在研磨和拋光中，磨粒在工件和研磨體之間滾動，通常在研磨液中進行。在能量約束磨料加工中，磨粒被加速沖向工件材料，并將顆粒沖出表面。第四種主動機制是用較大的力但持續的壓力將工具壓到工件上。振動磨削和珩磨被認為主要是力約束過程。

　　1砂輪

　　砂輪(lun)(lun)也被稱(cheng)為結(jie)合劑工具。大(da)多(duo)數(shu)普(pu)通砂輪(lun)(lun)由傳統磨料Al2O3或(huo)SiC組成，砂輪(lun)(lun)體(ti)為整(zheng)體(ti)（圖(tu)1左）。超硬(ying)磨料具有更高的耐磨性，而且價格昂貴，因此通常在(zai)砂輪(lun)(lun)體(ti)上(shang)使(shi)用薄磨料層(ceng)。根據粘結(jie)系統的不同，磨料層(ceng)是(shi)多(duo)層(ceng)的，可(ke)以是(shi)修整(zheng)過的（圖(tu)1中(zhong)），也可(ke)以是(shi)單(dan)層(ceng)的。

圖1固結磨具

　　對(dui)于(yu)高(gao)(gao)速加工，陶(tao)瓷結(jie)合劑對(dui)磨(mo)(mo)削工具(ju)(ju)的韌(ren)性有更高(gao)(gao)的安(an)全(quan)要(yao)求(qiu)。高(gao)(gao)效(xiao)深磨(mo)(mo)要(yao)求(qiu)磨(mo)(mo)具(ju)(ju)具(ju)(ju)有適當的孔隙率和高(gao)(gao)韌(ren)性。普通(tong)磨(mo)(mo)具(ju)(ju)通(tong)過(guo)低溫燒結(jie)結(jie)合劑和增(zeng)強磨(mo)(mo)料(liao)磨(mo)(mo)粒獲得了(le)競(jing)爭力。

　　1.1形狀

　　磨削的(de)特(te)點是(shi)工具形狀和磨料層(ceng)成分(fen)。砂(sha)輪尺寸以"（外(wai)徑(jing)）×（厚度(du)）×（內徑(jing)）"的(de)形式表示；對(dui)于超硬砂(sha)輪，還要加(jia)上磨削層(ceng)厚度(du)。

　　層(ceng)寬對磨削力(li)和可達到的(de)表(biao)面粗糙度(du)非常重要(yao)。與層(ceng)寬較(jiao)(jiao)(jiao)小的(de)杯形砂(sha)輪(lun)相(xiang)比，層(ceng)寬較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)杯形砂(sha)輪(lun)由于通過(guo)次數(shu)較(jiao)(jiao)(jiao)多，因此工件(jian)粗糙度(du)明顯較(jiao)(jiao)(jiao)低。

　　磨(mo)(mo)料(liao)層由磨(mo)(mo)粒(li)、結合(he)劑和(he)氣孔(kong)組(zu)(zu)成。磨(mo)(mo)粒(li)、粘結劑和(he)氣孔(kong)的體積組(zu)(zu)成決定了(le)磨(mo)(mo)具的應用。磨(mo)(mo)粒(li)必(bi)須起到(dao)切(qie)削(xue)作用。結合(he)劑將(jiang)磨(mo)(mo)粒(li)固定在一起，并釋放鈍磨(mo)(mo)粒(li)。此(ci)外，結合(he)劑還(huan)能傳(chuan)遞(di)工具旋轉時(shi)產生的力(li)，并傳(chuan)導加工過程(cheng)中產生的熱量。氣孔(kong)將(jiang)冷(leng)卻(que)潤滑劑帶入切(qie)削(xue)區，并將(jiang)切(qie)屑從切(qie)削(xue)區帶走。氣孔(kong)既(ji)是切(qie)屑空(kong)間，也是冷(leng)卻(que)潤滑劑空(kong)間，其數量、大(da)小和(he)總體積可通過造孔(kong)劑在很大(da)范圍內變化。

　　1.2特殊砂輪類型

　　1.2.1無心磨砂輪

　　無(wu)心(xin)磨削通常用于大(da)批(pi)量生產。在這種(zhong)圓周磨削方式中，工件不是(shi)沿其中心(xin)軸(zhou)線固定，而(er)是(shi)支撐在其圓周上。無(wu)心(xin)磨削可以是(shi)外圓磨削或內圓磨削。外圓磨削時，工件位于砂(sha)輪、工件托(tuo)板和控(kong)制(zhi)砂(sha)輪之間(jian)。在內側無(wu)心(xin)磨削中，工件位于軋輥或軋靴(xue)之間(jian)，由控(kong)制(zhi)輪或端面板驅動。

　　在(zai)無(wu)心磨砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)中，必須(xu)仔細監測(ce)砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)寬度(du)方向上的結(jie)構密度(du)。在(zai)制(zhi)造和壓制(zhi)大寬度(du)砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)時(shi)，與(yu)較薄的砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)相比，需(xu)要施加更大的壓力和更長的時(shi)間。對(dui)于無(wu)心磨砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)，從磨削到火花(hua)噴出的過(guo)渡區域磨損(sun)大。但這與(yu)砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)密度(du)無(wu)關(guan)，而(er)是與(yu)橫向磨削操作中的輪(lun)(lun)(lun)廓磨損(sun)有(you)關(guan)。工件(jian)、砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)、控(kong)制(zhi)輪(lun)(lun)(lun)和工件(jian)墊板(ban)之間的接觸特性決定(ding)了加工的穩定(ding)性。砂(sha)(sha)輪(lun)(lun)(lun)彈性影響磨削力和切削深度(du)。

