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一、磨料磨具产品分类
——— 陶瓷结合剂砂轮 Vitrified bond
固结磨具 ——— 普通磨具 ——— 树脂结合剂砂轮 Organic bond
Bonded Conventional ——— 橡胶结合剂砂轮 Rubber bond
——— 油石、研磨条(块)、小磨头

——— 陶瓷结合剂金刚石、CBN砂轮
——— 超级磨具 ——— 树脂结合剂金刚石、CBN砂轮
Super ——— 金属结合剂金刚石、CBN砂轮
——— 金刚石、CBN研磨条、小磨头

涂附磨具 ———————————— 砂纸 Sheet
Coated ——— 砂带 Belt
——— 砂盘
——— 百叶轮、千叶碟 Flap wheel (Disc)
——— 抛光轮、抛光带Bear-TEX

磨削应用分类
金属加工领域Metal-FEB
铸件毛坯打磨，焊接焊缝打磨，钢材的切割，表面处理
使用树脂打磨砂轮，切割片，砂盘等；
工具加工领域Tool-room
刀具、工模具的加工，如钻头、铣刀等刀具加工，注塑模具的加工
使用金刚石砂轮、CBN砂轮，单晶刚玉砂轮；
产品加工领域Production
大批量生产的场合，如汽车发动机零件，轴承加工
各种陶瓷、树脂结合剂砂轮，如用于平面、外圆、内圆、端面、沟道磨削砂轮；
木材加工领域Furniture
包括人造板材程家具的打磨、抛光，使用砂纸、砂带、无纺布。

二、磨削常识
1、磨削基本概念
从直观上看，磨削是砂轮与工件的直接接触，工件表面磨削的好坏，可以判断出砂轮的好与不好。
实际上这看上去象是砂轮磨削工件的过程，包括四个方面的因素：机床因素，操作方式方法的因素，工件材质类型的因素以及砂轮选型的因素。磨削结果是由这四个方面因素综合作用形成的。
▲举例说，一台新机床与一台旧机床工作情况显然是不同的。新机床刚出厂不久，需要一个“磨合期”，使机械传动装置渡过一个稳定过程，这期间加工出来零件是不稳定的，当新机床过了“磨合期”后，就显示出其应有的加工精度。
至于老的机床，需要一定的维护、保养，否则，有些部件过渡磨损（轴承、皮带等），导致机床高故障率，这期间加工的零件质量也是不稳定的。
▲从操作方法上看，主要是操作者人为因素。有的操作者喜欢进刀量大，而有的操作者喜欢慢慢地进刀，那同一片砂轮在这两个人手里会有不同的表现：进刀量大容易引起烧伤，进刀慢则显砂轮硬，效率低。
例如：有的操作者为了不让冷却液溅到身上，将冷却液阀门调小，这给磨削带来很不利的影响，冷却液在磨削中的作用相当大(冷却、清洗、润滑)。我们有时去车间听工人实地反应意见，一个班次说好，另一个班次说不好，大多情况就是因为每个人的操作习惯有差异造成的。
▲看工件情况，理论上的设定实际上往往不能达到。比如本道工序工序磨削余量是0.05mm，而前道下来却有0.08mm，或经过热处理后工件有变形，有的地方磨得多，有的地方磨得少，这就给加工带来了难度。
▲砂轮选随后有详细说明。
所以，判断一项磨削结果要将磨削的四要素同时加以考虑，才能得出合理的结论。
我们将这四项因素作为系统输入，其输出就是磨削所达到的工件表面质量，残余应力情况、公差/粗糙度、以及操作者和经营者都关心的生产效率、单件成本。

2、砂轮工作的微观分析
一个砂轮是由磨料颗粒、磨料间的结合剂和空隙（气孔）三部分组成。从微观来分析，砂轮同工件的接触过程，可以看成是单颗颗磨料同工件的作用过程，大致分为6种情况：
1）切割； 2）推移； 3）滑动； 4）金属屑与结合剂的摩擦；
5）金属屑与工件的摩擦； 6）结合剂与工件的摩擦。
最理想的磨削过程是第1种情况，磨料侵入到工件表面中，同时将金属有效地“切除”。当磨料变钝后，就会产生第2甚至第3种情况。第2种情况钝了的磨料只是使工件表面受压产生塑性变形，并把变形的金属“推移”到另一地区。第3种仅仅是磨料在工件表面摩擦。有时我们需要这两种情况，例如在磨削的精磨阶段，只是希望得到尺寸公差和表面粗糙度，那么这两种情况均可改善表面质量。
在磨料同工件接触的同时，产生的金属屑也在同结合剂和工件表面产生摩擦，这些额外的作用会导致砂轮消耗过快。结合剂因金属的摩擦而断裂，磨料颗粒很容易地脱落，同时产生大量的热。所以，必须使用冷却液来带走这些作用所产生的热量，以防止热量达到一定程度而导致工件的烧伤。

