鋼、 高(gao)溫合(he)金時(shi)，50m/s砂(sha)輪速(su)(su)度(du)(du)比30m/s砂(sha)輪的(de)(de)(de)堵(du)塞(sai)(sai)量減(jian)(jian)少(shao)30%?100%。因此，在(zai)(zai)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)難磨(mo)(mo)材料(liao)時(shi)，要么采用低于20m/s 的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)，要么采用高(gao)于50m/s的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)， 選在(zai)(zai)其(qi)之間(jian)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)速(su)(su)度(du)(du)對(dui)砂(sha)輪的(de)(de)(de)堵(du)塞(sai)(sai)是(shi)很不利的(de)(de)(de)。對(dui)于各(ge)種工件材料(liao)來說，各(ge)有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)其(qi)堵(du)塞(sai)(sai)量小(xiao)的(de)(de)(de)臨界砂(sha)輪速(su)(su)度(du)(du)值。

       4. 2工件速度

       工(gong)件(jian)的速度(du)(du)對(dui)砂(sha)輪(lun)堵塞(sai)(sai)程度(du)(du)的影響， 與切削(xue)條件(jian)中其(qi)他(ta)因素(su)有密切關系。工(gong)件(jian)線速度(du)(du)提高(gao)一(yi)倍，砂(sha)輪(lun)堵塞(sai)(sai)量(liang)增加三倍。這是因為工(gong)件(jian)速度(du)(du)越(yue)高(gao)磨粒(li)切入深度(du)(du)就越(yue)淺，切屑截面(mian)積變小，相當于砂(sha)輪(lun)特性變硬，故容易引起砂(sha)輪(lun)堵塞(sai)(sai)。

       4. 3磨削(xue)方式

       切(qie)(qie)入磨(mo)(mo)(mo)削比縱向磨(mo)(mo)(mo)削堵塞(sai)嚴重。在(zai)切(qie)(qie)入磨(mo)(mo)(mo)削時，砂(sha)輪(lun)與工(gong)(gong)件(jian)(jian)間接(jie)觸面積(ji)大， 磨(mo)(mo)(mo)粒(li)切(qie)(qie)削刃在(zai)同一(yi)條(tiao)磨(mo)(mo)(mo)痕上要(yao)擦過幾(ji)次， 磨(mo)(mo)(mo)削液進入磨(mo)(mo)(mo)削區困難，磨(mo)(mo)(mo)削時熱量高，易造成堵塞(sai)。縱磨(mo)(mo)(mo)接(jie)觸工(gong)(gong)件(jian)(jian)材(cai)料的(de)是(shi)砂(sha)輪(lun)一(yi)側(ce)緣，當(dang)(dang)磨(mo)(mo)(mo)損面增大到(dao)一(yi)定程(cheng)度時， 在(zai)磨(mo)(mo)(mo)削力作用下磨(mo)(mo)(mo)粒(li)破碎、斷裂(lie)，實現自銳。大多數磨(mo)(mo)(mo)粒(li)能(neng)處于鋒利狀(zhuang)態下工(gong)(gong)作，使磨(mo)(mo)(mo)削力和(he)磨(mo)(mo)(mo)削熱相(xiang)(xiang)對來(lai)說較(jiao)低。 同時，受磨(mo)(mo)(mo)削力和(he)磨(mo)(mo)(mo)削熱影響區的(de)相(xiang)(xiang)當(dang)(dang) 一(yi)部分可(ke)以順縱磨(mo)(mo)(mo)方向排(pai)出到(dao)工(gong)(gong)件(jian)(jian)之外， 故降低了發生化(hua)學(xue)粘附的(de)可(ke)能(neng)性。

       4.4徑向(xiang)切入量

       徑向切入量對砂輪堵塞的影響呈駝峰趨勢。當徑向切入量較小時 (ap<0.01mm),產生堵塞現象，隨著切入量的增加，平均堵塞量也增加，當切 入量增大到一定程度（ap=0.03mm)時， 堵塞量又呈減少趨勢，之后隨著切入量的繼續增加（達到ap=0.04mm)時，堵塞量又急劇上升。在磨削難磨材料時，控制最后一次徑向切入量，對于提高工件的表面質量和精度是至關重要的。

       4.5磨削溫(wen)度

       磨(mo)削時，凡(fan)是增加(jia)(jia)磨(mo)削熱、導致磨(mo)削溫度升高的(de)(de)因(yin)素，都會(hui)加(jia)(jia)劇砂(sha)輪的(de)(de)堵塞，堵塞形式主要是粘(zhan)結型(xing)(xing)堵塞，當然也(ye)伴隨著擴(kuo)散型(xing)(xing)堵塞。

       4.6砂輪修整速度

       砂(sha)輪(lun)修整(zheng)(zheng)速(su)度對堵塞(sai)有(you)明顯影響， 當砂(sha)輪(lun)修整(zheng)(zheng)速(su)度低時，砂(sha)輪(lun)工作表(biao)面平(ping)坦，單(dan)位面積內(nei)有(you)效磨刀數(shu)增加(jia)，使(shi)切屑的截面積變(bian)小(xiao)，切削數(shu)量增多，故容易產生堵塞(sai)。當砂(sha)輪(lun)修整(zheng)(zheng)速(su)度髙時，砂(sha)輪(lun)工作面變(bian)粗，有(you)效磨粒數(shu)減(jian)小(xiao)，在砂(sha)輪(lun)表(biao)面出現(xian)凹部，起到孔隙(xi)作用，切屑易被(bei)沖走(zou)，熔(rong)結物容易脫落。

       4.7磨(mo)削液

       不同的磨(mo)(mo)(mo)削液(ye)(ye)對(dui)(dui)磨(mo)(mo)(mo)削效果影響很大(da)， 目(mu)前通用的乳(ru)化液(ye)(ye)，含有大(da)量(liang)礦物(wu)油和(he)(he)油性添加(jia)(jia)劑，稀釋后呈水包油乳(ru)白色液(ye)(ye)體，它的比熱容和(he)(he)導(dao)熱系數小，在劇烈摩擦過程中很容易造成砂輪與工(gong)件之間的粘附磨(mo)(mo)(mo)損和(he)(he)擴(kuo)散性磨(mo)(mo)(mo)損，使砂輪堵塞， 磨(mo)(mo)(mo)削力增(zeng)加(jia)(jia)，最(zui)后引起磨(mo)(mo)(mo)粒過早破(po)碎和(he)(he)脫落，使磨(mo)(mo)(mo)削比降(jiang)低。選用優良(liang)的磨(mo)(mo)(mo)削液(ye)(ye)對(dui)(dui)改善磨(mo)(mo)(mo)削性能有重要作用。

       5.結語

       砂(sha)輪堵(du)塞(sai)(sai)是(shi)磨削加(jia)工中的(de)(de)(de)普遍現(xian)象， 無論(lun)加(jia)工條件(jian)選(xuan)擇(ze)得如何合理(li)，要(yao)完全防止堵(du)塞(sai)(sai)是(shi)不(bu)可(ke)能的(de)(de)(de)，只是(shi)程度上有所(suo)不(bu)同。砂(sha)輪種類和(he)(he)加(jia)工條件(jian)對砂(sha)輪堵(du)塞(sai)(sai) 有較大(da)影(ying)響(xiang)，但(dan)最主要(yao)的(de)(de)(de)是(shi)被加(jia)工材料 的(de)(de)(de)物理(li)、力學性能和(he)(he)有無磨削液。