　　控制(zhi)砂輪(lun)又稱調(diao)(diao)節(jie)砂輪(lun)，用于調(diao)(diao)節(jie)工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)速(su)度(du)。它是一種傳(chuan)統的(de)(de)(de)砂輪(lun)，通(tong)常是橡膠粘合剛玉(yu)或帶(dai)有硬(ying)質合金涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)鋼體。控制(zhi)輪(lun)通(tong)過摩擦加速(su)或減(jian)速(su)來調(diao)(diao)節(jie)工(gong)件(jian)速(su)度(du)。控制(zhi)輪(lun)形狀復雜(za)，可實(shi)現對工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)線性支撐。控制(zhi)輪(lun)輪(lun)廓受控制(zhi)輪(lun)傾角、工(gong)件(jian)中心高度(du)和(he)工(gong)件(jian)直徑的(de)(de)(de)影響。控制(zhi)輪(lun)輪(lun)廓的(de)(de)(de)新計算模型可縮短修(xiu)整時(shi)間，降低(di)輪(lun)磨損。

　　1.2.2齒(chi)輪磨削砂輪

　　齒(chi)輪磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)分為成(cheng)(cheng)形(xing)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)和(he)輪廓磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)，以及連續磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)和(he)非連續磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)。成(cheng)(cheng)形(xing)齒(chi)輪磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)主要通(tong)過復雜的(de)加工(gong)運動學產生(sheng)齒(chi)輪形(xing)狀，成(cheng)(cheng)型齒(chi)輪磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)主要通(tong)過砂輪輪廓產生(sheng)齒(chi)輪形(xing)狀（圖2）。磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)工(gong)具必須能(neng)夠承受較(jiao)長(chang)(chang)的(de)接觸長(chang)(chang)度。齒(chi)面(mian)成(cheng)(cheng)形(xing)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)中的(de)接觸長(chang)(chang)度與蠕變進給磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)中的(de)接觸度一樣長(chang)(chang)。

圖2磨齒工具

　　1.2.3圓柱形剝離砂輪(lun)

　　外圓磨削工(gong)(gong)藝(yi)或所謂(wei)的(de)(de)剝離磨削工(gong)(gong)藝(yi)是(shi)由(you)橫向進給和傾斜砂輪確(que)定(ding)的(de)(de)。因此(ci)，加工(gong)(gong)區(qu)域很小(xiao)，理論上接(jie)近于點狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)接(jie)觸。這種工(gong)(gong)藝(yi)在工(gong)(gong)件形狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)方面非常(chang)靈(ling)活，磨削力也相對較(jiao)小(xiao)。然而，由(you)于是(shi)點狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)接(jie)觸區(qu)，磨削力會(hui)對單(dan)個磨粒造成高(gao)壓力和高(gao)負荷(he)。通常(chang)會(hui)使用(yong)超硬(ying)磨粒，它(ta)們必須很好地(di)固定(ding)在結合(he)基體(ti)內。一(yi)般(ban)來說，磨料層的(de)(de)硬(ying)度(du)較(jiao)高(gao)。如今，在剝離磨削應用(yong)中使用(yong)的(de)(de)大(da)多是(shi)陶(tao)瓷結合(he)劑CBN砂輪，砂輪圓周速度(du)高(gao)達160 m/s。材料去除率可達幾百mm3/mms。

　　1.2.4工具砂輪(lun)

　　工(gong)具(ju)鋼和高速鋼使用剛(gang)(gang)玉或CBN砂輪(lun)(lun)進行加工(gong)。硬質合(he)金和陶瓷刀具(ju)主要使用碳化硅或金剛(gang)(gang)石砂輪(lun)(lun)磨削。硬質合(he)金工(gong)具(ju)砂輪(lun)(lun)的(de)金剛(gang)(gang)石粒度(du)通常在(zai)D46和D181之(zhi)間。韌性低的(de)金剛(gang)(gang)石磨粒可在(zai)磨削過程中(zhong)實現自(zi)銳，而不(bu)規則的(de)形狀則有利(li)于(yu)磨粒在(zai)結合(he)劑中(zhong)的(de)良好(hao)把持力。

　　在(zai)加(jia)(jia)工堅硬的(de)(de)碳化物(wu)和(he)金(jin)屬陶瓷(ci)時，傾向(xiang)于使用高密(mi)度的(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)磨(mo)粒，以獲得較小(xiao)的(de)(de)單(dan)個磨(mo)粒力(li)(li)。因此砂輪(lun)磨(mo)損小(xiao)，可保持加(jia)(jia)工工件的(de)(de)尺(chi)寸公差(cha)和(he)形狀公差(cha)不變。工具磨(mo)削加(jia)(jia)工需(xu)要形狀復(fu)雜的(de)(de)砂輪(lun)。樹(shu)脂(zhi)結合劑因其柔軟的(de)(de)結合力(li)(li)，具有(you)易于修整和(he)阻尼能力(li)(li)強的(de)(de)優點。

　　1.2.5用于(yu)渦輪機材料的平面砂輪

　　渦輪(lun)材料（如鎳合金或鋁合金）具有很高的(de)(de)延展性，可產生(sheng)較(jiao)長(chang)的(de)(de)切屑。砂輪(lun)有堵塞的(de)(de)危險，切屑形(xing)成的(de)(de)特點是沾污和(he)產生(sheng)毛刺。渦輪(lun)材料的(de)(de)低導熱性導致磨(mo)削(xue)過程中表面層受熱損(sun)壞。因此，用于(yu)渦輪(lun)材料的(de)(de)砂輪(lun)具有高孔隙(xi)率的(de)(de)特點。在工業中，磨(mo)削(xue)過程中會(hui)同(tong)時進行連續修整，以磨(mo)削(xue)和(he)清潔磨(mo)具。

