一、概述
普通磨削的砂輪速度常在(30~35)m/s之間。當砂輪速度提高到45m/s以上時，則成為高速磨削。將砂輪速度由35m/s提高到(50~60)m/s時，一般生產(chǎn)效率可提高30%~100%，砂輪壽命提高約0.7~1倍，工件表面粗糙度降低約50%，可穩(wěn)定達到Ra(0.8~0.4)μm。
高速磨削的特點如下：
(1) 在一定的金屬切除率下，砂輪速度提高，磨粒的當量切削厚度變薄。因此：①磨粒符合減輕，砂輪的壽命提高;②磨削表面粗糙度降低;③法向磨削力減小，工件加工精度較高。
(2) 如果砂輪磨粒切削厚度保持一定，則υs提高，金屬切除率可以增加，生產(chǎn)率提高。應(yīng)用高速磨削須采用的措施如下：
1) 砂輪主軸轉(zhuǎn)速必須隨υs的提高而相應(yīng)提高，砂輪傳動系統(tǒng)功率和機床剛性必須滿足要求。
2) 砂輪強度必須足夠大，還應(yīng)經(jīng)過平衡及采取適當?shù)陌踩雷o裝置。
3) 采取有效的冷卻及防磨削液飛濺裝置。
二、高速磨削砂輪選擇
高速磨削除要求砂輪具有足夠的強度以保證在高速旋轉(zhuǎn)時不致破裂外，還要求砂輪具有良好的磨削性能，以獲得高的磨削效率、壽命和加工表面質(zhì)量。我國已生產(chǎn)有60m/s、80m/s的高速砂輪。
1.砂輪特性的選擇
(1) 磨料的選擇。主要選用韌性較高的剛玉系磨料。其中棕剛玉A應(yīng)用較普遍，用于磨削一般碳鋼和合金鋼;磨削球墨鑄鐵材料時多用A與GC的混合磨料。
(2) 粒度的選擇。粒度大多選用F60~F80，較普通砂輪粒度偏細。一般精磨時，宜選F70或F80，有利于提高砂輪的切削能力和壽命。加工塑性材料及避免工件表面燒傷時，宜采用粗一些粒度。當υs≥80m/s時，粒度宜選F80~F100.
(3) 硬度的選擇。高速砂輪的硬度比普通砂輪稍軟一些，一般在K~N范圍內(nèi)。精磨時宜選更軟一些;余量大或粗磨時宜選硬些。對于磨削一些不平衡的工件(如凸輪軸、曲軸等)，由于不宜提高工件轉(zhuǎn)速來減少表面燒傷，砂輪硬度應(yīng)適當選軟些。
砂輪的硬度和粒度，還與砂輪可能達到的破裂速度有關(guān)，如下圖所示。隨著硬度的提高，同時選用較細的粒度，則砂輪破裂強度相應(yīng)提高。
砂輪破裂速度與砂輪硬度、粒度有關(guān)
(4) 微氣孔砂輪。高速磨削時，因進給量加大，砂輪粒度較細，因此要求砂輪表面上有一些微小氣孔，以利于磨屑與磨削熱的排除，使磨削效率和砂輪壽命得以提高。但氣孔不能太大，否則易使磨粒不均勻脫落加劇。
1. 提高是砂輪的強度
提高砂輪強度，可通過下述方法實現(xiàn)。
(1) 改進結(jié)合劑。為提高結(jié)合劑的強度，在陶瓷結(jié)合劑中多采用硼玻璃等結(jié)合劑。
(2) 砂輪孔區(qū)補強。砂輪旋轉(zhuǎn)時最大拉應(yīng)力位于孔周壁上，最初的破裂是沿周壁發(fā)生，所以采用孔區(qū)補強是提高砂輪強度的有效方法之一。常用的砂輪補強措施如下圖所示
圖(a)：砂輪孔區(qū)部分采用細粒度磨粒和較高的砂輪硬度，砂輪強度可提高20%~25%。
圖(b)：孔區(qū)部分深入補強劑(樹脂液)，通過孔周壁滲透到砂輪內(nèi)部。用此法砂輪強度可提高5%~15%，氣孔率大的砂輪強度提高得更多。
圖(c)：用一金屬環(huán)粘結(jié)在砂輪孔區(qū)，金屬環(huán)可用鋼或耐熱合金制成，用環(huán)氧樹脂等與砂輪粘結(jié)。
圖(d)：是樹脂砂中加玻璃纖維網(wǎng)。
圖(e)：增加砂輪孔區(qū)厚度和圖(f)用法蘭盤裝夾提高孔區(qū)強度。這兩種方法多用于薄片砂輪，效果明顯，對厚砂輪則意義不大。
(3) 改變砂輪的形狀，以改變應(yīng)力分布狀況。當砂輪高速運轉(zhuǎn)時，孔壁處應(yīng)力最大。但孔徑越小，應(yīng)力也越小。所以應(yīng)盡可能采用孔徑與外徑比值(K=rf/R)小的砂輪或無孔砂輪。通常砂輪孔徑與外徑之比不應(yīng)超過下表所列數(shù)值。
砂輪孔徑與外徑之比值K的最大允許值
無砂輪多用法蘭盤粘結(jié)或在半徑152mm(視砂輪外徑大小而定)的圓周上開有幾個螺釘孔，用以固定在機床上。
(4) 采用新結(jié)構(gòu)梯形砂瓦組合砂輪見下圖所示。當砂輪旋轉(zhuǎn)時，砂瓦由受拉應(yīng)力變?yōu)槭軌簯?yīng)力，而砂輪材料所能承受的抗壓強度是抗拉強度的6倍，因此這種可在較高的速度下工作。
梯形砂瓦組合砂輪
在高速砂輪上必須印有醒目的安全工作速度標志。選擇砂輪時要注意安全系數(shù)或嚴格控制υs，不得超過安全工作速度。
