高效磨削加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的必要條件，徹底解決了傳統(tǒng)磨削加工高精度、低效率的加工局限。在獲得高效率、高精度的同時(shí)，又能對各種材料和形狀進(jìn)行高表面完整性加工，并降低成本。
在我國現(xiàn)有條件下，大力加強(qiáng)高效磨削加工技術(shù)的研究、推廣和應(yīng)用，對提高我國機(jī)械制造業(yè)的加工水平和加快新產(chǎn)品開發(fā)具有十分重要的意義。
如今超硬材料的應(yīng)用日益廣泛，實(shí)施高速高效磨削是加工超硬材料和難切材料的優(yōu)選加工工藝。由于超硬磨料磨具的應(yīng)用，高速、大功率精密機(jī)床及數(shù)控技術(shù)發(fā)展、新型磨削液和砂輪修整等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、高速超高速磨削和高效率磨削技術(shù)應(yīng)用、磨削自動化和智能化等技術(shù)的發(fā)展，使高效率磨粒加工在機(jī)械制造領(lǐng)域具有更加重要的地位，具有很好的發(fā)展前景。
高效磨削砂輪應(yīng)具有好的耐磨性，高的動平衡精度，抗裂性，良好的阻尼特性，高的剛度和良好的導(dǎo)熱性，而且其機(jī)械強(qiáng)度必須能承受高效磨削時(shí)的切削力等。高效磨削砂輪可以使用剛玉、碳化硅、CBN、金剛石磨料。在合適的結(jié)合劑和先進(jìn)的制造工藝條件下，生產(chǎn)的磨具使用速度可達(dá)125m/s。
現(xiàn)有的陶瓷結(jié)合劑砂輪，耐水、耐油、耐酸、耐堿的腐蝕，能保持正確的幾何形狀。氣孔率大，磨削率高，強(qiáng)度較大，但韌性、彈性、抗振性差，不能承受側(cè)向力，V輪＜35m/s的磨削，這種結(jié)合劑應(yīng)用最廣，能制成各種磨具，適用于成形磨削和磨螺紋、齒輪、曲軸等。
現(xiàn)有的樹脂結(jié)合劑強(qiáng)度大，并富有彈性，不怕沖擊，能在高速下工作。有摩擦拋光作用，但堅(jiān)固性和耐熱性比陶瓷結(jié)合劑差，不耐酸、堿，氣孔率小，易堵塞；V輪＞50m/s的高速磨削，能制成薄片砂輪磨槽，刃磨刀具前刀面，高精度磨削。
無機(jī)高分子結(jié)合劑磨具強(qiáng)度較高，因此有較高的使用速度，一般適用于高速切割、荒磨、重負(fù)荷磨削；另外，無機(jī)高分子結(jié)合劑磨具有一定的彈性，且結(jié)合劑耐熱性高，磨削自銳性好，這樣與傳統(tǒng)樹脂結(jié)合劑相比，砂輪的尖角保持性好，形狀保持性好，也適用于精磨，如螺紋磨、成型磨、刃磨；可以說，無機(jī)高分子結(jié)合劑既具有陶瓷磨具的性能，也具有樹脂磨具的性能，同時(shí)也避開了它們的缺陷。
無機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具，是在磨削理論基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，把復(fù)合材料的理念引入到磨具的生產(chǎn)來，下面拋開無機(jī)高分子結(jié)合劑的物理化學(xué)基本原理（1.無機(jī)高分子材料的晶體化學(xué)；2.無機(jī)高分子材料的熱力學(xué)；3.無機(jī)高分子材料的過程動力學(xué)）以及復(fù)合材料的界面和強(qiáng)韌化機(jī)理的介紹，具體談?wù)劅o機(jī)高分子結(jié)合劑在新型、高效、專用、重負(fù)荷強(qiáng)力和精密磨具生產(chǎn)中的應(yīng)用。雖然這一先進(jìn)工藝技術(shù)已逐漸地為一些工具行業(yè)所掌握，但仍有若干具體問題尚有待認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究解決。