　　所(suo)謂的(de)(de)Viper磨(mo)削法(fa)是利用高壓冷卻液流(liu)持續清(qing)潔和修整砂輪。使用的(de)(de)是氣(qi)孔率較(jiao)高的(de)(de)砂輪。此外，渦輪材料(liao)中的(de)(de)碳化物和金屬(shu)間相會使磨(mo)具受到磨(mo)料(liao)磨(mo)損，從(cong)而(er)產(chan)生自銳現象。

　　1.2.6磨針

　　磨(mo)針，也稱安(an)裝輪(lun)或安(an)裝點，是一種一端粘接、模壓(ya)或壓(ya)鑄有心軸(zhou)的(de)小輪(lun)。這些工(gong)具(ju)通(tong)常(chang)用于(yu)去毛刺、焊縫(feng)精加工(gong)、倒(dao)角或牙科操作(zuo)過程(cheng)中的(de)手持操作(zuo)。其形(xing)狀多(duo)種多(duo)樣。磨(mo)削(xue)(xue)銷(xiao)的(de)長軸(zhou)作(zuo)為懸臂，磨(mo)削(xue)(xue)力導致工(gong)具(ju)變形(xing)。開放式砂輪(lun)結構與(yu)軟性(xing)粘合實現了(le)良(liang)好的(de)自銳性(xing)。

　　1.2.7長針金剛石砂輪

　　20世紀(ji)70年代末，市場上出現了長(chang)針鉆石。這些長(chang)針金剛石的長(chang)度(du)與厚度(du)比例(li)在2:1到5:1之(zhi)間。它們的合(he)成生長(chang)方(fang)向與金剛石主(zhu)軸方(fang)向一(yi)致，即(ji)晶體學[100]方(fang)向[TOML78a]。(111)區域上不斷堆積的生長(chang)機制導致了階梯(ti)式的表面結(jie)構。

　　金(jin)剛石平行于八(ba)面體平面裂開，因此長針金(jin)剛石在其(qi)主軸的(de)矩形方向上很(hen)薄(bo)弱(ruo)。在磨削過程中，磨粒(li)(li)很(hen)容易沿(yan)著階梯(ti)狀生(sheng)長平面斷裂，磨粒(li)(li)也很(hen)可能出(chu)現磨損。

　　長針(zhen)金剛(gang)(gang)石的粒度分級無法通過常規的篩分程序進(jin)行，因此金剛(gang)(gang)石砂粒制造商必須使用(yong)投影顯微(wei)鏡進(jin)行物理測量(liang)。

　　為了達(da)到(dao)理論上(shang)的(de)(de)(de)斷裂性能以及較(jiao)佳的(de)(de)(de)磨粒粘附性，可將帶有鐵磁(ci)性涂層的(de)(de)(de)針狀(zhuang)磨粒與(yu)電磁(ci)系(xi)統(tong)結(jie)合(he)在(zai)一起(qi)。圖3中(zhong)的(de)(de)(de)示例在(zai)1A1圓(yuan)柱形(xing)砂(sha)(sha)輪模具(ju)中(zhong)使用了徑向磁(ci)場線(xian)。當砂(sha)(sha)輪與(yu)樹(shu)(shu)脂粘結(jie)混合(he)物一起(qi)裝入模具(ju)時，其(qi)方向與(yu)磁(ci)場線(xian)平行。壓制和固(gu)化過程(cheng)與(yu)其(qi)他(ta)樹(shu)(shu)脂結(jie)合(he)劑砂(sha)(sha)輪類(lei)似。

圖3用(yong)于(yu)確定1A1圓(yuan)柱滾輪中長(chang)針狀金剛石(shi)方向(xiang)的電磁系統

　　在磨削(xue)應用中，與相同粒(li)(li)度(du)的(de)類似磨料相比(bi)，針(zhen)(zhen)狀金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)表面(mian)有(you)更多的(de)活性磨料顆粒(li)(li)。因此，樹脂結合劑長(chang)針(zhen)(zhen)狀金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)工具在加工脆性工件材料時表現出(chu)更好的(de)性能[TOML78b]。然而，長(chang)針(zhen)(zhen)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)在市場上并不(bu)流(liu)行。與磨削(xue)不(bu)同，針(zhen)(zhen)狀金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)廣泛應用于陶瓷結合劑砂(sha)輪(lun)的(de)修整。

　　2涂附磨具

　　涂(tu)附磨(mo)具的磨(mo)粒通過粘合(he)劑固定在背襯材料上(shang)（圖4）。涂(tu)附磨(mo)具包括砂帶、砂墊或砂盤(pan)(pan)。研磨(mo)盤(pan)(pan)用于車身(shen)噴漆前的準備工(gong)作(zuo)。在金屬(shu)磨(mo)削領(ling)域，去毛(mao)刺、粗加工(gong)和精加工(gong)是涂(tu)附磨(mo)具的重要操作(zuo)。與(yu)砂輪相比(bi)，涂(tu)附磨(mo)具的市(shi)場容量更大(da)。

圖4涂附磨具

　　圖(tu)4顯示了涂附磨(mo)具的磨(mo)料層結構和常見設(she)計。砂帶(dai)與工(gong)件之(zhi)間(jian)的磨(mo)削嚙(nie)合(he)為也(ye)可以在沒有接觸(chu)元(yuan)件的情況(kuang)下在砂帶(dai)的自(zi)由(you)部分進(jin)行嚙(nie)合(he)。

