本书对磨削机理作了较深入的分析，论述了磨削过程、静态和动态磨削参数、磨削力、磨削温度、砂轮磨损及其修整、磨削液、磨削加工零件的表面完整性以及精密和超精密磨削等，还从理论和应用两方面分析了高速磨削、缓进给磨削以及高效深切磨削等高效磨削加工技术。根据作者的研究成果及国内外研究现状，对钛合金、高温合金、不锈钢及工程陶瓷等难加工材料的磨削加工也进行了简要的分析。     读者对象：本书可作为高等学校材料加工、机械制造等相关专业本科生和研究生的教学用书，也可作为机床制造业、汽车制造业、航空制造业、船舶制造业、轻工机械制造业及其他各类机械制造业中从事机械加工的工程技术和研究人员的专业书籍。

前 言 随着机械产品性能、工作寿命和可靠性要求的不断提高，不仅对零件尺寸和形状精度有较高的要求，而且对零件加工表面完整性也有较高的要求。为了满足工业发展的需要，出现了很多高效精密磨削加工技术，如立方氮化硼（CBN）超硬磨料砂轮磨削技术、微细磨料精密与超精密磨削技术、高速/超高速磨削技术、缓进给磨削技术、高效深磨磨削技术、高效砂带磨削技术以及低应力磨削技术等。当前，磨削技术正向着扩大和推广超硬磨料磨具、提高磨削效率、开发高精度和超精密级加工以及提高自动化程度的方向发展。 在航空航天、国防军工、能源、化工、汽车等重要工业部门中，不断涌现出许多难加工材料，如钛合金、高温合金、TiAl、NiAl及难熔金属硅化物等金属间化合物基高温结构材料、超高强度钢以及结构陶瓷和功能陶瓷等，消除这些难加工材料的磨削烧伤、裂纹和提高磨削后的零件疲劳寿命是生产中亟须解决的问题。 磨削技术的发展为磨削理论研究提出了新课题。近几十年来，结合CBN砂轮及超细微粉砂轮的使用，国内外对磨削力、磨削温度、砂轮磨损、砂轮修整及其地貌以及磨削加工表面完整性等进行了系统的研究，对磨削参数、砂轮特性参数和砂轮修整参数等对磨削性能的影响也作了深入的研究，使磨削理论更加完善，对生产具有指导意义，从而可预测磨削力、磨削温度、磨削表面粗糙度及磨削残余应力等。磨削理论的研究促进了磨削技术的发展，为提高产品质量、生产率及降低成本奠定了基础。 根据目前磨削理论的发展和磨削技术的现状，将1988年出版的《磨削原理》重新作了修订，编写了此书。书中系统阐述了磨削基本理论，又论述了高效精密磨削加工技术及难加工材料磨削中的若干问题。 本书由任敬心、华定安主编。任敬心编写第1、6、8、9、10章，华定安编写第3章，周文亚编写第2、5章，黄奇编写第4、7章。 原书稿完成后，曾由西安交通大学乐兑谦教授审阅，提出了许多宝贵意见，在此谨致谢意。 由于编者水平有限，书中难免有错误和疏漏之处，敬请读者批评指正，不胜感激。 编 者 2011年1月

目 录 第1章 磨削过程与磨削参数 1 1.1 磨削特点 1 1.2 磨削过程分析 6 1.2.1 磨粒切削刃的磨削模型 6 1.2.2 磨削过程的模型 8 1.3 外圆切入磨削的磨削循环 12 1.3.1 定进给外圆切入磨削循环 12 1.3.2 公称进给量fr与实际进给量fr(t) 13 1.4 外圆纵向磨削过程的特征 16 1.5 砂轮与工件的接触长度 19 1.5.1 砂轮与工件接触长度ls的几何分析 19 1.5.2 弹性变形对砂轮与工件接触长度的影响 24 1.6 砂轮有效磨刃数 26 1.6.1 单位长度静态有效磨刃数Ni 27 1.6.2 单位面积静态有效磨刃数Ns 28 1.6.3 动态有效磨刃数Nd 28 1.7 一个磨刃的未变形切屑最大厚度ag max 31 1.7.1 根据磨削几何关系确定agmax 32 1.7.2 根据切削层平均体积确定 gmax 34 1.7.3 根据切屑平均截面积确定 gmax 35 1.8 当量磨削厚度aeq 