Grinding machine

MCMT subject-Mechanical engineering

1. Chapter 6 
Grinding Machines 
6.1   Introduction 
Grinding is a process of removing metal, but in a smaller volume. To 'grind' means 
to 'abrade', to wear away by friction or to sharpen. In grinding, the material is removed 
by means of a rotating abrasive wheel. The action of grinding wheel is very similar 
to that of a milling cutter. The wheel is made up of a large number of cutting tools 
constituted by projected abrasive particles in the grinding wheel.  
Grinding is done on surfaces of almost all shapes and materials of all kinds and it 
is also able to produce accurate and fine surfaces. 
Grinding possesses the following advantages over other cutting processes:  
a) Grinding is the only method of cutting hardened steel, etc. 
b) Extremely smooth finish desirable at contact and bearing surfaces can be 
produced due to large number of cutting edges on the grinding wheel. 
c) No marks as a result of feeding are there, as the wheel has considerable 
width. 
d) Very accurate dimensions can be achieved in a very short time. 
e) Very little pressure is required in this process, so permitting its use on very 
light work that would otherwise tends to spring away from the tool. 
Far  greater  advances  in  design,  construction  any  use  have  been  taking  place 
during the past few years in the grinding machine than in any other machine-shop 
tool.  Until  recently  the  grinding  machine  was  regarded  as  a  tool  room  machine, 
particularly useful only for finishing hardened steel. However now, it is considered 
as one of the most important tools for manufacturing purposes. It is owing to the 
remarkable development of the machine itself and also of the abrasive wheels used, 
that  grinding  is  used  today  as  the  means  of  producing  very  accurate  and  find 
finished surfaces accurately. 
The  function  of  the  grinding  machine  is,  like  every  other  machine  tool,  the 
removal of metal by means of a suitable cutting tool. For the same reason that there 
ire various types of lathes, milling machines, drilling machines, etc. There are  

2. 6.2     
various types of grinding machines. A few types of grinding machines are briefly 
described as follows; 
6.2   Kinds of Grinding 
Grinding is done on surfaces of almost all conceivable shapes and materials of all 
kinds. Grinding may be classified broadly into two groups  
1) Rough or non-precision grinding 
2) Precision grinding 
6.2.1  Rough Grinding 
The common forms of rough grinding are snagging and offhand grinding where the 
work is held in the operator's hand. The work is pressed hard against the wheel, of 
vice-versa. The accuracy and surface finish obtained are of secondary importance.  
Snagging  is  done  where  a  considerable  amount  of  metal  is  removed  without 
regard to the accuracy of the finished surface. Examples of snag grinding are trimming 
the surface left by sprues and risers on castings, grinding the parting line left on 
castings, removing flash on forgings, the excess metal on weld cracks, and imperfections 
on alloy steel billets. 
6.2.2  Precision Grinding 
This is concerned with producing good surface finish and high degree of accuracy. 
The wheel or works both are guided in precise paths.  
Grinding, in accordance with the type of surface to be ground, is classified as:  
1) External cylindrical grinding 
2) Internal cylindrical grinding 
3) Surface grinding 
4) Form grinding. 
6.2.2.1  External Cylindrical Grinding 
It produces a straight or tapered surface on a workpiece. The workpiece must be 
rotated about its own axis between centers as it passes lengthwise across the face of 
a revolving grinding wheel. 
6.2.2.2  Internal Cylindrical Grinding 
It produces internal cylindrical holes and tapers. The workpieces are chucked and 
precisely rotated about their own axis. The grinding wheel or, in the case of small 
bore holes, the cylinder wheel rotates against the sense of rotation of the workpiece.  
6.2.2.3  Surface Grinding 
It produces flat surface. The work may be ground by either the periphery or by the 
end face of the grinding wheel. The work piece is reciprocated at a constant speed 
below or on the end face of the grinding wheel. 

3. Grinding Machines   6.3 
6.2.2.4 Form Grinding 
It is done with specially shaped grinding wheels that grind the formed surfaces as in 
grinding gear teeth, threads, splined shafts, holes and spheres, etc.  
The first three basic kinds of precision grinding are illustrated in Fig. 6.1.  
 