3、砂轮的标识
关于砂轮标识，国际上基本有一个统一的规范，我国的国标即参照此规范而制定。包括：形状、尺寸、磨料、粒度、硬度、组织、结合剂、线速度几部分组成。
例：PSA 500×50×203 WA 60 K 5 V 35m/s
砂轮的形状，最普通的是平形，然后根据应用场合不同需要将平形形状加工成单面斜、双面斜及其它不同形状。中国国标的形状代号是用拼音的开头字母来表示，如平形用“P”，单面斜用“PDX”，单面凹用“PDA”等等……
砂轮尺寸表示方法一般是：外径×厚度×内孔；如果是非平形形状砂轮，需要客户提供详细的图纸才能进行生产制造，这要特别注意。
（附跟形状图纸照片）

4、磨料
磨料一直是砂轮制造和应用领域研究的对象。不同的材料需要用不同的磨料来磨削。工件材料越来越朝着耐高温、耐腐蚀、耐磨损的方向发展，针对这些材料要不断开发新的磨料来适应磨削要求。
磨料从其物理性上分：有块状和分离型两大类。块状就本身呈一个四角或多角形颗粒状，具有一定的韧性，当锋口被磨损后自身不容易破碎。分离型磨料呈条状或片状，内部有规则和不规则的分离层，当所受压力达到一定程度会产生破碎，出现新的锋口。
块状磨料典型的是棕刚玉（A），分离型磨料典型的是白刚玉（WA）。
从两种类型的磨料物理性能来分析，块状适于承受较大磨削力，对于表面粗糙度有改善趋势，消耗比较慢。分离型磨料适于大切削量的粗磨，消耗比较快。
磨料从化学成份上分，主要有：碳化硅、刚玉、立方氮化硼、金刚石等。

磨料的代号、特征与应用范围
品种
代号
颜色
显微硬度
(N/m m2)
特 征
应用范围
适于磨削硬度
棕刚玉
A
(GZ)
棕褐色
19613～
21574
韧性大，磨削性能适合于较重负荷，价格低，应用广
碳素钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜的普通磨削，切断
小于HRC45
白刚玉
WA
(GB)
白色
21574～
22555
纯度高，破碎性好，切削刃锐利，切削较强
合金钢、高速钢、淬火钢等普通磨削，刃磨超精、齿轮、螺纹磨
HRC45
～55
铬刚玉
PA
(GG)
玫瑰红
21574～
22555
韧性较大，切削刃锐利，棱角保持性好，光洁度高
合金钢、工具钢、淬火钢的内圆、工具、齿轮、仿型磨
HRC45
～55
单晶刚玉
SA
(GD)
灰白色
21574～
23535
切削刃硬度高，韧性高，切削力强
高钒高速钢、不锈钢、
高速钢、钛合金等高硬度、高强度材料磨削
HRC58
～65
微晶刚玉
MA
(GW)
棕褐色
19613～
21574
切削刃多，磨削性能表现较好的脱粒性
各种淬火钢、不锈钢，球墨铸铁的磨削