36 第2章 磨削力 41 2.1 磨削力数学模型 41 2.1.1 磨削力数学模型的建立 41 2.1.2 磨削力数学模型的分析 45 2.1.3 切向力与法向力的比值 48 2.2 磨削力的测量与经验公式 49 2.2.1 磨削力的测量 49 2.2.2 磨削力的经验公式 51 2.3 动态磨削力 54 2.3.1 动态磨削力数学模型的建立 54 2.3.2 动态磨削力的试验研究 58 2.4 磨削力的尺寸效应 60 2.4.1 单位磨削力 60 2.4.2 尺寸效应原理 61 第3章 磨削温度 63 3.1 磨削温度的计算 63 3.1.1 傅里叶导热定律 63 3.1.2 热传导微分方程 64 3.1.3 不同热源条件下的温度场 66 3.1.4 受绝热面限制的非无限大导热体的温度场 77 3.1.5 平面磨削区温度场的计算 77 3.1.6 J.C.Jaeger对运动热源问题的解析 87 3.1.7 三角形分布运动热源模型的温度场 89 3.2 磨削温度测量 92 3.2.1 磨削测温的试件（传感器）结构 92 3.2.2 平面磨削热电势的测量 94 3.2.3 温度标定 98 3.2.4 磨削温度场的测量 99 3.3 影响磨削温度的因素 100 3.3.1 磨削用量对磨削温度的影响 101 3.3.2 砂轮参数对磨削温度的影响 102 第4章 砂轮磨损 105 4.1 砂轮磨损形式及原因 105 4.1.1 砂轮磨损形式 105 4.1.2 砂轮磨损原因 106 4.1.3 不同砂轮磨损形式的形成原因及转化 112 4.2 砂轮磨损特征 116 4.2.1 磨耗磨损特征 117 4.2.2 破碎磨损特征 118 4.2.3 黏附磨损特征 119 4.3 砂轮耐用度 121 4.3.1 砂轮磨钝的判定标准 121 4.3.2 砂轮耐用度 124 4.4 砂轮磨削性能的评定指标 133 4.4.1 以磨削比评定磨削性 133 4.4.2 以比磨削能es及其随磨削时间t的变化程度评定磨削性 141 4.4.3 以单位砂轮宽度平均金属切除率 w及砂轮耐用度期间单位砂轮宽度上的金属 磨除体积V w评定磨削性 142 4.5 砂轮磨损测量方法 143 4.5.1 砂轮径向磨损量的测量 144 4.5.2 砂轮表面磨粒磨损状态及磨耗平面面积的测量 147 第5章 砂轮修整 150 5.1 普通磨料砂轮的修整 150 5.1.1 修整方法与工具 150 5.1.2 单粒金刚石修整砂轮 152 5.1.3 金刚石滚轮修整砂轮 162 5.2 超硬磨料砂轮的修整 171 5.2.1 超硬磨料砂轮的整形 171 5.2.2 超硬磨料砂轮的修锐 174 5.2.3 砂轮磨粒凸出量 180 第6章 磨削液 182 6.1 磨削液的特性 182 6.1.1 磨削液的作用 182 6.1.2 磨削液的种类和组成 183 6.1.3 磨削液中的添加剂 187 6.2 磨削液的效应 194 6.2.1 磨削液对零件表面完整性的影响 194 6.2.2 磨削液特性对磨削性能的影响 197 6.3 磨削液的供给方法 200 6.3.1 压力冷却 201 6.3.2 砂轮内冷却 202 6.3.3 喷雾冷却 203 6.3.4 浸渍砂轮 204 第7章 磨削加工零件的表面完整性 206 7.1 磨削表面粗糙度 206 7.1.1 磨削表面粗糙度的形成过程 206 7.1.2 磨削表面粗糙度的理论公式 208 7.1.3 影响磨削表面粗糙度的因素 210 7.1.4 磨削表面粗糙度的经验式 216 7.2 磨削残余应力 217 7.2.1 磨削残余应力的产生原因 217 7.2.2 磨削条件对磨削残余应力的影响 