一、影響磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施

1.與磨削砂輪有關(guān)的因素

主要是砂輪的粒度、硬度以及對(duì)砂輪的修整等。

砂輪的粒度越細(xì)，則砂輪單位面積上的磨粒數(shù)越多，磨削表面的刻痕越細(xì)，表面粗糙度值越小。但粒度過細(xì)，砂輪易堵塞，使表面粗糙度值增大，同時(shí)還易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。

砂輪的硬度是指磨粒受磨削力后從砂輪上脫落的難易程度。砂輪太硬，磨粒磨損后還不能脫落，使工件表面受到強(qiáng)烈的摩擦和擠壓，增加了塑性變形，表面粗糙度值增大，同時(shí)還容易引起燒傷；砂輪太軟，磨粒易脫落，磨削作用減弱，也會(huì)增大表面粗糙度值，所以要選合適的砂輪硬度。

砂輪的修整質(zhì)量與所用修整工具、修整砂輪的縱向進(jìn)給量等有密切關(guān)系。砂輪的修整是用金剛石除去砂輪外層已鈍化的磨粒，使磨粒切削刃鋒利，降低磨削表面的表面粗糙度值。另外，修整砂輪的縱向進(jìn)給量越小，修出的砂輪上的切削微刃越多，等高性越好，從而獲得較小的表面粗糙度值。

2.工件材質(zhì)有關(guān)的因素

包括材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性等。

工件材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性對(duì)表面粗糙度有顯著影響。鋁、銅合金等軟材料易堵塞砂輪，比較難磨。塑性大、導(dǎo)熱性差的耐熱合金易使砂粒早期崩落，導(dǎo)致磨削表面粗糙度值增大。

3.加工條件有關(guān)的因素

包括磨削用量、冷卻條件及工藝系統(tǒng)的精度與抗振性等。

磨削用量有砂輪速度、工件速度、磨削深度和縱向進(jìn)給量等。提高砂輪速度，就可能使表層金屬塑性變形的傳播速度跟不上磨削速度，材料來不及變形，從而使磨削表面的表面粗糙度值降低示。工件速度增加，塑性變形增加，表面粗糙度值增大。磨削深度和縱向進(jìn)給量越大，塑性變形越大，從而增大了表面粗糙度值。砂輪磨削時(shí)溫度高，熱的作用占主導(dǎo)地位，因此切削液的作用十分重要。采用切削液可以降低磨削區(qū)溫度，減少燒傷，沖去落的砂粒和切屑，以免劃傷工件，從而降低表面粗糙度值。但必須選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法和切削液。

此外，對(duì)于外圓磨床、內(nèi)圓磨床和平面磨床，其機(jī)床砂輪的主軸精度、進(jìn)給系統(tǒng)的精度和平穩(wěn)性、整個(gè)機(jī)床的剛度和抗振性等，都和表面粗糙度有密切關(guān)系。

二、砂輪的修整技巧

修銳是一個(gè)將超硬磨粒砂輪的磨粒修磨鋒利的處理過程。在這一過程中，需往除磨粒間的結(jié)合劑和磨鈍的砂輪磨粒，使具有很強(qiáng)磨削性能的砂輪磨粒突出結(jié)合劑之外，形成銳利的切削刃。修銳也必須從砂輪表面的氣孔中，往除微小的材料，防止作用于砂輪上的磨削力增大，砂輪上的磨削力增大，將會(huì)引起振動(dòng)和造成零件表面燒傷。

沒有適當(dāng)?shù)男掬J，即使是最好的砂輪也不可能獲得加工零件的高質(zhì)量和尺寸一致性。實(shí)際上，當(dāng)你投資了高質(zhì)量的砂輪，為了獲得高的磨削性能，很好地修整它們就顯得非常重要。

整形可以說是砂輪預(yù)備工作的一部分，它與普通砂輪的修銳同時(shí)進(jìn)行。對(duì)于超硬磨料砂輪，兩道工序是分開進(jìn)行的，首先對(duì)砂輪進(jìn)行整形。在使用超硬磨料砂輪磨削中，整形是使用整形工具或滾輪進(jìn)行，修銳經(jīng)常是使用一個(gè)陶瓷結(jié)合劑的修整棒，在整形完成后，對(duì)砂輪進(jìn)行修銳處理。

在砂輪包括整形與修銳的修整之前，保證主軸軸承在一定的溫度下(如通常的砂輪磨削狀態(tài))是很重要的。這樣可避免損傷零件幾何外形以及砂輪和修整工具的非正常磨損。對(duì)于修整用的工具必須小心處理，由于它一般由質(zhì)硬、耐磨但又很脆的金剛石材料制成，且對(duì)因稍微碰撞、受力引起微小裂紋和破碎都非常敏感。

