磨削加工條件磨削加工是（shì）以分布在砂輪表麵上的高硬度（dù）的微小磨粒作為切（qiē）削刃來進行微量（liàng）切削的一（yī）種加工方法。由於磨粒具有很（hěn）大的負前角( 平均為- 45°) 和較大的切削刃鈍圓半徑( r≈100μm) , 所以單位磨削力是其它切削加工方法的10～30 倍。又因磨（mó）削的切削速度很高, 可達到其它切削加工方法的10～100 倍（bèi） [1], 因此與其它的切削加工法相比, 切除相同體積的金屬所產生的（de）切削力和熱量要多很多, 磨削接觸區域的（de）溫度也很高（gāo）。由切削（xuē）熱引起（qǐ）的工件的（de）熱變（biàn）形及切削力引起的砂輪主軸在磨削過程中的彈性變形 [3]是（shì）產生磨削表（biǎo）麵形狀誤差的主要原因。二者在整個（gè）磨（mó）削過程中始終相生相（xiàng）伴, 但（dàn）二者對形狀誤差（chà）的影響規律卻不相同。

      本文將嚐試建立形狀誤差的形成模型, 並通過實驗驗證（zhèng）其合理性。同時就砂輪的粒度大小、垂直進（jìn）給量、工（gōng）件速度等要素對形狀誤差的影響（xiǎng）規（guī）律進行研究, 以尋（xún）求（qiú）降低形狀誤（wù）差的最佳磨削參（cān）數。

      1 平麵磨削形狀誤差的產生模型

      圖1 為平麵磨削形狀誤差的（de）產生（shēng）模型。由於切削熱的影（yǐng）響, 工件將產生中間凸起的熱變形, 如圖（tú）1 中A 所示。另外（wài）由（yóu）於切（qiē）削力的作用, 砂輪軸發生彈性變形, 使（shǐ）得砂輪的實際運動軌跡( 圖中B) 偏離理論軌（guǐ）跡( 圖中C) 。上述現象使得砂輪（lún）的實際垂直進給量與理論垂直進給量有偏（piān）差,且在整個磨削過程中不斷變化, 最終引起加工表麵的形狀誤（wù）差。由於熱變形, 工件表麵膨脹凸起, 使（shǐ）實際垂直進給量增大, 導致工件表麵產（chǎn）生中（zhōng）間（jiān）凹進（jìn）的形狀誤差。相反地（dì）, 砂輪軸的彈性（xìng）變形會使實際垂直進給量減小, 其在磨（mó）削過程中不斷積（jī）累的結果, 使得（dé）磨削（xuē）結束時的實際（jì）垂直進給量小於（yú）磨削開始時的實際垂（chuí）直進給量, 最終導致磨削結束部位高於開始部位的傾斜的形狀誤差。工件的熱變形（xíng）與砂輪主軸（zhóu）的彈性變形在整個磨削過程中始終相生相伴, 對形狀誤差產生（shēng）綜合影響。由於各磨削要（yào）素對磨削力、磨削熱及磨削溫度的影響規律各不相同（tóng）, 所以當磨（mó）削條件改變時, 工件熱變形和砂輪主軸彈性變形對（duì）磨削過程的影響程度也不相同, 最終使得加工表（biǎo）麵的形態及形狀誤差的大小也不盡相同。

      2 實驗及結果分析

      2.1 實驗裝置、實驗條件（jiàn）及實驗方法

      本研究（jiū）所用的實驗裝備（bèi）及實驗條件如表（biǎo）1 所示。在每個實驗條件下, 連續（xù）3 次垂直進給, 然後用三坐標測量儀, 在磨削加工表麵的前、中、後部, 沿著磨削方向, 測量試件全長的坐標值（zhí）, 並取其平均值作為形狀誤差值。另外, 為（wéi）了確保砂輪表麵形貌的均勻性, 每（měi）當實驗條件改變時都用單顆粒金剛石對砂輪進行修（xiū）整。

      2.2 磨削加工表麵形態

      圖2 給出的（de）是兩（liǎng）個不同加工條件下的磨削加工表麵的測定結果。由圖2 可知, 當垂直（zhí）進給量小、工件速度大時, 由於產生的切削熱少、砂輪和工件表麵的接觸時間短, 所以熱變形相對小些, 因此砂輪軸的彈性變形占主導（dǎo）地位, 工件表麵呈現傾斜的形態, 如圖2( a) 所示。相反地, 當垂直進（jìn）給量大、工件速度小時, 由於（yú）產（chǎn）生的切削熱多、砂輪和工件表麵的接觸時間長, 所以熱變形占主導地位, 工件表麵呈（chéng）現中間凹進的形（xíng）態, 如圖2( b) 所示。這（zhè）一結果也證實了圖1

      所示的形狀誤（wù）差產生模型的合理性。

      2.3 形（xíng）狀誤差分析

      為了分析各要素對（duì）磨削表麵形狀誤（wù）差的影響,按表（biǎo）1 的實驗條件進行了磨削實驗, 並測量（liàng）了形狀誤差, 結果如（rú）圖3 所示。由圖3 可知, 垂直進給量越大, 形狀誤差也越大。這是由於（yú）垂直進（jìn）給量增大時,，切削力增大、切削溫度（dù）增高、工件（jiàn）熱變形（xíng）和（hé）砂輪軸彈性變形也都增大, 從而導致形（xíng）狀誤差增大。同樣, 當砂輪粒（lì）度號增大時, 切削力、切削（xuē）溫（wēn）度及工件熱變形和砂（shā）輪軸彈性變形也都會增大, 所以形狀誤差也會變大。而在不（bú）同的垂直進給量和（hé）砂輪（lún）粒度下, 工（gōng）件速度都（dōu）存（cún）在一（yī）個（gè）最佳（jiā）值, 使形狀誤差最小（xiǎo）。若（ruò）工件速度過小, 由於砂輪與工（gōng）件表麵接觸時間變長, 熱變形會增加, 從而形狀誤差也會增大; 反之, 當（dāng）工件速度（dù）過大時, 雖然熱變形會變小（xiǎo）, 但由於切削力增大, 砂輪軸的彈性變形也會增大, 所以最終會使形狀誤差增大。因此, 選（xuǎn）擇合適的工件速度、盡（jìn）量小的垂直進給量和小粒度號砂輪（lún）, 可有效減（jiǎn）小形（xíng）狀（zhuàng）誤差。

      3 結論

      由磨削（xuē）過程中產（chǎn）生的（de）切削力和切削溫度所導致的砂輪軸的彈性變形和工件表麵的熱變形, 將使砂（shā）輪的實際垂直進給量發生變化, 使（shǐ）得（dé）磨削加工（gōng）表麵產生形狀誤差（chà）。由於各磨削要素對切削力和（hé）切削溫度的影響規律不（bú）同, 因此在不同的磨削加工條件下, 磨削加工表麵的形態及形狀（zhuàng）誤差大小（xiǎo）也不（bú）盡相同。因此, 合理選擇磨削要素, 可（kě）以控製加工表麵形態, 降低形狀誤差, 提高磨（mó）削加工的精（jīng）度。