　　涂附磨(mo)(mo)(mo)具(ju)由表1中的各部(bu)分組成，即磨(mo)(mo)(mo)粒、背襯材料、涂層、尺寸涂層和(he)拼接。此(ci)外，磨(mo)(mo)(mo)料的粒度、形狀和(he)磨(mo)(mo)(mo)具(ju)的尺寸也是重要的特(te)征。

表1涂附磨(mo)具的組成(cheng)部分

　　2.1涂附磨具的制造

　　砂帶的制(zhi)造過程(cheng)如圖5所示(shi)。制(zhi)造過程(cheng)從背(bei)襯材(cai)料開始，背(bei)襯材(cai)料可以(yi)是(shi)紙、天然或(huo)合(he)成(cheng)纖維布或(huo)金(jin)屬(shu)（對于金(jin)剛石涂層磨具(ju)）。此(ci)外，襯底還可以(yi)防濕(shi)或(huo)用金(jin)屬(shu)絲加固。強(qiang)度和柔韌(ren)性是(shi)背(bei)襯材(cai)料的主要(yao)特點。

圖5砂帶制作流程

　　用于固定(ding)磨粒的粘(zhan)結(jie)材料可以分一層(ceng)(ceng)或多層(ceng)(ceng)涂覆，其中(zhong)制(zhi)作涂層(ceng)(ceng)為(wei)基礎粘(zhan)結(jie)層(ceng)(ceng)，尺寸涂層(ceng)(ceng)為(wei)上(shang)層(ceng)(ceng)粘(zhan)結(jie)層(ceng)(ceng)。附加涂層(ceng)(ceng)可以起(qi)到防塵(chen)效果。

　　首先，涂(tu)上(shang)涂(tu)層，冷卻或干燥后會(hui)形成凝膠體(ti)。在(zai)(zai)(zai)所(suo)謂的礦物涂(tu)層步(bu)驟中(zhong)，這種凝膠會(hui)通(tong)過重力（重力散射(she)）或靜電(dian)散射(she)固定(ding)磨(mo)(mo)(mo)粒(li)。。在(zai)(zai)(zai)重力散射(she)法(fa)中(zhong)，分配裝(zhuang)置將磨(mo)(mo)(mo)粒(li)施加到涂(tu)層底材上(shang)。在(zai)(zai)(zai)靜電(dian)散射(she)法(fa)中(zhong)，涂(tu)覆的背(bei)襯(chen)材料在(zai)(zai)(zai)傳(chuan)輸(shu)(shu)帶上(shang)顛倒(dao)移動，磨(mo)(mo)(mo)粒(li)在(zai)(zai)(zai)傳(chuan)輸(shu)(shu)帶上(shang)通(tong)過靜電(dian)場定(ding)向。靜電(dian)散射(she)法(fa)的優點是磨(mo)(mo)(mo)粒(li)分布均勻，重現性高，磨(mo)(mo)(mo)粒(li)突出量大（圖(tu)6）。

圖6砂帶的散射方法

　　在磨粒(li)(li)定(ding)位后，涂上尺寸(cun)涂層。它(ta)有(you)助于保持砂帶(dai)(dai)之間(jian)的(de)(de)間(jian)隙。干燥和(he)硬化后，對(dui)傳(chuan)送(song)(song)帶(dai)(dai)進(jin)行軋制、切割和(he)可(ke)能(neng)的(de)(de)拼(pin)接(jie)(jie)。皮帶(dai)(dai)拼(pin)接(jie)(jie)的(de)(de)類型(xing)對(dui)工藝(yi)的(de)(de)穩定(ding)性至關重(zhong)要，可(ke)以用鋁箔進(jin)行加固。重(zhong)疊式拼(pin)接(jie)(jie)可(ke)用于所有(you)情況。然(ran)而，靠近搭接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)區域可(ke)能(neng)在厚(hou)度上有(you)所不同，這(zhe)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)在成品表面(mian)上留(liu)下(xia)痕(hen)(hen)跡。因(yin)此，如果(guo)研磨表面(mian)需要無(wu)(wu)痕(hen)(hen)表面(mian)處理，建議使用去除砂粒(li)(li)的(de)(de)搭接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)。直線(xian)或正(zheng)弦波對(dui)接(jie)(jie)可(ke)以承受更高的(de)(de)應(ying)力，例(li)如用于高性能(neng)應(ying)用。然(ran)而，每(mei)一次拼(pin)接(jie)(jie)都會在機器(qi)/工具/零(ling)件(jian)系統中(zhong)產生振動，從而導(dao)致(zhi)顫動和(he)零(ling)件(jian)表面(mian)痕(hen)(hen)跡。新型(xing)無(wu)(wu)縫(feng)無(wu)(wu)拼(pin)接(jie)(jie)傳(chuan)送(song)(song)帶(dai)(dai)克服了這(zhe)些問(wen)題(ti)。

　　2.3涂附磨具中的磨粒

　　涂附磨(mo)(mo)(mo)具中使(shi)用的(de)(de)單晶磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)與砂輪(lun)中使(shi)用的(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)類似。與砂輪(lun)相比，磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)大小通常(chang)以更大的(de)(de)間(jian)隔分級(ji)。砂粒(li)(li)(li)(li)完全嵌(qian)入在粘合劑材料中，這導(dao)致(zhi)對砂粒(li)(li)(li)(li)脫(tuo)(tuo)落(luo)的(de)(de)抵抗力(li)很(hen)高。因此，砂帶研磨(mo)(mo)(mo)中的(de)(de)砂粒(li)(li)(li)(li)剝裂和磨(mo)(mo)(mo)損機制(zhi)比砂粒(li)(li)(li)(li)脫(tuo)(tuo)落(luo)更常(chang)見。