Fig.6.1. Basic kinds of precision grinding 
6.3   Types of Grinding Machines 
Grinding machines, according to the quality of surface finish, may be classified as:  
1) Rough grinders 
2) Precision grinders 
6.3.1  Rough Grinders 
Rough grinders are those grinding machines whose chief work is the removal of 
stock without any reference to the accuracy of the results. They are mainly of the 
following types: 
1) Floor stand and bench grinders 
2) Portable and flexible shaft grinders 
6.3.2  Precision Grinders 
Precision grinders are those that finish parts to a very accurate dimensions.  
According to the type of surface generated or work done they may be classified 
as follows: 
1)  Cylindrical grinders 
a) Centre-type (plain) 
b) Centre-type (universal) 
c) Centre less. 
2)  Internal grinders 
a)     Chucking  ,  

4. 6.4     
i)   Plain 
ii) Universal 
b) Planetory 
c) Centreless 
3)  Surface grinders 
a)  Reciprocating table 
i)   Horizontal spindle ii) 
Vertical spindle 
b)  Rotating table 
i)   Horizontal spindle ii) 
Vertical spindle 
4)  Tool and cutter grinders 
a) Universal 
b) Special 
5)  Special grinding machines. 
6.4   Cylindrical Grinders 
The principle of cylindrical grinding is illustrated in the Fig. 6.2. In this method or 
grinding the work piece usually held between dead centers and rotated by a dog and 
driver on the face plate. 
The work may also be rotated about its own axis in a chuck. The grinding wheel 
in contact with the work removes metal from its circumference.  
 
Fig.6.2. Principle of cylindrical grinding 

5. Grinding Machines   6.5 
There are four movements in a cylindrical centre type grinding  
a) The work must revolve 
b) The wheel must revolve 
c) The work must pass the wheel and 
d) The wheel must pass the work. 
These  grinding  machines  are  intended  primarily  for grinding  plain,  cylindrical 
parts, althrough they can also be used for grinding contoured cylinders, tapers, faces 
and shoulders, fillets, and even cams and crankshafts.  
6.5   Plain Centre Type Cylindrical Grinding Machine  
A plain centre-type grinding machine is shown in that Fig. 6.3 It is essentially a 
lathe  on  which  a  grinding  wheel  has  been  substituted  for  the  single  point tool.  It 
consists of the following parts. 
1) Base 
2) Tables 
3) Head stock 
4) Tail stock 
5) Wheel head 
6.5.1   Base 
The base or bed is the main casting that rests on the floor and supports the parts 
mounted on it on the top of the base precision horizontal ways set at right angles for 
the table to slide on the base. The base also houses the table drive mechanism.  
 
Fig.6.3. Block diagram of a plain centre-type grinder 

6. 6.6    
6.5.2  Tables 
There are two tables, lower table and upper table. The lower table slides on ways on 
the bed and provides traverse of the work past the grinding wheel. It can be moved 
by hand or power within desired limits. 
The upper table is pivoted at its centre is mounted on the top of the sliding table. 
It  has  T-slots  for  securing  the  headstock  and  tailstock  or  footstock  and  can  be 
positioned  along  the table to  suit the  length  of the  work.  The  upper table  can be 
swivelled  and  clamped  in  position  to  provide  adjustment  for  grinding  straight  or 
tapered work as desired setting for tapers up to ± 10° can be made in this way steep 
tapers are ground by swivelling the wheel head. 
Adjustable dogs are clamped in longitudinal slots and they are provided at the 
side of the lower or sliding table and are set up to reverse the table at the ends of the 
stroke. 
6.5.3  HeadStock 
The headstock supports the work piece by means of a dead centre and drives it by 
means of a dog, or it may hold and drive the work piece in a chuck.  
6.5.4  TailStock 
The tailstock can  be  adjusted  and  clamped  in  various  positions  to  accommodate 
different lengths of work piece. 
6.5.5  Wheel Head 
The wheel  head carries  a  grinding  wheel  and  its  driving  motor  is  mounted  on  a 
slide at the top and rear of the base. The wheel head may be moved perpendicularly 
to the table ways, by hand or power, to feed the wheel to the work.  
6.5.6  Cross Feed 
The  grinding  wheel  is  fed  to  the  work  by  hand  or  power  as  determined  by  the 
engagement of the cross feed control lever.  
On plain grinding machines, the operation may be stopped automatically, when 
the workpiece has been finished to size. In one method, it uses an automatic caliper 
type gauging attachment to measure the work piece and stop the operation at the 
proper time. 
6.6   Universal Centre-Type Grinders 
Universal grinders are widely used in tool rooms for grinding tools, etc. a universal 
machine has the following additional features: 
1) The headstock spindle may be used alive or dead, so that the work can be 
held and revolved by a chuck as well as ground between centers. 
2) The headstock can be swivelled at an angle in a horizontal plane. 

