磨削热量不可忽视的重要现象，主要发生原因是由磨粒切削工件时产生的高速摩擦所致。

磨削热量的分布与产生会受到多种因素影响，例如砂轮的材质、工件的材质、研磨条件（如速度、进给量、切削深度等），以及冷却液的使用情况。

之于工件：

不良的磨削可能会使工件温度上升，引起热

传统砂轮与超硬砂轮的研磨热差异

重点：超硬砂轮的导热效果较传统砂轮高，超硬砂轮多数热量会往砂轮中心带，而传统砂轮的磨削热量则多数会在工件上。

热量比例(80/20)：

超硬砂轮：80%在砂轮，20%在工件上。

传统砂轮：20%在砂轮，80%在工件上。

此数据仅供参考，实际测试上面可能因工件、磨料材质、加工选择、环境等因素而有浮动。

—以下内容在超硬砂轮与传统砂轮都适用—

磨削热发生原因

在砂轮研磨工件时，研磨过程会产生大量的热量，这些热量的分布决定了最终工件的温度升高。

过量磨削热的影响

1.高温与火花：

• 在研磨过程中，磨粒切刃与工件产生的负斜角会使切削速度变得极高，同时也会产生高温，进而伴随火花飞溅。

• 影响：透过显微镜观察研磨屑时，可以发现其中包含熔融的球状物，说明局部温度已接近工件材料的熔点。

2.工件热膨胀与氧化:

• 过量的研磨热会使工件表面温度升高，引发热膨胀及氧化现象

• 影响：加工表面品质。

3.表面研磨烧焦导致工件性能降低:

• 表面温度过高可能导致局部烧焦，降低耐磨性。

• 影响：对于淬火钢，过高的热量可能会诱发回火现象，削弱其硬度与强度，而产生细研磨裂痕。

4.裂痕与加工缺陷:

• 过大的研磨热可能在加工过程中或完成后，造成微裂纹甚至细微裂痕，进一步削弱工件的结构完整性。

磨削温度的分类

磨料研磨点温度(A.B)（磨料切刃前端的温度）

• 定义：指A、B所示磨料切刃在研磨时前端瞬间达到的局部高温。

• 温度特征：常达1000数百℃以上，是研磨过程中温度最高的区域。

• 影响：研磨效率与磨料消耗有密切相关，需根据此温度评估磨料耐热性。

砂轮磨削点温度(S)（砂轮与工件接触面的平均温度）

• 定义：指砂轮与工件接触面积 S时的整体平均温度。

• 温度特征：此温度低于磨料研磨点温度，但分布范围更广。

• 影响：与工件热损伤有关，如表面烧焦、熔化或裂纹。

工件温度（热流入工件后的温度）

• 定义：指研磨热流入工件内部后造成的整体或局部温度。

• 影响：过高的工件温度会引起热膨胀，导致工件尺寸精度下降。则若工件是淬火钢，可能因局部温度过高而发生回火，发生细研磨裂痕。

磨削温度的判定标准

磨削温度对研磨结果的影响，根据研磨现象可分为三个层面：

若重视磨料损耗 → 磨料研磨点温度最重要

例如：需延长砂轮寿命时，需降低磨料局部高温，选择耐热性更佳的磨料或调整研磨参数。

若关注工件表面质量 → 砂轮研磨点温度最重要

例如：防止表面烧焦、裂痕或破裂，需控制砂轮与工件接触面的平均温度，提升冷却效果。

若要求尺寸精度 → 工件温度最重要

例如：需减少热膨胀对尺寸精度的影响时，重点控制热流入工件的温度，确保加工稳定性。

可依您目前重视的去决定如何改善工序。

工件的平均温升计算方式(传统与超硬砂轮都适用)

在研磨过程中，几乎所有机械能都转化为热能。其中部分热量会流入工件内部，另一部分则透过研磨液、空气、工件夹头、顶心等方式排放或散热。这两者之间的热量差会储存在工件内，导致工件温度上升，并可根据工件的热容量（体积×密度×比热）计算其平均温升。

设工件的平均温升θ，单位时间的θ增加量dθ/d 可由以下方程式表示：

其中：

V:研磨速度

Ft:切线研磨阻力

R:热流入率（流入工件的热量比例）

Q:单位时间内产生的总研磨热量（研磨阻力⋅ 研磨速度）

Qr:单位时间内工件表面散失的热量

M:工件质量

A:放热面积

c:比热

J:热功当量

αh:工件表面热传达率（依冷却条件变化）

当t=0时时，工件的温升 θ=0。随时间 t 增加，工件的平均温度 θ 可由以下公式求得：

此式显示：

• 初始时刻（t→0），工件温升较快。

• 随时间增加，工件的热量流入与散热达到平衡，最终稳定于平衡温度。

热流入率 R 的特征

• 干式研磨： 为 0.7~1.0（大部分热量进入工件）。

• 水溶性研磨油:大幅降低至 0.2 以下（冷却效果显著）。

表面热传达率 αh的影响

• 水溶性研磨油：热传达率约为 0.1~0.5 cal/℃·cm²·sec。

• 无空气流通：热传达率降至十分之一（冷却效果显著降低）。

在进行大量研磨油冷却的研磨加工中，工件的平均温升可有效控制在 10℃以内。

磨削温度的控制

1.使用大量冷却能力高的研磨液：因研磨热有一部分会被研磨屑和加工液带走，使用冷却能力高的研磨液能有助于将研磨时的高温分散带走，降低工件与砂轮的热量。

2.砂轮使用粒度大、结合度小、组织粗者：砂轮的结合度与密集度会影响热量的产生，过于密集的磨料会导致热量堆积使研磨过程中容易产生高温，选择适当的材质或调整合适的气孔能有助于降低热量，同时实现高效率加工。

3.减低砂轮周转速度

4.减小切入量： 过大的切入量另一点也容易使砂轮卡屑，进而造成研磨表面烧伤、砂轮损坏等问题，如有发现这些状况，建议减小切入量

5.增大进给量(横送速度)： 降低单点的停留率能有助热于工件散

6.发生平滑、填塞的砂轮请立即修整： 如果一直维持原加工方式，但发现平滑或堵塞时可以先尝试第一步「增加转速」尝试砂轮是否能自动代谢，如果还是不行就建议进行修整。

7.传统砂轮转换成超硬砂轮时，如您的砂轮过宽建议优先选择减少宽度转换。

当砂轮与工件的接触面积较大时（例如内圆研磨），会导致研磨产生的热量较多，从而使研磨温度升高。在这种情况下，需特别注意工件的温升，以防止因过热引起的尺寸误差、表面烧伤或其他热损伤。

结论

磨削热是研磨过程中机械能转化为热能所产生的现象，主要由磨料与工件间的高速摩擦引起。

为有效控制研磨热，需采取合理的对策，降低研磨热的产生，如使用冷却效果佳的研磨液、选择适合的砂轮、降低砂轮周转速度、减小切入量、增加进给量并及时修整砂轮。此外，对于接触面积较大的研磨作业，如内圆研磨，更应加强冷却与散热措施。透过有效管理研磨热，能确保工件的表面品质、尺寸精度，并提升加工稳定性与砂轮的使用寿命。