　　除單晶磨(mo)料(liao)(liao)(liao)外，多晶磨(mo)料(liao)(liao)(liao)也是涂附磨(mo)具的(de)(de)標準(zhun)磨(mo)料(liao)(liao)(liao)。空(kong)心剛玉是一(yi)種燒結成空(kong)心球(qiu)狀的(de)(de)磨(mo)料(liao)(liao)(liao)，已被證(zheng)明是一(yi)種用(yong)于砂(sha)帶的(de)(de)長效(xiao)磨(mo)料(liao)(liao)(liao)。即使(shi)球(qiu)體磨(mo)損(sun)，它們也會在外殼(ke)上暴露(lu)出磨(mo)料(liao)(liao)(liao)，并執行均勻(yun)的(de)(de)切(qie)割(ge)動作。

　　3珩磨工具

　　珩磨(mo)工(gong)具(ju)的結合劑(ji)和(he)磨(mo)粒材料與砂輪(lun)類似。主要工(gong)具(ju)有珩磨(mo)棒、異形(xing)工(gong)具(ju)和(he)齒輪(lun)珩磨(mo)工(gong)具(ju)（圖7）。

圖7珩磨工具

　　特(te)別(bie)是(shi)使用(yong)了陶瓷、樹脂(zhi)、燒(shao)結和電(dian)沉積結合(he)劑(ji)(ji)。磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)大(da)小和濃(nong)度(du)與濃(nong)度(du)相(xiang)對較高的(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削工(gong)具(ju)類(lei)似。細(xi)粒(li)度(du)珩磨(mo)(mo)(mo)(mo)棒(bang)(bang)用(yong)于(yu)(yu)定型(xing)和表(biao)面精(jing)加工(gong)，而非形狀修正。與磨(mo)(mo)(mo)(mo)削加工(gong)不同，金(jin)剛石和CBN在加工(gong)相(xiang)同材料時可(ke)獲得相(xiang)似的(de)(de)珩磨(mo)(mo)(mo)(mo)效(xiao)果。在珩磨(mo)(mo)(mo)(mo)工(gong)具(ju)中，結合(he)劑(ji)(ji)硬度(du)的(de)(de)選擇與磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)大(da)小有關。較硬的(de)(de)結合(he)劑(ji)(ji)通常(chang)用(yong)于(yu)(yu)粗金(jin)剛石和CBN。對于(yu)(yu)珩磨(mo)(mo)(mo)(mo)棒(bang)(bang)，較粗尺寸(cun)的(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)（大(da)于(yu)(yu)D151或B151）通常(chang)使用(yong)鐵(tie)質結合(he)劑(ji)(ji)，中等尺寸(cun)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)（D64-D126或B64-B126）通常(chang)使用(yong)較軟的(de)(de)青銅結合(he)劑(ji)(ji)，而較細(xi)尺寸(cun)的(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)至微米級則使用(yong)樹脂(zhi)結合(he)劑(ji)(ji)。

　　珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)定義是(shi)刀具(ju)(ju)與工(gong)件之間的(de)持續接觸。這(zhe)不適用于齒輪(lun)(lun)珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)。因此，根據(ju)定義，齒輪(lun)(lun)珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)工(gong)藝屬于磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削工(gong)藝。在齒輪(lun)(lun)珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)中，珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)工(gong)具(ju)(ju)的(de)輪(lun)(lun)廓是(shi)由(you)內齒輪(lun)(lun)齒形構成的(de)。珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)工(gong)具(ju)(ju)上裝有(you)齒輪(lun)(lun)修整(zheng)滾(gun)輪(lun)(lun)和圓柱修整(zheng)滾(gun)輪(lun)(lun)，用于珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)輪(lun)(lun)齒的(de)后(hou)退。Vucetic在單磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒劃(hua)痕試驗(yan)和珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)試驗(yan)中比(bi)較了陶瓷結合劑(ji)和樹脂結合劑(ji)齒輪(lun)(lun)珩(heng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)工(gong)具(ju)(ju)，一致發現(xian)陶瓷結合劑(ji)比(bi)樹脂結合劑(ji)能(neng)更好地(di)保持磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒。

　　4拋光工具

　　在(zai)(zai)拋(pao)(pao)光過(guo)程中(zhong)，研磨顆粒(li)被微細地分(fen)散(san)在(zai)(zai)液體介質(zhi)或(huo)粘合劑中(zhong)，并通過(guo)一個(ge)反(fan)向體被引導(dao)到工(gong)件表面上。因此，拋(pao)(pao)光工(gong)具更(geng)像是研磨顆粒(li)在(zai)(zai)介質(zhi)或(huo)粘合劑中(zhong)的(de)糊狀物(wu)或(huo)懸浮液。

　　在(zai)平(ping)板拋(pao)光工藝中，粘(zhan)合(he)(he)劑(ji)將磨(mo)料顆粒固定在(zai)平(ping)板表(biao)面。粘(zhan)合(he)(he)劑(ji)需要在(zai)與拋(pao)光板輕度(du)接(jie)觸時熔化，并很好(hao)地附著在(zai)拋(pao)光板表(biao)面。拋(pao)光膏的質量取決于粘(zhan)合(he)(he)劑(ji)的熔融溫(wen)(wen)度(du)和(he)汽化溫(wen)(wen)度(du)。這兩個溫(wen)(wen)度(du)之間的差(cha)異越大，粘(zhan)合(he)(he)劑(ji)的質量就越好(hao)。