锆刚玉
ZA
(GA)
灰绿色
23045
韧性大，强度高，耐磨性好
重负荷磨削、耐热合金钢、不锈钢的磨削

黑碳化硅
C
(TH)
黑色
27850～
33553
硬度高，韧性小，切削刃锐利，导热性好
铸铁、有色金属、非金属材料磨削，切断

绿碳化硅
GC
(TL)
绿色
27850～
33342
纯度高，强度高，脆性大，刃口锋利
脆而硬的硬质合金、玻璃、石料磨削

人造金刚石
CD
(TR)
黄绿色
103950～
107873
硬度高，棱角锋利，耐磨性好，韧性高
硬质合金、光学玻璃、宝石、半导体材料磨削

立方氮化硼
CBN
黑白色
71588～
98066
硬度高，化学稳定性好，棱角锋利
耐热合金、高钒高钼、高速钢、钛合金等磨削
大于HRC55

5、粒度
粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。越粗的颗粒磨出来的工件表面越粗糙，越细的颗粒磨出来的工件表面越光滑。因此，砂轮的粒度选择就取决于工件所要达到的表面粗糙度。
一般情况下的对应关系图，以外圆磨为例，60粒砂轮可以达到Ra0.8，80粒的砂轮达到Ra0.4。如果是平面磨，由于其接触面积比外圆磨大，同样是60粒砂轮，达到的粗糙度比外圆磨好一级，可以达到Ra0.4，因此平面磨这条线与X轴夹角就变成40度。
特别注意，粒度越细砂轮表面越致密，进刀量不能大，只能用于精磨场合；这时要加大进刀，就会引起加工工件烧伤。
粒度及应用
粒度 平均磨料尺寸 应用
8-36 2.4～0.5mm 荒磨、粗磨、金属打磨
46-120 0.35～0.1mm
150-320 0.08～0.03mm 成形、螺纹磨削
400-1200 0.02～0.004mm 超精磨削

6、砂轮的硬度
砂轮的硬度是指磨粒与磨粒之间的粘接强度，就是结合剂量的多少决定了砂轮的软硬程度。
关于硬度在这里有两个概念：一个是砂轮的硬度，一个是磨料本身的硬度，这是两个不同的概念。砂轮硬度仅仅是指结合剂量的多少，一般选择规则是：软的材料要选用硬的砂轮磨削，硬的材料要选用软的砂轮磨削。而磨料本身硬度却恰恰相反，硬的材料需要更硬的磨料磨削，软的材料可以用稍软的磨料磨削。
砂轮硬度用英文字母表示，字母越向后表示砂轮越硬。
以下是新旧国标对照和平常称呼：
新： D E F G H I J K L M N O P Q R S T U
老：CY1 CY2 CY3 R1 R2 R3 ZR1 ZR2 Z1 Z2 ZY1 ZY2 Y1 Y2 CY1 CY2
称呼：超软1 2 3 软1 2 3 中软1 2 中1 2 中硬1 2 硬1 2 超硬1 2

检测砂轮硬度的方法：
◆喷砂硬度：以砂轮表面的坑深值来表示砂轮的软硬程度。
◆Go硬度：以硬质合金头在砂轮表面的施压旋转深度表示砂轮的硬度。
◆音频检测：采用敲击砂轮收集其音频值来计算弹性模量。

7、组织
砂轮的组织是指砂粒之间的间隙大小。一般表示从1号到20号，国内5号、诺顿8号表示一般，向下数字越小表示越紧密，向上数字越大组织越疏松。间隙又称气孔，是用一种类似樟脑的物质与磨料、结合剂混合，在烧结过程中挥发从而形成的较大空隙。
气孔主要作用是在深切缓进（强力磨）中能容纳较多的金属屑，防止金属屑堵塞在砂轮表面。气孔还有助于冷却液在磨削区域的流动，提高冷却效率。
磨料在砂轮中所占的体积比例，通过下面公式计算：
V-grain% = 2 X (32-S) S 代表组织号

8、冷却液
冷却液看似与砂轮无关，其实它对磨削起着不可忽视的影响。主要有以下三个方面的作用：
1）冷却液可以带走磨削产生的大部分热量，防止工件烧伤的冷却作用；
2）冷却液同时起到润滑的作用，避免减小金属同磨料、结合剂之间产生摩擦；
3）冷却液也对砂轮表面起到冲洗作用，避免金属屑堵塞砂轮空隙。
对于冷却液的喷嘴要求，其宽度要与砂轮宽度相符(略大些)，喷嘴方向要与磨削面成30°夹角，保证冷却液进入磨削区域。
冷却液的流速要略大于砂轮的线速度，压强在10-20 Bar，通过下面的公式，可以反映流量与流速的关系：
Vc=16.6×(Qp×0.9) / S 或 S=16.6×(Qp×0.9) / Vc
S 喷嘴面积 = W×h mm2
W喷嘴宽度=砂轮或工件宽度 mm
Vc 冷却液流速(流出喷嘴) m/s
Qp 泵的流量 L/min
0.9 流出喷嘴的流量，管道中有压力损失系数