下面就是具體對無機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具的設(shè)計(jì)原則和方法、制作無機(jī)高分子復(fù)合材料磨具高速重負(fù)荷、荒磨磨具、強(qiáng)力磨削磨具、高效深切磨削、緩進(jìn)給磨削磨具、快速點(diǎn)磨削磨具、高效磨削磨具、主軸及其軸承磨具、高效率磨床磨具、鋼軌打磨磨具、砂帶磨削的工藝方法提一些粗淺的看法。
在砂輪設(shè)計(jì)制造中，應(yīng)考慮如下幾個(gè)問題：
首先應(yīng)考慮加工的材料的性能和材料加工表面的精度，然后選擇合適的磨料、粒度以及混合磨料的磨削使用。
其次是砂輪工況的各種受力情況、抗沖擊性、速度、溫度、加工材質(zhì)和砂輪使用壽命以及選擇合適的結(jié)合劑、輔料等，并考慮相互間的匹配和科學(xué)的工藝。
磨具強(qiáng)度取決于結(jié)合劑性能、磨具制造工藝和磨具規(guī)格?？紤]影響磨具強(qiáng)度的因素有：磨料的種類、粒度、結(jié)合劑種類及性能，磨具的硬度、組織、密度、混料、成型工藝及固化工藝條件、磨具形狀、磨料輪外徑與孔徑之比等。其中，在磨具特性及規(guī)格給定之后，結(jié)合劑性能、混料成型工藝及固化工藝條件最重要。另外，還有砂輪的磨削比也是一個(gè)重要的參數(shù)。對上面涉及的因素，下面我們就來一一談?wù)勀ゾ呋w組合中磨料及磨料粗細(xì)程度和顆粒級配。
磨料的粗細(xì)程度，是指不同粒徑的磨料，混合在一起后的總體的粗細(xì)程度；顆粒級配是指不同種類、大小和數(shù)量比例的磨料的組合或搭配情況。
磨料是磨具起磨削作用的重要因素，磨料的選擇主要根據(jù)工件材料的性質(zhì)，如硬度、抗張強(qiáng)度、韌性等來確定。選擇磨具磨料的基本原則是：磨削硬度高的工件材料時(shí)，應(yīng)選擇硬度更高的磨料；磨削抗張強(qiáng)度高的工件材料時(shí)，應(yīng)選用韌性大的磨料；磨削抗張強(qiáng)度低的材料時(shí)，應(yīng)選用較脆或強(qiáng)度高的碳化硅磨料。關(guān)于各種磨料的性能、用途和選擇，這里不作詳談。
選擇磨料粒度時(shí)，主要應(yīng)根據(jù)加工精度、表面粗糙度和磨削效率的要求來選擇。一般原則如下：要求被磨工件粗糙度高，應(yīng)選擇粗粒度；要求表面粗糙度低，應(yīng)選擇細(xì)粒度。工件要求較高的幾何精度和較低的表面粗糙度時(shí)，應(yīng)選擇混合粒度。工件幾何精度要求高，當(dāng)磨料輪與工件接觸面積小時(shí)，應(yīng)選擇細(xì)粒度；接觸面積大時(shí)，選擇粗粒度。工件材質(zhì)硬而脆，應(yīng)選擇細(xì)粒度；工件材料軟而韌，應(yīng)選擇粗粒度。工件的導(dǎo)熱性差，易發(fā)熱變形，易燒傷，應(yīng)選擇較粗粒度。這些問題也涉及到磨具的導(dǎo)熱性能、熱容、密度、氣孔等影響磨削的因素。