221 7.2.3 改善磨削残余应力的措施 226 7.2.4 残余应力的量测 229 7.2.5 残余应力对零件性能的影响 233 7.3 磨削表层硬度的变化 237 7.3.1 磨削表层硬度的测量方法 238 7.3.2 磨削表层硬度的变化 240 7.3.3 表层硬度变化对零件使用性能的影响 242 7.4 磨削烧伤 243 7.4.1 磨削烧伤的特征 243 7.4.2 磨削条件对磨削烧伤的影响 245 7.4.3 磨削烧伤的判别与检测 245 7.4.4 磨削烧伤的在线检测 247 7.4.5 用神经网络预测和防止磨削烧伤 250 7.5 磨削表面完整性参数间的综合影响及改善措施 252 7.5.1 磨削表面的缺陷 252 7.5.2 磨削表面完整性参数间的相互关系 255 7.5.3 磨削表面质量对疲劳强度的影响 256 7.5.4 改善磨削加工零件表面完整性的措施 258 第8章 高效磨削 259 8.1 高速磨削 259 8.1.1 高速磨削机理 260 8.1.2 高速砂轮 266 8.1.3 高速磨削的磨削液及其供给方式 272 8.2 缓进给磨削 277 8.2.1 缓进给磨削机理 277 8.2.2 缓进给磨削中温升的抑制 288 8.2.3 缓进给磨削过程中的砂轮连续修整 291 8.3 高效深切磨削 292 8.3.1 砂轮速度vs及单位宽度金属切除率Zw与工件表面温度的关系 292 8.3.2 高效深磨条件下的磨削区热流及传入工件的热量比率 294 8.3.3 高效深切磨削（HEDG）的磨削力 298 第9章 精密及超精密磨削 300 9.1 精密磨削 300 9.1.1 精密磨削表面形成机理 300 9.1.2 精密磨削用砂轮 301 9.1.3 精密磨削的磨削工艺参数 304 9.2 超精密磨削及镜面磨削 304 9.2.1 超精密磨削 304 9.2.2 镜面磨削 308 9.3 超硬磨料砂轮 309 9.3.1 超硬磨料的主要性能 310 9.3.2 超硬磨料砂轮的种类及磨削特点 310 9.3.3 用于硬脆材料超精密磨削的金刚石砂轮 312 9.3.4 超硬磨料砂轮的实用修整技术 313 9.4 在线电解修锐镜面磨削技术 316 9.4.1 ELID镜面磨削原理 316 9.4.2 ELID磨削用砂轮及磨削效果 317 9.4.3 ELID在线电解修锐镜面磨削的加工实例 318 9.5 硬脆材料的延性域磨削 319 9.5.1 延性域磨削加工原理 319 9.5.2 脆性—塑性转变的临界条件 319 9.5.3 实现延性域磨削的技术关键 320 第10章 难加工材料磨削 322 10.1 钛合金磨削 322 10.1.1 钛合金性能及磨削特点 322 10.1.2 砂轮磨损 324 10.1.3 磨削力 329 10.1.4 砂轮的选择 331 10.1.5 磨削液 338 10.1.6 磨削用量 338 10.2 高温合金磨削 342 10.2.1 高温合金性能及磨削特点 342 10.2.2 砂轮选择 344 10.2.3 磨削用量 345 10.3 不锈钢磨削 348 10.3.1 不锈钢性能及磨削特点 348 10.3.2 砂轮磨损 349 10.3.3 砂轮选择 353 10.3.4 磨削用量 355 10.3.5 磨削液的选择 356 10.4 工程陶瓷磨削 356 10.4.1 工程陶瓷的种类、材料特性及磨削特点 356 10.4.2 工程陶瓷磨削表面的形成过程 358 10.4.3 工程陶瓷的磨削力 360 10.4.4 工程陶瓷的磨削温度 364 10.4.5 工程陶瓷的磨削用量及砂轮选择 366 附录 371 参考文献 382