9、磨削接触面
砂轮同工件的接触情况也是需要考虑的一个因素，就外圆磨与平面磨来进行比较，可以明显看出两者接触面积的不同。
以相同粒度的砂轮比较，即单位面积内的磨料颗粒数相同，外圆磨看似一条线，其实是一个窄面，假设这一个面上有10×2=20颗磨料；平面磨的接触面上假定有10×4=40颗磨料。那么，我们可以想象，砂轮同样转一圈，平面磨参与磨削的磨料颗粒数比外圆磨多一倍。相当于砂轮的粒度变细了，自然其加工的工件表面粗糙度要好，这就是为什么外圆磨的60粒砂轮可以达到Ra0.8而平面磨的60粒砂轮只可以达到Ra0.4的原因。
同时，我们也看到，接触面小，其冷却速度快，冷却液直接进入磨削区域；而接触面大，冷却液较难直接进入磨削区，冷却效果差，易引起工件烧伤。
如果砂轮以相同的磨削力作用于工件，外圆磨上每颗磨料获得的力比平面磨高一倍。例如：总共100N的磨削力，外圆磨上每颗磨料所获得的力为100/20=5N，而平面磨上每颗磨料只获得100/40=2.5N的力。因此外圆磨上的磨料间的结合剂链容易断裂，砂轮脱粒快，所以砂轮的硬度需要选得比平面磨硬一些。
举例说：工件要求达到Ra0.4，材料是45碳钢，硬度HRC40-45
平面磨，推荐选用参数：WA46K； 外圆磨，推荐选用参数：WA60L

10、砂轮的修整
砂轮的修整是指用金刚笔或金刚滚轮将砂轮表面钝化的部分去掉的过程。
修整砂轮的时机：
1）新砂轮刚装上机床，外圆表现不圆，要将其修圆；
2）砂轮磨削加工后，表面一层磨料钝化，要将钝化层磨料去掉；
3）砂轮本身并没有钝化，但由于磨削的材料堵塞在砂轮表面使其无法再继续磨削。
修整速度对磨削的影响：
当修整笔走刀较快时，砂轮表面呈大螺距的“螺旋面”，可以进行粗磨；因为每颗磨料承受较大的力，砂轮易脱粒，所磨削的金属量也较多。当修整笔走刀速度较慢时，砂轮表面呈小螺距的“螺旋面”，这只能用于精磨，因为砂轮表面表现很致密，相当于粒度变细了。
所以有时不同的工件粗糙度可以用同一片砂轮通过不同的修整速度来实现。
修整速度对应于不同的磨削类型的关系，可用如下的经验公式计算：
Ud=0.5 / Sd
Sd=Vd / η
其中：Vd为金刚笔的走刀速度 mm/min
η为砂轮的转速 l/min
Sd为砂轮每转一圈，修整笔沿轴向移动的距离
0.5是估算的金刚石头部宽度
Ud的值分别代表不同的磨削情况：
Ud=2-3 粗磨
3-6 半精磨
6+ 精磨
对于修整的进刀量，掌握的原则是：将钝了的磨料颗粒修出锋口，将堵塞在磨料颗粒间的金属屑修掉。因此，一般情况下，需要修掉颗粒尺寸的1/3-1/2，才能保证修出磨料的新锋口和去除堵塞物。
每次进刀要掌握的是：粗磨每次进刀不超过0.05mm，精磨每次不超过0.025mm。
例如：46粒度的砂轮用于粗磨，其颗粒大小尺寸为0.355-0.425mm，修整的总量一般不超过0.20mm，每次进刀量为0.05mm，共来回4次修整。
80粒度的砂轮用于精磨，其颗粒大小尺寸为0.18-0.21mm，修整的总量一般不超过0.08mm，每次进刀量为0.025mm，共来回3-4次修整。

11、砂轮线速度与转速换算
∏×D×η = m/s
1000×60
其中：∏×D为砂轮的周长
η为砂轮主轴转速（RPM）
/60表示分钟换算成秒
/1000表示毫米换算成米