磨料通常分為粗磨料、中磨料、細(xì)磨料和微粉磨料等幾種。
在相同磨料條件下，微粉磨料的總表面積較大，粗磨料的總表面積較小。在磨具生產(chǎn)中表面需用結(jié)合劑包裹，賦予粘結(jié)強(qiáng)度。磨料子的總表面積愈大，則需要包裹磨料表面的無機(jī)高分子結(jié)合劑就愈多。一般用粗磨料比用細(xì)磨料所用無機(jī)高分子結(jié)合劑量少。
磨料顆粒級配，為了使磨削效率提高，不僅要考慮磨具的強(qiáng)度和加工材料，而且還必須確定用那幾種磨料的用量，即磨料的級配。
磨具在進(jìn)行磨削時(shí)，磨具一方面受到磨削體的沖擊作用，另一方面也受到磨削體的破壞作用，這樣才能保證磨具的鋒利度，完成整個(gè)磨削過程。顯然，在單位時(shí)間內(nèi)，磨削體參與磨削的接觸點(diǎn)越多，即單位時(shí)間內(nèi)參與磨削的磨粒越多，磨削效率越高。當(dāng)磨料一定時(shí)，要增加磨料與磨削體的接觸，則研磨料的尺寸越小越好。但另一方面，要想將磨削工件加工完成磨削，則磨具必須有足夠的沖擊能力才行。
磨具的任務(wù)是既要保證足夠的能力對工件的材料進(jìn)行磨削，而又要保證磨具對工件磨削到一定的細(xì)度，因此，在其它條件一定的情況下（如磨具強(qiáng)度、磨具速度等），這個(gè)任務(wù)只有通過選擇大小適合的磨料和將它們合理配比才能完成。
在磨具制作中，磨料之間的空隙，理論上是由結(jié)合劑包覆磨料之后產(chǎn)生的。為達(dá)到少用無機(jī)高分子結(jié)合劑用量來滿足磨具強(qiáng)度、并到達(dá)提高磨削效率的目的，就應(yīng)盡量減小磨料粒之間的空隙。另外一個(gè)沿用的觀念認(rèn)為，應(yīng)該澄清的就是人們習(xí)慣于將工件磨削時(shí)發(fā)生燒傷歸于磨料輪的組值太密，缺少足夠的容屑?xì)饪?。氣孔在磨削時(shí)對磨屑起容屑和排屑作用，并可容納冷卻液，有助于磨削熱量的散逸。為滿足某些特殊加工要求，傳統(tǒng)磨具的氣孔內(nèi)還可以浸漬某些填充劑，如硫磺和石蠟等，以改善磨具的使用性能。這種填充劑，傳統(tǒng)也被稱為磨具的第四要素。這一點(diǎn)并不一定總是正確，因?yàn)楦咚倌ハ鲿r(shí)產(chǎn)生磨屑數(shù)量之多，體積之大絕非小小氣孔所能容納，而超硬磨料輪盡管完全沒有氣孔，只要將其表面適當(dāng)修銳就能夠很好地工作。如果增大樹脂磨料輪的氣孔容積比，勢必會降低其強(qiáng)度，使其過早磨損，這是得不償失的事。
另外，砂輪工作線速度對產(chǎn)生磨屑數(shù)量的影響比較復(fù)雜，當(dāng)砂輪從28.8m/s提高到33.6m/s時(shí)，速度提高了16%，而堵塞量增加了三倍。因?yàn)樯拜喚€速度的增加使磨粒的最大切深減小，切屑截面積減小，同時(shí)切削次數(shù)和磨削熱增加，這兩個(gè)因數(shù)均使堵塞量增加。但是，當(dāng)砂輪線速度高達(dá)一定程度時(shí)（如達(dá)50m/s以上），砂輪的堵塞量反而大降低。對于各種工件材料來說，各有一定的其堵塞量最小的臨界砂輪速度值。無機(jī)高分子結(jié)合劑制作磨具對這些考慮很少，關(guān)于這些磨削理論將在以后的專項(xiàng)中再作介紹。
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