由于金剛石整形器本身就是一把刀具，需保持非常鋒利。使用一個(gè)磨鈍了的修整工具來修整砂輪表面，會(huì)使砂輪變鈍。為了保持一個(gè)高質(zhì)量和鋒利的金剛石修整工具，每隔一定時(shí)間，需要1/8圈地旋轉(zhuǎn)單點(diǎn)或帶錐尖的修整工具。旋轉(zhuǎn)次數(shù)可根據(jù)修整情況決定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最少天天旋轉(zhuǎn)一次。對(duì)于鑿子頭和成型的修整工具，一般需在它們磨鈍前180°地旋轉(zhuǎn)一次。

大多數(shù)外圓磨床是將零件和砂輪置于一個(gè)水平線上。零件外圓的最高點(diǎn)與砂輪外圓的最高點(diǎn)稱為零件/砂輪接觸點(diǎn)，金剛石修整工具應(yīng)盡可能地在接近零件/砂輪接觸點(diǎn)處修整砂輪。對(duì)于內(nèi)圓磨床用砂輪，將金剛石修整工具接近砂輪外圓的最高點(diǎn)(即磨孔時(shí)零件/砂輪接觸點(diǎn))進(jìn)行修整，這一點(diǎn)更為重要。

采取微量修整

為減少修整時(shí)間，好象總存在一種想選擇 大些修除深度的誘惑。這是一種極其錯(cuò)誤的想法。必須選擇最合適的修除深度對(duì)砂輪進(jìn)行修整。選擇太大的修除深度，會(huì)產(chǎn)生高的切削溫度，減少修整器的使用壽命，還會(huì)將有用的砂輪層切除。終極結(jié)果是使修整器和砂輪兩者受損，適得其反。最佳的修整量為經(jīng)幾次修除后，既能恢復(fù)砂輪的幾何外形，又能恰好產(chǎn)生出良好的磨削鋒刃為準(zhǔn)則。使用單點(diǎn)修整工具，應(yīng)以10-15^o的軸心線傾斜角接觸砂輪的直徑方向。這樣將使單點(diǎn) 修整工具在定期轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)削尖的作用。以多點(diǎn)接觸的修整工具不需要傾斜這一角度。改為用修整工具的整個(gè)端面與砂輪表面接觸。

橫向移動(dòng)速度是修整工具在修整中通過砂輪表面的速度。它對(duì)加工零件要求的表面粗糙度和金屬切削率都起有關(guān)鍵的作用。橫向移動(dòng)速度太慢，將會(huì)堵塞砂輪，損害零件的表面粗糙度和金屬切削率。太慢的橫向移動(dòng)速度還可以引起砂輪振動(dòng)和燒傷零件表面。均勻較快的橫向移動(dòng)速度能修整出好的砂輪表面，進(jìn)步砂輪的磨削性能，增加磨削效率，降低零件表面粗糙度。

保持冷卻

適當(dāng)?shù)厥褂美鋮s液，能加快修整速度和進(jìn)步修整效率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選用一股3/8英寸直徑的冷卻液，能夠從修整器上排除大量熱量，延長修整器的使用壽命。當(dāng)金剛石修整工具通過砂輪時(shí)，安裝一個(gè)冷卻液噴管，布滿整個(gè)砂輪表面或不斷地加注冷卻液到金剛石修整工具。當(dāng)修整工具與砂輪接觸開始修整后，決不答應(yīng)修整工具，從冷卻液中退出。否則會(huì)使金剛石修整工具，在冷、熱的極端溫度變化下，產(chǎn)生裂紋或破裂。

使用過濾器對(duì)冷卻液進(jìn)行高精度過濾，能避免污垢或切屑在冷卻液中的多次循環(huán)。被污染的冷卻液能夠使砂輪很快磨損，增加砂輪的修整次數(shù)。只有在干式磨削時(shí)(只有在這種情況下，可以中斷對(duì)金剛石修整工具的冷卻)，才對(duì)砂輪采取干式修整。在天天放工前，關(guān)掉冷卻液后，讓砂輪空轉(zhuǎn)幾分鐘。這樣可以防止砂輪破裂。

