平时接触磨削的工序有很多，像平面、外圆，齿轮的齿形磨削，刀具的前刃及齿形磨削等等，花了些时间，整理了一些资料，把关于磨料的内容整理了一下。有需要的小伙伴可以耐心阅读一下。
从古代使用的简陋石头到如今高度精密的砂轮，砂轮材料和设计的演变都体现了对精度和效率的不懈追求。早期的砂轮通常由砂岩等天然磨料制成。如今，氧化铝和碳化硅等材料以及设计的进步和增材制造的引入彻底改变了磨削工艺。
砂轮的历史
砂轮材料的历史可以追溯到数千年前，我国是采用磨削加工方法的最古老的国家之一，如在古代科学巨著《天工开物》中就有“切、磋、琢、磨”的成语，而其中“磨”就是指的磨削加工。
当时磨料颗粒最初嵌入木材或皮革等天然材料中。随着工业化的到来，天然材料让位于更耐用、更稳定的材料。碳化硅和氧化铝作为早期的合成磨料出现，18世纪的30年代德国、英国和美国分别研发了使用天然磨料砂轮的磨床，做为加工后淬硬的机械零件，当时仅为在机床上加装磨头而改装而成，所以结构简单且刚度低，工人加工不易磨出精密工件。
传统砂轮虽然有效，但可能缺乏研磨某些先进材料和实现现代制造所要求的精度所需的耐用性。采用陶瓷、CBN 或金刚石磨料的先进砂轮可提供卓越的性能，尤其是在处理坚硬且具有挑战性的材料时。它们在提供高材料去除率、延长刀具寿命和提高精度方面表现出色，使其成为尖端制造工艺不可或缺的一部分。
磨料定义及分类
磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面。磨料有天然磨料和人造磨料两大类。按硬度分类有超硬磨料和普通磨料两大类。磨料的范围很广，从较软的家用去垢剂、宝石磨料到最硬的材料金刚石。
砂轮传统磨料
1.氧化铝（刚玉）砂轮
一种合成的磨料颗粒。
莫氏硬度为9.4 。
韧性高，不易破碎。
砂粒的特性和性能。由于其不规则的晶体结构，砂粒容易泛白，因此随着磨损，砂粒会失去棱角，其几何形状会变得更钝，即更平坦。这种行为导致这种磨料产生较浅、较宽的表面划痕。随着矿物在使用过程中变得越来越圆，越来越小，它就会失去切割能力。
这种矿物用于制造精加工磨料。
2.碳化硅砂轮
一种合成的磨料颗粒。
莫氏硬度为9.7 。
韧性较低，使用后容易断裂。
砂粒的特性和性能。由于其晶体结构，砂粒具有非常锋利的边缘，会在表面造成狭窄而深的划痕。砂粒在打磨时会破碎，失去一些尺寸，但保持锋利的边缘。然而，由于使用后不断破裂，砂粒尺寸的损失最终会降低其切割能力。
这种矿物用于制造需要高切割力的磨料和手动砂纸。
下面这张表总结的比较到位，分享给大家：
砂轮制造领域的最新材料
1.陶瓷磨料
陶瓷砂轮具有更高的耐用性和耐热性。这些砂轮由陶瓷颗粒和粘合剂混合而成，在高速和重型磨削应用中表现出色。
陶瓷砂轮的性能受到许多因素的影响：
孔隙率，可以控制陶瓷砂轮的孔隙率，以调节砂轮的强度，去除磨削产物，并减少摩擦热， 孔隙还可以为碎屑去除提供空间并防止堵塞。
粘接材料，砂轮的结构由其结合材料决定，通常是粘土、长石和易熔材料的混合物。
磨削速度，较慢的砂轮速度会导致每个磨料颗粒产生更大的力，这可以更快地分解颗粒和/或粘结剂。 较快的砂轮速度会导致每个磨料颗粒产生较小的力，这可以使颗粒和粘结剂更耐用。
磨粒，磨粒的断裂强度会影响砂轮的寿命和磨削比， 例如，cBN-U磨粒比常规cBN磨粒具有更高的断裂强度，这导致砂轮寿命更长和磨削比更高。
其他可能影响陶瓷砂轮性能的因素包括：
