在研磨和抛光中，磨粒在工件和研磨体之间滚动，通常在研磨液中进行。在能量约束磨料加工中，磨粒被加速冲向工件材料，并将颗粒冲出表面。第四种主动机制是用较大的力但持续的压力将工具压到工件上。振动磨削和珩磨被认为主要是力约束过程。

　　砂轮也被称为结合剂工具。大多数普通砂轮由传统磨料 Al2O3 或 SiC 组成，砂轮体为整体（图 1 左）。超硬磨料具有更高的耐磨性，而且价格昂贵，因此通常在砂轮体上使用薄磨料层。根据粘结系统的不同，磨料层是多层的，可以是修整过的（图 1 中），也可以是单层的。

　　对于高速加工，陶瓷结合剂对磨削工具的韧性有更高的安全要求。高效深磨要求磨具具有适当的孔隙率和高韧性。普通磨具通过低温烧结结合剂和增强磨料磨粒获得了竞争力。

　　磨削的特点是工具形状和磨料层成分。砂轮尺寸以（外径）×（厚度）×（内径）的形式表示；对于超硬砂轮，还要加上磨削层厚度。

　　层宽对磨削力和可达到的表面粗糙度非常重要。与层宽较小的杯形砂轮相比，层宽较大的杯形砂轮由于通过次数较多，因此工件粗糙度明显较低。

　　磨料层由磨粒、结合剂和气孔组成。磨粒、粘结剂和气孔的体积组成决定了磨具的应用。磨粒必须起到切削作用。结合剂将磨粒固定在一起，并释放钝磨粒。此外，结合剂还能传递工具旋转时产生的力，并传导加工过程中产生的热量。气孔将冷却润滑剂带入切削区，并将切屑从切削区带走。气孔既是切屑空间，也是冷却润滑剂空间，其数量、大小和总体积可通过造孔剂在很大范围内变化。

　　无心磨削通常用于大批量生产。在这种圆周磨削方式中，工件不是沿其中心轴线固定，而是支撑在其圆周上。无心磨削可以是 外圆磨削或内圆磨削。外圆磨削时，工件位于砂轮、工件托板和控制砂轮之间。在内侧无心磨削中，工件位于轧辊或轧靴之间，由控制轮或端面板驱动。

　　在无心磨砂轮中，必须仔细监测砂轮宽度方向上的结构密度。在制造和压制大宽度砂轮时，与较薄的砂轮相比，需要施加更大的压力和更长的时间。对于无心磨砂轮，从磨削到火花喷出的过渡区域磨损最大。但这与砂轮密度无关，而是与横向磨削操作中的轮廓磨损有关。工件、砂轮、控制轮和工件垫板之间的接触特性决定了加工的稳定性。砂轮弹性影响磨削力和切削深度。

　　控制砂轮又称调节砂轮，用于调节工件的速度。它是一种传统的砂轮，通常是橡胶粘合刚玉或带有硬质合金涂层的钢体。控制轮通过摩擦加速或减速来调节工件速度。控制轮形状复杂，可实现对工件的线性支撑。控制轮轮廓受控制轮倾角、工件中心高度和工件直径的影响 。控制轮轮廓的新计算模型可缩短修整时间，降低轮磨损 。

　　齿轮磨削分为成形磨削和轮廓磨削，以及连续磨削和非连续磨削。成形齿轮磨削主要通过复杂的加工运动学产生齿轮形状，成型齿轮磨削主要通过砂轮轮廓产生齿轮形状（图 2）。磨削工具必须能够承受较长的接触长度。齿面成形磨削中的接触长度与蠕变进给磨削中的接触度一样长。

　　外圆磨削工艺或所谓的剥离磨削工艺是由横向进给和倾斜砂轮确定的。因此，加工区域很小，理论上接近于点状接触。这种工艺在工件形状方面非常灵活，磨削力也相对较小。然而，由于是点状接触区，磨削力会对单个磨粒造成高压力和高负荷。通常会使用超硬磨粒，它们必须很好地固定在结合基体内。一般来说，磨料层的硬度较高。如今，在剥离磨削应用中使用的大多是陶瓷结合剂 CBN 砂轮，砂轮圆周速度高达 160 m/s。材料去除率可达几百mm3 /mms。

　　工具钢和高速钢使用刚玉或 CBN 砂轮进行加工。硬质合金和陶瓷刀具主要使用碳化硅或金刚石砂轮磨削。硬质合金工具砂轮的金刚石粒度通常在 D46 和 D181 之间。韧性低的金刚石磨粒可在磨削过程中实现自锐，而不规则的形状则有利于磨粒在结合剂中的良好把持力。

　　在加工坚硬的碳化物和金属陶瓷时，倾向于使用高密度的金刚石磨粒，以获得较小的单个磨粒力。因此砂轮磨损小，可保持加工工件的尺寸公差和形状公差不变。工具磨削加工需要形状复杂的砂轮。树脂结合剂因其柔软的结合力，具有易于修整和阻尼能力强的优点。

　　涡轮材料（如镍合金或铝合金）具有很高的延展性，可产生较长的切屑。砂轮有堵塞的危险，切屑形成的特点是沾污和产生毛刺。涡轮材料的低导热性导致磨削过程中表面层受热损坏。因此，用于涡轮材料的砂轮具有高孔隙率的特点。在工业中，磨削过程中会同时进行连续修整，以磨削和清洁磨具。