7. Grinding Machines   6.7 
3) The wheel head and spindle can be swiveled and traversed at any angle. The 
wheel head can also be arranged for internal grinding by the addition of an 
auxiliary wheel head to revolve small wheels at high speeds.  
6.7   Centreless Grinders 
Centreless grinding is a method of grinding exterior, cylindrical, tapered and formed 
surfaces on work pieces that are not held and rotated on centers.  
The principal elements of an external Centreless grinder shown in Fig. 6.4 are:  
1) Grinding wheel 
2) Regulating wheel and 
3) Work rest 
6.7.1  Grinding wheel 
It is a large wheel. 
6.7.2  Regulating Wheel or Back up Wheel 
It  is  a  small  wheel  and  is  of  rubber  bonded  abrasive  wheel  having  the  frictional 
characteristics to rotate the work at its own rotational speed. It holds the work piece 
against the horizontal force of action controlling its size and imparting the necessary 
rotational and longitudinal feed. The speed of regulating wheel various from 15 to 
60 mts/min. Both wheels are rotated in the same direction.  
6.7.3  Work Rest 
It gives the necessary support to the work-piece against the cutting forces. The slope 
of its edge with the regulating wheel provides the 'V formation into which the work  
seats. 
6.7.4  Feed of the Work Piece 
As shown in the Fig. 6.4 (side view) the regulating wheel is inclined at an angle of 0 
to 8 or 10 degrees to the grinding wheel. This arrangement gives the axial movement 
of the work past the grinding wheel. 
 
Fig. 6.4. External Centreless grinding 

8. 6.8    
6.8   Surface Grinder 
Surface grinding is a term generally used to describe the grinding of flat surfaces. 
Many parts that were formely machined on milling machines and shapers are now 
machined on surface grinders. 
Surface grinders can be classified as: 
i)      Planer type (reciprocating table) 
Rotary type (revolving table) 
36 
In both the above types, thai spindle can be either horizontal or vertical  
6.8.1   Reciprocating Table Surface Grinder 
The horizontal spindie, reciprocating table surface grinder using the periphery of 
a straight wheel, is the most common surface grinder. They are built in a wide range 
of sizes for flat grinding the size of a surface grinder is determined by the size of the 
surface to be ground. The machine with reciprocating table is particularly suited to 
pieces that are long or have stepped profiles at right angles to the direction of motion.  
For  most  of  the  operations  on  surface  grinders,  the  work  piece  is  held  on  a 
magnetic chuck. The magnetic chuck is widely used as it is fast to apply and will 
hold a large number of small pieces for grinding. Parts can also be held in fixtures 
like V-blocks. Angle plate or a vise fitted to the table. Reciprocating table surface 
grinder (spindle horizontal and vertical) are shown in Fig. 6.5 (a) and (b).  
6.8.2   Rotary Table Surface Grinder 
The machine with rotary table is widely used for continuous rapid grinding. Horizontal 
spindle rotary table machines, using the periphery of a straight wheel are not used 
to a great extent. They are usually constructed in small sizes.  
Vertical spindle rotary table machines, using cylinder wheels or segments are 
built with one to five spindles mounted on a central column. These machines are 
used so that roughing and finishing cuts can be taken on large parts with only one 
pass through the machines. 
Rotary table surface grinder (spindle horizontal and vertical are shown in Fig. 6.5 
(c) and (d). 
(a) Horizontal spindle reciprocating    (b) Vertical spindle reciprocating 
table  table  
   

9. Grinding Machines   6.9 
 
Fig.6.5. Types of surface grinders 
6.9   Tool and Cutter Grinder 
When milling cutters, reamers or drills become dull, they need grinding. A tool and 
cutter-grinding machine (Fig. 6.6) is used to sharpen such cutters. The grinder can 
grind plain cylindrical cutters, angular cutters, end mills, formed cutters, reamers, taps 
and other cemented carbide tools. They are classified as:  
1) Universal tool and cutter grinder 
2) Single purpose tool and cutter grinder. 
Universal  tool  and  cutter  grinder  is  intended  for  sharpening  of  miscellaneous 
cutters, whereas single purpose grinder is used for grinding tools such as drills, tool 
bits, etc, for production plants. 
 