12、弹性系统与无火花磨削
我们知道，当一根弹簧受到压力会产生变形。尽管机床是由刚性较好的金属材料所组成，直接施压在金属上不会看到明显的变形，但是将机床工作时每个微小的部件所产生的变形累加起来，就会发现这是个不可忽视的量。
例如，当机床工作时，砂轮作用于工件上进行磨削，在外圆磨的情况下，工件两端被顶尖固定，那么工件本身产生变形，支架受力产生变形，砂轮主轴的轴承受到挤压产生变形，机床支架产生变形……所以这些微小的变形可以看成一根弹簧受力而产生的变化，这根弹簧的弹性系数就是机床的刚性。
机床刚性的好坏直接影响到工件的加工质量，如工件的尺寸稳定性、工差的控制、工件表面的振纹产生等等。
因此，我们在设计磨削周期时一定要有一个无火花磨削（光整）阶段。
从一个典型的切入式外圆磨功率—时间曲线图上可以看到，整个磨削过程分为粗磨、半精磨、精磨和无火花磨削四个阶段。粗磨是磨削磨削余量最大的阶段，砂轮同工件一接触就开始按认定的进刀量进行磨削，这阶段功率消耗最大。然后进入半精磨和精磨阶段，这时进刀量放慢，所需要的功率也降了下来，磨削主要完成剩下的余量和达到认定的尺寸要求。但是，如果这时马上停机，将工件取下测量，会发现工件的尺寸“涨”了一点儿出来，这就是机床的刚性造成的结果。所以，必须在精磨结束后加一个无火花磨削周期，尽管这时看不到火花产生，好象砂轮没有工作，实际上这个过程就是将机床和工件工作时所产生的变形慢慢的释放恢复。看不见火花，但砂轮将恢复的量进行去除，以保证工件尺寸的可靠和稳定。

三、砂轮评价标准
1．砂轮磨耗比G-ratio ------------（寿命系数）
定义：单位体积的砂轮消耗所去除的金属量。
公式：G-ratio = 金属的去除量MR（mm3）/ 砂轮的损耗量Ww（mm3）
例：外圆磨（往复式）
砂轮尺寸规格：P400×40×203 WA60-K8V
工件材料、尺寸：45#，D35×L200mm
磨削余量：单边0.25mm
修整频率：20件/次 修整深度：0.05mm
砂轮的损耗量Ww = 1/4×3.14×(4002-399.92)×40=2511.7mm3
金属去除量MR=1/4×3.14×(352-34.52)×200×20=109115mm3
砂轮磨耗比G-ratio=43.44
说明：在相同的修整深度情况下，每修一次所磨的工件数量反映砂轮的寿命情况。可以认为，砂轮磨削的损耗微乎其微，可忽略不计，修整的砂轮损耗直接代表砂轮的寿命。

2．金属磨除率MRR ------------（效率系数）
定义：单位时间的金属磨除量。
公式：见附件公式表
例：平面磨（切入式）
砂轮尺寸规格：P350×40×127 WA46-K8V
工件材料：20Cr
台面速度Vw =25m/s 进给速度H=0.02mm/次
金属磨除率MRR=H×B×Vw =0.02×40×25=20 mm3/s
说明：相同宽度的砂轮在相同速度情况下，进刀量直接代表砂轮的效率情况。

3．磨削系数MRR’
定义：单位时间内单位宽度砂轮的金属磨除量。
公式：见附件公式表
说明：磨削系数在平常的工作中较少使用，仅在分析中使用。

4．工件的磨削质量
包括加工后达到的工艺要求。
例如：表面粗糙度、平面度、直线度、圆柱度、锥度等等。
如果两片粒度相同材质相同的砂轮，我们认定在相同的磨削效率下（进刀量相同），那么其中一片所达到的磨削表面质量越高，这片砂轮的性能就越好。磨削性能的好坏往往是由结合剂的性能所决定的，体现一个公司砂轮质量水平，往往由其结合剂的技术先进程度所反应。磨耗比、金属磨除率等等指标，大部分原因也是结合剂水平的体现。

5．砂轮的其他质量要素
平衡：砂轮装上法兰后需要进行平衡校准。如果砂轮本身的平衡性较好（即砂轮的组织密度比较均匀），则不仅减少操作工的辅助时间，而且有利于提高磨削质量，减少振纹的产生机会；
尺寸精度：包括砂轮外径、内径、厚度的公差，两侧面平形度公差，内孔与两平面的垂直度等等； 如果内径公差很大，那么会使砂轮装入法兰后间隙过大，无法达到稳定的磨削质量。如果内孔与两平面不垂直，则造成砂轮旋转过程中的偏摆；
外观：这是给人第一眼的印象。砂轮不仅仅是工业消耗品，也是商品，是工艺品。