　　所谓的Viper磨削法是利用高压冷却液流持续清洁和修整砂轮。使用的是气孔率较高的砂轮。此外，涡轮材料中的碳化物和金属间相会使磨具受到磨料磨损，从而产生自锐现象。

　　磨针，也称安装轮或安装点，是一种一端粘接、模压或压铸有心轴的小轮。这些工具通常用于去毛刺、焊缝精加工、倒角或牙科操作过程中的手持操作。其形状多种多样。磨削销的长轴作为悬臂，磨削力导致工具变形。开放式砂轮结构与软性粘合实现了良好的自锐性。

　　20 世纪 70 年代末，市场上出现了长针钻石。这些长针金刚石的长度与厚度比例在2:1到 5:1之间。它们的合成生长方向与金刚石主轴方向一致，即晶体学[100]方向[TOML78a]。(111)区域上不断堆积的生长机制导致了阶梯式的表面结构。

　　金刚石平行于八面体平面裂开，因此长针金刚石在其主轴的矩形方向上很薄弱。在磨削过程中，磨粒很容易沿着阶梯状生长平面断裂，磨粒也很可能出现磨损。

　　长针金刚石的粒度分级无法通过常规的筛分程序进行，因此金刚石砂粒制造商必须使用投影显微镜进行物理测量。

　　为了达到理论上的断裂性能以及最佳的磨粒粘附性，可将带有铁磁性涂层的针状磨粒与电磁系统结合在一起。图 3 中的示例在 1A1 圆柱形砂轮模具中使用了径向磁场线。当砂轮与树脂粘结混合物一起装入模具时，其方向与磁场线平行。压制和固化过程与其他树脂结合剂砂轮类似。

　　在磨削应用中，与相同粒度的类似磨料相比，针状金刚石砂轮表面有更多的活性磨料颗粒。因此，树脂结合剂长针状金刚石工具在加工脆性工件材料时表现出更好的性能 [TOML78b]。然而，长针金刚石砂轮在市场上并不流行 。与磨削不同，针状金刚石广泛应用于陶瓷结合剂砂轮的修整。

　　涂附磨具的磨粒通过粘合剂固定在背衬材料上（图 4）。涂附磨具包括砂带、砂垫或砂盘。研磨盘用于车身喷漆前的准备工作。在金属磨削领域，去毛刺、粗加工和精加工是涂附磨具的重要操作。与砂轮相比，涂附磨具的市场容量更大。

　　图 4 显示了涂附磨具的磨料层结构和常见设计。砂带与工件之间的磨削啮合为也可以在没有接触元件的情况下在砂带的自由部分进行啮合。

　　涂附磨具由表 1 中的各部分组成，即磨粒、背衬材料、涂层、尺寸涂层和拼接。此外，磨料的粒度、形状和磨具的尺寸也是重要的特征。

　　砂带的制造过程如图5 所示。制造过程从背衬材料开始，背衬材料可以是纸、天然或合成纤维布或金属（对于金刚石涂层磨具）。此外，衬底还可以防湿或用金属丝加固。强度和柔韧性是背衬材料的主要特点。

　　用于固定磨粒的粘结材料可以分一层或多层涂覆，其中制作涂层为基础粘结层，尺寸涂层为上层粘结层。附加涂层可以起到防尘效果。

　　首先，涂上涂层，冷却或干燥后会形成凝胶体。在所谓的矿物涂层步骤中，这种凝胶会通过重力（重力散射）或静电散射固定磨粒。。在重力散射法中，分配装置将磨粒施加到涂层底材上。在静电散射法中，涂覆的背衬材料在传输带上颠倒移动，磨粒在传输带上通过静电场定向。静电散射法的优点是磨粒分布均匀，重现性高，磨粒突出量大（图 6）。

　　在磨粒定位后，涂上尺寸涂层。它有助于保持砂带之间的间隙。干燥和硬化后，对传送带进行轧制、切割和可能的拼接。皮带拼接的类型对工艺的稳定性至关重要，可以用铝箔进行加固。重叠式拼接可用于所有情况。然而，靠近搭接接头的区域可能在厚度上有所不同，这可能导致在成品表面上留下痕迹。因此，如果研磨表面需要无痕表面处理，建议使用去除砂粒的搭接接头。直线或正弦波对接可以承受极高的应力，例如用于高性能应用。然而，每一次拼接都会在机器/工具/零件系统中产生振动，从而导致颤动和零件表面痕迹。新型无缝无拼接传送带克服了这些问题。

　　涂附磨具中使用的单晶磨粒与砂轮中使用的磨粒类似。与砂轮相比，磨粒的大小通常以更大的间隔分级。砂粒完全嵌入在粘合剂材料中，这导致对砂粒脱落的抵抗力很高。因此，砂带研磨中的砂粒剥裂和磨损机制比砂粒脱落更常见。

　　除单晶磨料外，多晶磨料也是涂附磨具的标准磨料。空心刚玉是一种烧结成空心球状的磨料，已被证明是一种用于砂带的长效磨料。即使球体磨损，它们也会在外壳上暴露出磨。