Fig.6.6. Tool and cutter grinder 
A universal tool and cutter grinder has a heavy, rugged base with a saddle mounted 
on the top of the base. The column supporting the wheel head is mounted on the 
saddle and it can be moved up and down and swivelled.  
 
 

10. 6. 10     
The table moves on a top base, which is mounted over the saddle. The top of the 
base contains the gears and mechanism, which controls the table movement. The 
headstock and tailstock are mounted on either side of column on the base of the 
machine. It can be swivelled and positioned on the base for varied set ups.  
6.10 Special Grinding Machines 
In special grinding machines, the form grinder and gear grinder are very important.  
6.10 J. Form Grinder 
In form grinding, a formed wheel feeds towards the revolving work, which does not 
traverse. The wheel has the exact shape and form of the profile to be ground. Fig.6.7 
shows the form grinding. 
 
Fig.6.7. Form grinding 
6.10.2  Thread Grinder 
In  thread  grinding,  the  profile  of  the 
grinding  wheel  depends  on  the  shape  of 
the thread to be ground. The wheel is so 
formed as to have the exact shape of the 
thread.  Fig.  6.8  shows  thread  grinding. 
Thread  of  any  form  can  be  ground  on 
these machines, either from a blank or as 
finishing operation after milling. 
6.10.3  Gear Grinder 
As shown in Fig.6.9, this grinder makes use 
of  a  formed  wheel,  shaped  exactly  to  the 
profile  of  the  shape  between  two  adjacent 
teeth.  This  curved  profile  varies  for  each 
change in gear diameter, or for each change 
in number of teeth. Such a profile is difficult 
to  form  and  maintain.  A  rough-cut  gear  is 
mounted on an arbor and the arbor is held in 
an indexing and locking work head. With the 
gear  locked  in  position,  it  is  reciprocated 
slowly under the wheel. At proper intervals, 
indexing head shifts the gear from one tooth 
position to the next. 
 
Fig. 6,8. Thread grinder 
 
Fig.6.9. Gear grinding 

11. Grinding Machines  6.6 
6.11 Newly Developed Grinding Machines 
Automation has been associated with advancement in technology. In the process of 
automation  for  small  batch  production  and  mass  production,  hydraulic  tracer 
controlled machine tool and programmed operating cycle machine tools have been 
evolved. However, this requires templates, cams, stops, electrical trip dog's timers 
etc. 
Keeping automatic in mind different types of machines have been developed for 
the operations, which were being done before, using some attachments for fixtures 
on  cylindrical,  internal,  surface  and  Centreless  grinding  machines.  Thus  required 
jobs are being done achieving better results in minimum time, with out fatigue.  
6.11.1 Centreless Grinding Machine With Profile Dressing  
Both the grinding and the regulating wheel heads are provided with hydraulically 
operated wheel dressers having stepless variable dressing speeds and are controlled 
independently. Profile dressing is possible with the interchangeable copy template. 
Top slide of dressing units is mounted on preloaded antifriction ball guide ways. A 
spring-loaded stylus against a template achieves high copying accuracy.  
6.11.2 Roll Camber Grinding Machine 
This machine is suitable for grinding rolls with either concave or convex cambering. 
It can also be used for normal cylindrical grinding.  
The cambering on the roll is produced by copying it from a master template fitted 
on rear side of the bottom table. Based on the profile of the template, a torque is 
transmitted  to  ball  screw  and  nut  through  lever  arrangement  for  small  in  feed 
movement of grinding wheel. The in feed slide of the machine, i.e., wheel head is on 
antifriction ways. The grinding operation is achieved with micronic precision, as the 
transfer  from  template  to  wheel  head  takes  place  through  ball  screw  and  nut 
arrangement. The screw and nuts are hydraulically preloaded. By adjusting the lever 
length (Fig. 6.10) different values of camber with the same template can be acheived. 
To  adjust  the  required  camber,  it  is  necessary  to  move  the  follower  arm  to  the 
predetermined position on the lever arm. 
 
Fig. 6.10. Principle of roll camber grinding machine. 