　　拋光過程可以(yi)根據研(yan)磨顆粒尺(chi)寸（細(xi)或粗）和(he)拋光墊(dian)（硬或軟(ruan)(ruan)）進行分(fen)類）。玻璃的(de)光學拋光使(shi)用細(xi)顆粒和(he)軟(ruan)(ruan)拋光墊(dian)。不(bu)過，這種分(fen)類并(bing)不(bu)能說明材料(liao)去(qu)除的(de)有效(xiao)機制(zhi)(zhi)。一般來說，化學和(he)機械機制(zhi)(zhi)的(de)相(xiang)互作用實現了材料(liao)的(de)去(qu)除。

圖8研磨和拋光

　　在水(shui)-酒精懸浮液中使用金(jin)剛石(shi)磨(mo)(mo)粒拋光(guang)鋼材(cai)，可以解釋為拋光(guang)磨(mo)(mo)粒和工件之間的(de)局部載荷(he)會導致鋼材(cai)的(de)塑(su)性變(bian)形。由于金(jin)剛石(shi)磨(mo)(mo)粒具有高導熱(re)性，因(yin)此不太可能產(chan)生熱(re)效應和化學反應。材(cai)料的(de)去除是(shi)通過微犁和微剝(bo)落來實現的(de)。

　　4.1拋光磨料

　　用于拋光(guang)工(gong)藝(yi)的(de)磨(mo)料往往根(gen)據所需的(de)材料去(qu)除率來選擇(ze)。常見(jian)的(de)磨(mo)粒大小(xiao)約為1μm，。在粗(cu)研磨(mo)膏中，使用硬度較高的(de)磨(mo)料：

　　?金剛石(C)、

　　?氧(yang)化鎂（MgO）、

　　?浮石（火(huo)山熔巖干(gan)燥后形成的(de)玻(bo)璃狀海綿(mian)狀化合物）、

　　?氧化鈹(BeO)、

　　?氧化(hua)鉻(ge)（Cr2O3）、

　　?氧化鐵（Fe2O3）、

　　?石榴石

　　?剛(gang)玉（60-90%Al2O3）、

　　?金剛(gang)砂(sha)(60%Al2O3和Fe3O4,Fe2O3,SiO2)、

　　?石英（SiO2，內含CO2、H2O、NaCl和CaCo3）、

　　?碳化硅（SiC）

　　?玻璃

　　下列軟磨料可用(yong)于精細拋光(guang)研磨膏成分

　　?高嶺土，

　　?白堊（從碎石、沖洗和(he)洗滌的石灰石中獲(huo)得），

　　?重晶石(shi)（硫酸鋇），

　　?滑(hua)石（含(han)水硅酸鎂），

　　?硅藻土（在層片中凝結的(de)硅膠(jiao)形成的(de)白色沉積礦(kuang)物(wu)，壓實成軟巖塊），

　　?維也納石(shi)灰（燒制白云(yun)石(shi)后獲(huo)得的細晶(jing)鈣和鎂氧(yang)化物(wu)的白色粉末復合物(wu)）

　　4.2漿料的粘合材料

　　糊狀(zhuang)物(wu)的粘合劑(ji)包(bao)括以(yi)下幾種：

　　?硬(ying)脂(zhi)-硬(ying)脂(zhi)酸，CH3(CH2)16COOH，白色固體結晶物質，熔點140°C；硬(ying)脂(zhi)是一種良好的粘(zhan)合劑，可為漿糊(hu)帶來(lai)凝聚(ju)力和硬(ying)度(du)。

　　?油(you)酸-油(you)脂(zhi)，不飽和脂(zhi)肪(fang)酸，熔點15°C；油(you)酸通過(guo)溶解金屬(shu)氧化物(wu)加速拋光過(guo)程。

　　?石(shi)蠟-蠟狀(zhuang)，脂(zhi)肪(fang)碳(tan)氫化合(he)物的結(jie)晶混合(he)物，熔點(dian)為44°C；石(shi)蠟不(bu)會轉(zhuan)化為樹脂(zhi)或碳(tan)化。它(ta)能為拋光膏帶(dai)來內聚力(li)、彈性(xing)、硬度(du)和附著力(li)。

　　?脂(zhi)肪-飽和(he)脂(zhi)肪和(he)不飽和(he)油脂(zhi)的有機(ji)可(ke)熔甘油酯；脂(zhi)肪通常用來代替硬脂(zhi)。

　　?蠟(la)--固態(tai)、不粘稠(chou)或液態(tai)脂肪(fang)酸酯，含較高的脂肪(fang)醇；例如棕櫚(lv)蠟(la)（熔點353-359 K）、蜜蠟(la)（熔點333-340 K）和(he)(he)蒙坦(tan)蠟(la)（熔點351-353 K）。蠟(la)能增加漿糊的硬度和(he)(he)凝聚力。

　　?凡士林（Petrolatum），從瀝青（asphalt）和石蠟基原油中(zhong)提(ti)取；這種物質(zhi)可(ke)降低漿(jiang)糊的(de)硬度。

　　拋(pao)光膏中(zhong)有時會添加(jia)表面活性物(wu)(wu)質和乳化劑。它(ta)們(men)的作(zuo)用(yong)是強化加(jia)工操作(zuo)、、增加(jia)拋(pao)光效果和增加(jia)研(yan)磨復(fu)合物(wu)(wu)的耐用(yong)性。流(liu)變性物(wu)(wu)質（包括鋁皂、鋁醇(chun)酸鹽、復(fu)雜的膨(peng)潤土和小于1微米的細滑(hua)石粉）被添加(jia)到流(liu)體(ti)糊(hu)狀物(wu)(wu)中(zhong)以增加(jia)粘度。例如(ru)，在玻(bo)璃拋(pao)光中(zhong)，流(liu)體(ti)對摩擦效應(ying)和材料去除過程(cheng)有很大影響。