振動(dòng)是修整的大敵

在砂輪修整中，有效地減小振動(dòng)，避免在砂輪表面留下修整痕跡、碰撞和損壞修整工具等，是至關(guān)重要的。這意味著還必須保持砂輪平衡，這是砂輪本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的。密度的不均勻和整個(gè)砂輪幾何外形的好壞，都會(huì)影響一個(gè)砂輪的固有平衡。因此選擇一個(gè)高質(zhì)量的砂輪也是很重要的。假如是一個(gè)高質(zhì)量的砂輪，只需妥當(dāng)?shù)陌惭b即能保持砂輪很好的平衡。按照砂輪制造商的出廠說明，砂輪上標(biāo)有一個(gè)向上箭頭，它表明砂輪經(jīng)粗平衡后的輕端方位。然后用戶可以根椐箭頭指示，留意修整砂輪，使其達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。冷卻液均勻地加注，有時(shí)也能幫助砂輪保持平衡。

為了進(jìn)一步地避免振動(dòng)，需保證修整工具牢固地夾緊在夾座上和保持最小的懸垂量，以保證修整工具有足夠的剛性。假如金剛石工具沒有牢固夾緊，就會(huì)引起振動(dòng)、產(chǎn)生噪音，在零件表面產(chǎn)生波紋，拉傷零件表面和損壞修整工具。

一個(gè)超硬磨粒砂輪在開始磨削前，必須進(jìn)行整形與修銳。遵循本文介紹的經(jīng)驗(yàn)，將幫助你的砂輪產(chǎn)生出最隹的磨削效果。

三、磨床精度對(duì)工件的加工精度的影響

磨床的幾何精度、剛度、熱變形、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和抗振性等，將對(duì)工件的加工精度直接產(chǎn)生影響。

1.磨床的幾何精度

是指不承受負(fù)荷的情況下，各部件的運(yùn)動(dòng)精度和相互位置精度。把機(jī)床制造得絕對(duì)精確是不可能的，總有不可避免或多或少的誤差存在。這種誤差將在工件加工時(shí)不同程度反映到工件上來，而影響其工件的加工精度。一般有主軸的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)，工作臺(tái)等運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)的直線度，工作部件的相互位置誤差和傳動(dòng)誤差等。

砂輪主軸的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)及磨床頭架運(yùn)動(dòng)誤差大，不僅影響磨削后的工件表面粗糙度，還會(huì)使工件產(chǎn)生圓度和端面跳動(dòng)，造成磨削過程中火花不均勻。工作臺(tái)移動(dòng)在垂直面不垂直時(shí)，在內(nèi)、外圓磨床上，影響工件母線的直線性，在平面磨床磨削平面，造成工件平面度誤差大。外圓磨床的砂輪主軸軸中心線和內(nèi)圓磨床砂輪軸軸中心線與工件頭架軸中心線不等高，在磨削內(nèi)、外錐體時(shí)，工件母線是雙曲線。砂輪主軸軸中心線對(duì)工作臺(tái)移動(dòng)方向不平行，影響磨削后的工件端面平直度。磨床的傳動(dòng)誤差，對(duì)螺紋磨削和齒輪磨削的加工精度影響很大。

2.磨床的剛度

它是指磨床承受外力(磨削力)時(shí)，其部件抵抗變形的能力。也即是在同樣的磨削力的情況下，部件變形越小，表示剛度越大。反之，部件變形大，表示此部件剛度就小。這些變形的大小，破壞了磨床靜態(tài)的原始幾何精度，將引起工件的加工誤差的大小。所以剛度好的機(jī)床，工件的加工精度高。

3.熱變形

磨床內(nèi)部的熱源分布不均勻，各個(gè)部位在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的熱量多少也不同，外界熱源對(duì)機(jī)床各部位的影響也不一樣，零部件因材料不同的熱膨脹系數(shù)也不相同，造成機(jī)床各部分不同的微量變形，使機(jī)床原始幾何精度下降，而影響工件的加工精度。所以精密磨床最好安裝在恒溫室使用，以防止溫度的變化對(duì)機(jī)床和工件的精度產(chǎn)生影響。

4.磨床運(yùn)動(dòng)部件爬行

磨床工作臺(tái)砂輪架等運(yùn)動(dòng)部件在作微量周期進(jìn)給或低速連續(xù)移動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不均勻的現(xiàn)象，通稱為爬行。當(dāng)磨床有這種現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，使磨削過程中的進(jìn)給不均勻，而影響工件磨削表面粗糙度。

5.磨床的振動(dòng)

磨床在磨削過程中產(chǎn)生振動(dòng)，使砂輪和工件問相對(duì)位置發(fā)生周期性的變動(dòng)，使工件表面產(chǎn)生振紋，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量和精度。

要提高磨削后的工件精度，除努力消除上述因素的影響外，還必須注意工件加工過程中定位基準(zhǔn)的合理選擇、裝夾方法、砂輪的選擇與正確修理、合理選擇磨削用量和工藝方法。

來源：公眾號(hào)“精機(jī)質(zhì)量”