磨削（xuē）加（jiā）工條件磨（mó）削加工是以分布在砂輪表（biǎo）麵上的高硬度的微小磨粒作為切削刃來進行（háng）微量切削的一種加（jiā）工方法。由（yóu）於磨粒具有很大的負前角( 平均為- 45°) 和較大的切削刃鈍（dùn）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（yīn）磨削的切削速度很高, 可達（dá）到（dào）其它切削加工方法的10～100 倍 [1], 因此與其它的切削加工法相比, 切除相同體（tǐ）積的金屬所產生的切削力和熱量要多（duō）很多, 磨削接觸區域的溫（wēn）度也很高（gāo）。由切削熱（rè）引起的工件的熱變（biàn）形（xíng）及切削力引起的砂（shā）輪主軸在磨削過程中的彈性（xìng）變形 [3]是產生磨削表麵形狀誤差的（de）主要原因。二者（zhě）在整個磨削（xuē）過程中始終相生相伴（bàn）, 但（dàn）二者（zhě）對形狀誤差的影響規律卻不相同。

      本文將嚐試建（jiàn）立形（xíng）狀誤差的形成模型, 並通過實驗驗證其合理性（xìng）。同時就砂輪的粒度大（dà）小、垂直進給量、工件速（sù）度（dù）等要素對形狀誤差的影響規律進行（háng）研究, 以尋求降低形狀誤差的最佳磨（mó）削（xuē）參數。

      1 平麵磨削形狀誤差的（de）產生模型

      圖1 為平（píng）麵磨削形狀誤差（chà）的產生模型。由於切削熱的影響, 工件將產生中間凸起的熱變形, 如圖1 中A 所示。另外由於切削力的作用（yòng）, 砂輪（lún）軸發生彈（dàn）性變形, 使得砂輪的實（shí）際運（yùn）動軌跡（jì）( 圖中B) 偏離理論軌跡( 圖中C) 。上述現象使得砂輪的實際（jì）垂直進給量與理論垂直進給量有（yǒu）偏差,且在整個磨削過程中不斷變化, 最（zuì）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, 使實際垂（chuí）直（zhí）進給量增大, 導致工件表（biǎo）麵產（chǎn）生（shēng）中（zhōng）間凹進的形狀誤（wù）差。相反地, 砂輪軸的彈性變形會使實際垂直進給量減小, 其（qí）在磨削過程（chéng）中不斷積（jī）累的結果, 使（shǐ）得磨削結束（shù）時的實際垂直進給量小（xiǎo）於磨削開始時的實際垂直（zhí）進給量, 最終導致磨削結束（shù）部位（wèi）高於開始部位的傾斜的形狀誤差（chà）。工（gōng）件的熱變形與（yǔ）砂輪（lún）主軸的彈（dàn）性變形在整個磨削過程中始終（zhōng）相生相伴, 對形狀誤差產生綜合影響。由於各磨削要素對磨削力、磨（mó）削熱及磨削溫度（dù）的影響規律各不（bú）相同, 所以當磨削條件改變時, 工件（jiàn）熱（rè）變形和砂輪主軸彈性（xìng）變形對磨削過程的影響程（chéng）度（dù）也（yě）不相同, 最終使得加工表麵（miàn）的形態及形（xíng）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、實驗條件及實驗方（fāng）法

      本研究所用的（de）實驗裝備及實驗（yàn）條件如表1 所示。在每個實驗條件下, 連續3 次垂直進給, 然後用三（sān）坐標測量儀, 在磨削加（jiā）工表麵的前、中、後部, 沿著磨削方向, 測量試件全長的坐（zuò）標值, 並取其平均值作為（wéi）形狀誤差值。另外, 為了確保砂輪表麵形貌的均勻性, 每當實驗條件改變時都用單顆粒金剛石對砂（shā）輪進行（háng）修整。

      2.2 磨削加工表麵（miàn）形態

      圖2 給出的（de）是兩個不同加工條件（jiàn）下的磨削加工表麵（miàn）的（de）測定結果。由（yóu）圖2 可知, 當垂直進給量小、工件速度大時, 由於產生的切削熱少、砂輪和工件表（biǎo）麵的接觸時間（jiān）短, 所以熱（rè）變形相對小些, 因此砂輪軸的彈性變形占主導地位（wèi）, 工件表麵呈現傾斜的形態, 如圖2( a) 所示。相反（fǎn）地, 當垂直進給量大、工件速度小時, 由於產生的切（qiē）削熱多、砂輪和工件表麵的接（jiē）觸時（shí）間長, 所以（yǐ）熱變形占主導地（dì）位, 工件表麵（miàn）呈現中間凹進的形態, 如圖2( b) 所示。這一結果也證實了圖1

      所示的形狀誤差產生模型的合理性。

      2.3 形（xíng）狀誤差（chà）分析（xī）

      為了分析各要素對磨削表麵形狀誤差的影響,按表1 的實驗條件進行了（le）磨削實驗, 並測量了形（xíng）狀誤差, 結果如圖3 所示。由圖3 可知, 垂直進給（gěi）量越大, 形狀（zhuàng）誤（wù）差也越大。這是由於垂直進給量增大時,，切削力增（zēng）大、切削溫度增高（gāo）、工件熱變形和砂輪軸（zhóu）彈性變形也都增大, 從而導（dǎo）致（zhì）形狀誤差增大。同樣, 當砂輪粒度號增大時（shí）, 切削力、切削溫度及工件熱變形和砂輪（lún）軸彈性變形也（yě）都會增大, 所以（yǐ）形狀誤差也（yě）會變大。而在不同的垂直進給量和砂輪粒度下, 工件速度都存在一個最佳值, 使形狀誤差最小。若工件速度過小, 由於砂輪（lún）與工件（jiàn）表麵接觸時間變（biàn）長, 熱變（biàn）形會（huì）增加, 從而形狀（zhuàng）誤差也會（huì）增大; 反之, 當工件速（sù）度過大時, 雖然熱變形會變小, 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（huì）使形狀誤差增大。因此, 選擇合適的工件速度、盡（jìn）量小的垂直進給量和小粒度號砂輪, 可有效減小（xiǎo）形狀誤差。

      3 結論

      由磨削過程中產生的切削力和切削溫度所導（dǎo）致的砂（shā）輪軸的（de）彈性變形（xíng）和工件表麵的熱變形, 將使砂輪的（de）實際垂（chuí）直進給量（liàng）發生變化, 使得磨削加工表麵產（chǎn）生（shēng）形狀誤差。由於各磨削要素對切削力和切削溫度的影響規律不同, 因此（cǐ）在不同的磨削加工（gōng）條件下, 磨削加工表麵（miàn）的形態及形狀（zhuàng）誤差（chà）大小也不盡相同。因此, 合理選擇磨削要素, 可以控製加工表麵形態, 降低形狀誤差, 提高磨削加工的精度（dù）。