　　使用瀝(li)青(qing)(qing)拋光可用于加(jia)工高(gao)價(jia)值(zhi)的光學元件。瀝(li)青(qing)(qing)是一種粘彈性材(cai)料，主要來源于松樹樹脂(zhi)或石油樹脂(zhi)。

　　4.3拋光墊

　　對位劑或拋(pao)光墊種類繁(fan)多，但(dan)缺乏(fa)基(ji)于應(ying)用的模型。對應(ying)體可分為(wei)三大類：

　　?可變形的拋光墊，如瀝青或鑄造聚氨酯，

　　?軟拋光(guang)墊，如(ru)布和具有多孔結構(gou)的合成氈，

　　?硬拋光(guang)墊(dian)，如硬氈(zhan)，填充(chong)或未(wei)填充(chong)的聚氨(an)酯泡沫，浸漬(zi)布，細層壓板。墊(dian)的選擇會影響材料去除(chu)率。在自動(dong)化玻璃拋光(guang)中，聚氨(an)酯泡沫優于(yu)瀝青墊(dian)。

　　5研磨

　　具(ju)(ju)有幾何上未定(ding)義的(de)(de)切(qie)削邊(bian)緣(yuan)。定(ding)義為一(yi)種切(qie)削過程，其中松散的(de)(de)磨(mo)(mo)粒分布在流體(ti)或糊狀(zhuang)物中，即所(suo)謂(wei)的(de)(de)研(yan)磨(mo)(mo)漿液，由(you)一(yi)個(ge)通常是形狀(zhuang)傳遞的(de)(de)對(dui)物（也稱為研(yan)磨(mo)(mo)工具(ju)(ju)）引導。理想情況下(xia)，各個(ge)砂(sha)粒的(de)(de)切(qie)削路徑是無定(ding)向的(de)(de)。有效的(de)(de)機制很復雜(za)，被認為是切(qie)屑形成、微槽和由(you)微裂紋(wen)和顆(ke)粒脫(tuo)落引起的(de)(de)脆性加工的(de)(de)疊加。已知的(de)(de)過程變體(ti)包(bao)括平面研(yan)磨(mo)(mo)，工件固定(ding)或自由(you)移動，外部(bu)或內部(bu)圓柱研(yan)磨(mo)(mo)，輪廓研(yan)磨(mo)(mo)和超聲研(yan)磨(mo)(mo)等。

　　5.1用于研磨的磨料

　　研磨(mo)過程中常用的磨(mo)料包括碳化(hua)硅、剛玉、碳化(hua)硼(peng)(B4C)和金剛石。氮化(hua)硼(peng)（B4 N）用于研磨(mo)碳化(hua)物(wu)。常規(gui)磨(mo)粒尺寸如下：

　　?碳化硅(gui)和剛玉：5-1μm

　　?碳化硼：60-5μm

　　?金剛石：5-0.5微米

　　?氧化鉻(ge)：2-1μm

　　金(jin)剛石研磨液的設計使粗粒也能(neng)均勻(yun)地(di)分(fen)散在(zai)液體中(zhong)。即使研磨液粘合(he)劑的粘度很低，磨料也不(bu)(bu)會(hui)沉淀下來。普通的磨料會(hui)被不(bu)(bu)斷送入研磨板，以恢(hui)復已破碎的顆粒。金(jin)剛石磨粒的補(bu)給頻率較低。

　　在(zai)使用(yong)松(song)散磨(mo)(mo)料的(de)研磨(mo)(mo)工藝中，磨(mo)(mo)粒(li)(li)的(de)形狀、粒(li)(li)度、粒(li)(li)度分布(bu)和(he)磨(mo)(mo)粒(li)(li)破碎(sui)特(te)性是(shi)工藝控制的(de)重要(yao)變量。至于磨(mo)(mo)粒(li)(li)的(de)形狀，塊狀等軸磨(mo)(mo)粒(li)(li)被認為(wei)是(shi)更好的(de)，因為(wei)它們介于球狀和(he)針(zhen)狀這兩個極端之間。球形磨(mo)(mo)粒(li)(li)傾向于在(zai)研磨(mo)(mo)板和(he)工件(jian)之間滾動，而不是(shi)進行加(jia)工；相反，針(zhen)狀磨(mo)(mo)粒(li)(li)會(hui)造(zao)成很(hen)深的(de)劃痕。少數超大(da)磨(mo)(mo)粒(li)(li)的(de)存在(zai)會(hui)導致嚴(yan)重的(de)工件(jian)損(sun)壞。

　　6鋸切工具

　　金剛(gang)石(shi)(shi)鋸較(jiao)大的用途是切(qie)割(ge)石(shi)(shi)材和(he)耐火材料。電子和(he)太陽(yang)能行(xing)業也使(shi)用線(xian)鋸將(jiang)硅(gui)和(he)石(shi)(shi)英晶(jing)體切(qie)割(ge)成(cheng)晶(jing)片。在(zai)多線(xian)切(qie)割(ge)中(zhong)(zhong)，一根線(xian)由幾個線(xian)圈(quan)引出，形成(cheng)幾條線(xian)，同時進行(xing)切(qie)割(ge)。金屬絲既可(ke)(ke)以含有(you)磨粒粒，也可(ke)(ke)以在(zai)含有(you)磨粒的泥漿中(zhong)(zhong)工作（圖9左）。