修整方式，修整操作可以使用机械修整、超声波修整、激光修整或电解在线修整来进行。
粘接材料特性，粘合材料的性能，例如密度、声音指数和杨氏模量，会影响砂轮的性能。
- CBN（立方氮化硼）砂轮
CBN 砂轮由立方氮化硼制成。这种材料是目前最硬的材料之一，仅次于钻石。这种材料的主要特点是具有高耐磨性和导热性，可保持其锋利的切削刃。CBN 磨料由晶格结构中的硼和氮原子组成。CBN 砂轮在磨削铁质材料方面表现出色，具有高导热性和耐磨性。其出色的硬度使其适合磨削硬化钢、铸铁和镍基合金，在航空航天和汽车等行业中具有很高的价值。
CBN 砂轮使用结合剂也有多种选择，包括酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、金属结合剂、陶瓷结合剂和混合结合剂。下面是一种常用结合剂各自的特点：
CBN陶瓷结合剂砂轮，是将磨粒与玻璃状（无机材料）结合剂结合的砂轮。由于其硬而脆的特性，这种砂轮在高负荷条件下具有出色的锋利度和自锐性。其多孔结构可增强切屑排出，其相对简单的成型和修整工艺有助于提高其整体性能。
CBN树脂结合剂砂轮是将磨粒与树脂（热固性树脂）结合剂结合的砂轮。这种砂轮具有高锋利度，非常适合镜面加工等高精度加工。它们用途广泛，适用于各种材料和磨削方法。修整和修整相对容易，这使得这种结合剂易于使用。
CBN金属结合剂砂轮是在严格的温度和气氛控制下，将磨粒与金属粉末结合的砂轮。磨粒保持力强，散热性、耐热性、耐磨性优异。与树脂结合剂等相比，形状保持性更高，适合整形加工。
CBN 电镀砂轮是将 CBN 磨粒通过电镀附着在金属基体上的砂轮。与其他结合剂不同，它们只有一层切削刃，因此使用寿命比其他结合剂短。但是，它们具有高锋利度，价格相对便宜，交货时间短。由于突出的磨粒比其他结合剂大，这种砂轮具有更高的切削能力。与其他结合剂相比，它们生产起来相对容易，因此适用于复杂的成型工艺。此外，通过剥离镀层并重新电镀磨粒，可以重新电镀。
3. 金刚石砂轮
金刚石磨料是已知最硬的材料，其优异的硬度使其成为研磨硬脆材料的理想选择。金刚石砂轮广泛应用于电子和医疗器械等行业，其优异的硬度可确保延长刀具寿命并提高材料去除率。
金刚石砂轮的优点：
卓越的硬度，金刚石砂轮非常坚硬且耐磨，非常适合磨削碳化物等其他硬质材料。与传统砂轮相比，这一特性还使金刚石砂轮能够承受较高的材料去除率，并提供更长的使用寿命。
卓越的磨削性能，从高进给速度下的粗磨削到高精度切割脆性材料，金刚石砂轮的成分可以被控制以满足多种应用。这种差异源于砂粒尺寸和砂轮结合剂中金刚石砂粒的浓度（或体积）的组合。
低发热量，金刚石砂轮的结合剂结构确实会影响其耐热能力。例如，树脂结合剂在研磨过程中产生的热量最少，通常用于较软的材料，如陶瓷和复合材料。树脂结合剂被称为更“灵活”的结合剂，其砂粒更新速度比金属或玻璃结合剂更快。这可实现一致、锋利的切割表面。使用金刚石砂轮都可以降低砂轮和工件受到热损坏的风险。合成金刚石磨料具有高导电性和化学惰性。这使其成为散热的绝佳材料。
减少砂轮磨损，人造金刚石无与伦比的强度和硬度有助于保持更锋利的切削刃，从而使砂轮更耐磨损，在整个作业过程中修整所需的时间更少。金刚石砂轮可以长时间运行，几乎不产生负载或上釉。这种品质可提高研磨效率，这意味着有更多的时间用于切削，而修整砂轮的时间更少。高效的磨削大大降低了砂轮和工件发生烧伤、碎裂或断裂等损坏的风险。
