(4) 积屑瘤 在磨削软质材料 时砂轮被堵塞时所特有的现象， 即切屑时而堆积在砂轮表面时而 脱落形成了积屑瘤
(5) 熔融切屑 粉末状切 屑在高温下熔融并在飞散过 程中球化而成，这种切屑在 磨削硬度较高材料中砂轮发 生堵塞的磨削状态下最为明 显
三、磨屑的形状
(1) 带状切屑 在正常磨削中 和自锐性良好的情况下，砂轮表 面磨粒锐利，由于磨粒具有负前 角并且切削速度十分高，常常产 生带状切屑。
(2) 挤裂切屑 砂轮表面工作 磨粒处于锐利状态下，磨削脆性 工件材料时得到这种切屑特别显 著
(3) 单元切屑 这种切屑短而不 规则并经受了较大的塑性变形。多 见于磨粒钝化后或砂轮被堵塞的磨 削状态之中
第三章 磨削机理和磨削几何参数
磨削与其他切削加工方式的比较
g g
切屑
刀具
磨屑
磨粒
工件
工件
为了描述磨削加工过程，必须找出一些能明确表征 主要的输入或输出参数。
表征输入条件的参数有：磨刃几何参数、有效 磨刃数、切屑层(末变形)断面尺寸、接触弧长 度和砂轮当量直径等。
表征输出条件的参数有：材料切除率、砂轮耗损 率和磨削比、比法向力、功率消耗和比能以及加 工精度和表面完整性指标等。 其中：磨刃几何参数、有效磨刃数、切屑层断面 而尺寸和磨削比等比较重要，称为磨削基本参数。
在磨削中，切削刃和工件的干涉存在着以下几种情况： a) 磨粒在整个接触期间只进行弹性滑移； b) 磨粒在整个接触期间由弹性滑移到塑性耕犁再转 变为弹性滑移离开磨削区； c) 磨粒在整个接触期间要经过弹性滑移、塑性耕犁和切 削三个过程。 切削刃即将离开工件时由于磨粒与工件材料的干涉深 度迅速减小，工件又将产生塑性和弹性变形，但这一 阶段非常短暂，实际研究中常常不作考虑。
磨粒与工件的干涉过程可分为以下三个阶段： （1）划擦阶段: 砂轮与工件开始接触阶 段，磨粒切削刃与工件之间只发生弹性 接触。 （2）刻划阶段: 砂轮与工件开始接触以 后，继续以恒定的进给量切入工件。经 过滑擦阶段后，磨粒上承受一定大小的 法向力，增大到一定值之后，材料表面 产生塑性变形。使磨粒前方的材料被挤 压而隆起，如犁田的情况，故称之为耕 犁作用。这时一般不形成切屑 （3）切削阶段：砂轮继续相对于材料表面作进给。使磨粒切入 深度增加，达一定数值时，形成切屑。
磨粒与工件的干涉曲线
实际生成曲线
实际干涉曲线
理论干涉曲线
磨粒切刃
切 入 深 度
切削 耕 滑 犁 擦
二、弹性变形过程分析
v 一颗磨粒被作为一个刚体装在 弹簧常数为K的弹簧上 接触宽度为2a
ig，
切削刃与工件的相对滑移 速度v
K：弹簧常数
表面干涉角ig，
实际干涉角iw
磨粒 iw 2a 工件
从磨粒与工件开始接触到 转入塑性变形之间的区域 称为弹性变形区. 这个转变点叫弹之间的区域为塑性变形区
KS iw γ KS Vs γ A段 Dh B段 x
Vs
ig
在切削刃前下方的变形中存在着两个阶段：
(a)段中切削刃前下方既有弹性变形，又有塑性变形，其长度非常短。 塑性变形的最大部分是在(b)段，其特点是切削刃的耕犁作用只 产生沟槽和堆积尚无切屑产生
第一节 磨粒切削刃的形状与分布
一、磨粒切削刃的形状
磨粒切削刃的尖端形状对磨粒的磨削能力，磨削 精度和磨削表面粗糙度有着重要的影响
（圆锥或角锥）
球形
尖端球形的圆锥
尖端平面的圆锥
切削刃的形状可直接用显微镜或电子显微镜进行观测，也可以 利用表面轮廓仪描绘尖端的形状；或者间接地测定被磨表面上 的磨削条痕，然后根据磨粒引起的水平分力值进行推定，以获 得切削刃的形状
二、磨粒切刃的分布
ω
a
平均切刃间隔ω 和连续切刃间隔a
da
单位长度
砂轮的组成
砂轮内部的磨粒分布
单位面积内存在的切刃数为C，平均的切刃间隔为ω ，则
w
1 C
ω 对分析磨粒的切入深度和切屑断 面积是一个必要的数值
在砂轮内部任意切断的单位平面含有Np颗磨粒，磨粒的平均直径 为do，那么在1×do的体积内含有的磨粒数
塑性变形的基本特征 1)切削刃上方的堆积和前下方的塑性变形是前角 γ和摩擦系数μ的 函数。较小的前角和摩擦系数使塑性变形程度较小；而较大的前角 和摩擦系数则会在磨粒前下方产生大面积的塑性变形。 2) 发生塑性变形的金属与切削刃前面的接触长度h，在前角γ和摩擦 系数μ较小时随前角γ和摩擦系数μ的增大而增加，但在前角γ和摩擦 系数μ较大时则随前角γ和摩擦系数μ的增大而减小。 3）在刃尖下方的塑性变形深度Dh随前角γ 和摩擦系数μ 的增加而 增加。
理论预测和实验结果表明： 弹性变形有如下基本特征 1）临界法向力随切削刃与工件的摩擦系数增大而明显降低； 随接触宽度增加而呈直线增加；随切削速度增加而减小。 2）临界切入深度随切削速度增加而减小；随摩擦系数减小而 减小。 3）弹性滑移长度随接触宽度增加呈直线增加；随干涉角 增加而直线地减小；随弹簧常数的增加而减小；随切削 速度的变化无明显影响。弹性滑移长度是摩擦系数的复 杂函数；且随磨削液性能的变化而变化。
NP

6
d o V g 1 d o
6V g
3
Vg是砂轮的组织，即磨粒 体积率。一般值0.4～0.5
NP
d o 2
w
'
1 NP

d o =（1.14～1.15）d 0 6V g

砂轮表面上平均 的切刃间隔大约 为平均粒径的 1.5～2倍
第二节
一、磨削过程
磨削机理与磨削过程
磨削加工的特点 决定了磨粒与工 件的干涉过程不 同于一般切削方 式：切屑并不是 从切削一开始就 产生的