圖9線鋸和孔鋸

　　6.1粘接線鋸

　　粘(zhan)(zhan)合(he)(he)砂粒的(de)線由一個涂(tu)有(you)研磨顆粒的(de)芯(xin)組成(cheng)，主(zhu)要(yao)是金剛石(shi)。金剛石(shi)可以通過樹脂粘(zhan)(zhan)合(he)(he)或(huo)電鍍(du)粘(zhan)(zhan)合(he)(he)。

　　6.2松散(san)磨料線鋸

　　在(zai)線研磨(mo)過程中，研磨(mo)介質由磨(mo)粒（通常為SiC）和(he)介質（通常為油(you)或乙二(er)醇）組成，通過噴涂在(zai)非涂層線上(shang)。

　　6.3內徑鋸

　　內(nei)徑(jing)(jing)鋸(ju)，又稱內(nei)孔鋸(ju)或內(nei)徑(jing)(jing)鋸(ju)，由旋轉鋼鋸(ju)條(tiao)組成，其內(nei)徑(jing)(jing)電鍍有金剛石磨(mo)粒（圖9右）。鋼鋸(ju)條(tiao)在其外徑(jing)(jing)處夾緊，鋸(ju)條(tiao)或工件(jian)沿(yan)徑(jing)(jing)向(xiang)移動。

　　7使用游離磨料的其他方法

　　7.1粉碎

　　在(zai)材料加工術語中，通過(guo)機械方法減小顆(ke)粒(li)尺寸稱為研(yan)磨。其(qi)他術語有(you)破碎(sui)、研(yan)磨或自然(ran)研(yan)磨。破碎(sui)一詞用(yong)于(yu)較大的最終粒(li)度顆(ke)粒(li)（如直徑約13-19毫(hao)米）；研(yan)磨一詞指(zhi)低微(wei)米或以下的粒(li)度。

　　用于(yu)這些(xie)過(guo)(guo)程的機(ji)器(qi)通常被(bei)稱(cheng)為研磨(mo)(mo)(mo)磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)。研磨(mo)(mo)(mo)機(ji)可以是介(jie)質(zhi)磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)（翻滾磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)、離心(xin)磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)、攪拌介(jie)質(zhi)磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)、振動磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)）、沖擊磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)（錘磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)）或流(liu)體(ti)能量(liang)磨(mo)(mo)(mo)床(chuang)。粉(fen)碎過(guo)(guo)程中的尺寸減小是由于(yu)應力(li)下的顆粒斷裂。

　　在減小尺寸的過程中，需要使用大量的磨料(liao)，如(ru)鋼(gang)、剛玉、玻璃(li)、尼龍(long)、碳化(hua)(hua)(hua)硅、碳化(hua)(hua)(hua)硅萘、碳化(hua)(hua)(hua)鎢、氧化(hua)(hua)(hua)鋯(gao)、硅酸鋯(gao)等。在選(xuan)擇研磨介(jie)質時，必須考(kao)慮磨粒大小、硬(ying)度(du)、比重(zhong)、形狀(zhuang)和化(hua)(hua)(hua)學(xue)反應等因素(su)。

　　7.2自由研磨加工

　　在(zai)桶式(shi)研(yan)(yan)磨(mo)或(huo)翻滾(gun)研(yan)(yan)磨(mo)中，工件、研(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)和流(liu)體(ti)在(zai)一個慢速旋(xuan)轉的容(rong)器(qi)中翻滾(gun)。在(zai)振(zhen)動(dong)研(yan)(yan)磨(mo)中，也被稱為(wei)“投料研(yan)(yan)磨(mo)”，容(rong)器(qi)會(hui)振(zhen)動(dong)。流(liu)體(ti)可以是水、酸或(huo)堿性化合物。桶式(shi)研(yan)(yan)磨(mo)和振(zhen)動(dong)研(yan)(yan)磨(mo)應用于模具(ju)制造(zao)、醫療和航空航天工程(cheng)，用于去毛刺、脫(tuo)脂、拋光或(huo)除(chu)銹。

圖(tu)10振動研磨用磨料顆粒形狀示例

　　研磨(mo)顆(ke)粒，可以是陶(tao)瓷(ci)、塑料或(huo)金屬材料，并有(you)各種形狀(zhuang)（圖10）。尺寸范圍從邊長3-25毫米(mi)或(huo)更大(da)。陶(tao)瓷(ci)粘(zhan)合(he)劑是具有(you)研磨(mo)作用的切(qie)片的主要粘(zhan)合(he)劑類型。鋼顆(ke)粒用于球形拋光，即產生壓應力。

　　液(ye)態載體化合物(wu)的(de)pH值從酸性到堿性不等，還具有其他功能，如去除(chu)加(jia)工過程中的(de)污染(ran)物(wu)、保持加(jia)工部件清潔等。化合物(wu)類型的(de)選擇要考慮環境和經濟因素。

　　7.3噴砂

　　噴(pen)砂中，磨(mo)料顆粒(li)通過壓(ya)縮空氣(qi)(qi)、離心(xin)力或加壓(ya)水(shui)激活，并對準(zhun)工件材料。剛(gang)玉、硅碳化物和(he)石英是(shi)(shi)典型噴(pen)砂磨(mo)料。排放顆粒(li)和(he)顆粒(li)危險空氣(qi)(qi)污染物是(shi)(shi)與噴(pen)砂相(xiang)關的(de)主要問題。存在幾(ji)種控(kong)制空氣(qi)(qi)排放的(de)方法(fa)，如噴(pen)射(she)罩、真空噴(pen)射(she)器、帷幕、水(shui)幕、濕噴(pen)射(she)和(he)回(hui)收系統。

　　來源：國磨質檢