应用范围广泛，金刚石磨料有各种尺寸和形状，可悬浮于多种不同类型的粘合剂中。可能的迭代几乎是无限的。这使得金刚石砂轮成为各种应用的绝佳选择，包括加工硬脆材料、磨削硬化金属、石材切割和抛光、工具磨削、医疗用品生产以及电子和光学制造。
磨料粒度
粒度为金刚石/CBN磨粒的尺寸（颗粒直径）。下面这个是A.L.M.T.Corp公司给出的表格，晶粒度及其分类方法由JIS（JIS B 4130）规定。但是，需要注意的是，超硬磨料砂轮使用的磨粒只在 #325（325/400）以下标准化。对于#400 以下的磨粒，由于各制造商各自（或自由）制定标准并运作，因此显示的粒度并非对所有制造商都通用。例如，A 公司的粒度 #10000 可能与 B 公司的粒度 #10000 不同；因此，需要检查磨粒的大小以选择正确的尺寸。
粘结强度
结合度是表示结合材料（结合剂）对磨粒的保持程度（强度、硬度）的指标，以N为单位进行排序。一般来说，键合程度越硬（提高），寿命越长，但锋利度越低；键合程度越软（降低），寿命越短，但锋利度越高。
对于等级并没有硬性规定，而且只在同一家制造商内显示等级，也就是说，即使符号都是“N”，A公司和B公司的硬度也是不一样的。因此，可能不会显示结合度。
浓缩度表示磨料层中金刚石/CBN磨粒的含量比（磨粒比）。当考虑相同的粒度时，浓缩度越高，磨粒数量越多，浓缩度越低，磨粒数量越少。选择最适合工件材料的浓缩度很重要。
定义为“4.4cc/cm 3 =浓度100”，一般在20~200范围内使用。
显示对象分为三个：树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂。
对于只有一层磨粒的电沉积情况，没有浓度标准。
浓度
浓缩度表示磨料层中金刚石/CBN磨粒的含量比（磨粒比）。当考虑相同的粒度时，浓缩度越高，磨粒数量越多，浓缩度越低，磨粒数量越少。选择最适合工件材料的浓缩度很重要。
定义为“4.4cc/cm 3 =浓度100”，一般在20~200范围内使用。
显示对象分为三个：树脂结合剂、金属结合剂、陶瓷结合剂。
对于只有一层磨粒的电沉积情况，没有浓度标准。
结构化磨料
磨料结构的创新，例如精心设计的颗粒间距和方向，有助于提高效率和表面光洁度。这些结构化的磨料可增强切屑排出并减少磨削过程中的热量积聚，从而提高材料去除率并延长砂轮寿命。
内冷结构系统的新型砂轮
最新的研究提出的制造技术在整个砂轮中引入了创新的 3D 冷却通道结构，从而为特定的砂轮应用提供了各种通道几何形状。生产步骤的设计是为了适应传统的压制和烧结阶段。在压制过程中，生坯中包含 3D 有机结构。干燥循环消除了所有存在的流体，烧结循环烧掉了该结构，在最终产品中露出了通道。关键参数（例如粘合剂类型/含量和加热速率）已针对可重复性和可扩展性进行了优化。
磨损测试表明，与传统砂轮相比，该系统的性能和耐用性效率大幅提高（>100%）。六角形通道结构将磨损率降低了 64%，显示出卓越的耐磨性。全面的 CFD 模拟评估了冷却液通过冷却通道的流动。这种三维结构砂轮的新设计方法通过将冷却液直接输送到需要的地方，革新了操作配置。它可以通过优化冷却、减少工具磨损和提高制造精度来提高整体效率。这种 3D 通道结构无需进行修复，从而降低了操作成本。
下面是往期的一些精彩内容：
《蜗杆砂轮很感兴趣》
《集成了多个功能的齿轮几何计算工具》
《什么是齿轮的侧隙？怎么计算？》