12. 6. 12    
6.11.3 Duplex Grinder 
Duplex  grinder  is  a  surface-grinding  machine 
used  to  generate  to  parallel  surfaces  at  high 
production rate. The machine has two grinding 
heads and utilises the faces of bonded grinding 
wheels fastened to steel plates which are in turn 
attached to spindle face plate. 
The  two  grinding  wheels  (Fig.  6.6)  are 
running in opposite direction and work pieces 
are fed between them to grind two parallel faces 
simultaneously  to  close  tolerance  and  fine 
finish. The production rate is quite high in this 
machine. Piston rings can be produced at a rate 
of about 1500 pieces/hour attaining flatness and 
parallelelism within 0.01mm.  Fig.6.11. Duplex Grinder 
The finish and flatness obtained by this process is better than any other grinding 
process using periphery of grinding wheel. 
6.11.4 Angular Wheel Head Grinder With Profile Dressing  
For grinding multiple diameters, shoulders and profiles in one plunge cut, the wheel 
is trued with a hydraulic copy-truing device mounted on the wheel head.  
In this machine, wheel head is swivelled and fixed at 30° to the work axis (Fig. 
6.12), by doing so, wheel width is increased and facing on job becomes easier.  
 
Fig.6.12. Angular wheel head grinder 
6.2 Various Terms Related to Grinding Wheel 
Various terms related to grinding wheel like abrasives, bond, grain size, grade, structure 
and grinding ratio are explained as follows.  *.'•■-■  
6.12.1 Abrasives 
Grinding wheels are made of abrasive particles bonded together by suitable bond.  
 

13.  
 
Fig.6.13. Abrasive grains 
Abrasives can be classified as below:  
 
Abrasives 
Natural abrasives  Artificial abrasives 
a)  Sand stone or solid quartz. 
b)  Emery 
c)  Corundum 
d)  Diamonds 
e)  Garnet 
a)  Silicon carbide 
b)  Aluminium oxide 
c)  Boron carbide 
d)  Zirconium oxide 
6.12.1.1 Efficiency of Abrasive Particle 
The efficiency of abrasive particle depends on 
1) Purity 
2) Uniformity in composition 
3) Hardness 
4) Tough ness: if the abrasives are not tough, the wheel will fracture readily. 
5) Sharpness of fracture: better cutting action is obtained by sharp edge 
abrasives natural abrasives give rounded edges and are not efficient in cutting. 
6.12.2 Manufacture of Abrasive 
6.12.2.1 Sandstone 
Sandstone wheels are rarely used. Although they are cut from high grade quartz 
or sandstone, yet they do not wear evenly because of variation in the natural bond.  
Grinding Machines   6.13 
An abrasive is a hard material, which can be used to cut or wear away other materials. 
Abrasive grains of silicon carbide are shown in Fig. 6.13.  
[ 

14. 61.4 
6.12.2.2  Corundum and Emery  
Both are composed of crystal aluminum oxide in combination with iron oxide and 
other  impurities.  These  minerals  lack  in  uniform  bond  and  are  seldom  used  in 
production. 
6.12.2.3  Diamond Wheels  
They are made with resinoid bond and are useful in sharpening cemented carbide 
tools. Due to their rapid cutting ability, slow wear, free cutting action they are quite 
economical very little heat is generated with their use.  
6.12.2.4  Silicon Carbide  
It  was  discovered  during  an  attempt  to  manufacture precious  gems  in  an  electric 
furnace. The hardness of this material according to Moh's scale is lightly over 9.5, 
which approaches the hardness of a. diamond. Raw materials consisting of silicon 
sand, petroleum, coke saw dust and salt are heated in a furnace to around 2300°c 
and held there for a considerable period of time. The product consists of a mass of 
crystals surrounded by partially unconverted raw material. After cooling, the material 
is  broken  up,  ground  and  crushed  to  grain  size  silicon  carbide  crystals  are  very 
sharp and extremely hard. 
6.12.2.5 Aluminum Oxide  
It is made from the clay-like mineral "bauxite" which is the main source of aluminium, 
aluminium oxide is slightly softer than silicon carbide, but is much tougher. Most 
manufactured wheels are made from aluminium oxide. 
6.12.3 Bonding Material 
A bond is a material that holds the abrasive grains together enabling the mixture to 
be kept to be kept in desired as below. 
 
1) Vitrified bond  ~>V 
2) Silicate bond  -> S 
3) Shellac bond  ->E 
4) Rubber bond  ->R 
5) Resinoid bond (Bakelite)        -»B 
6) ■ Resinoid reinforced  ->BF 
The bonding material should have the following properties:  
1) The bonding material should withstand the grinding temperature. 
2) It should be able to withstand the spindle speed without disintegrating. 
3) The bonding material should be capable of retaining the abrasive grains 
during cutting action. 
4) It should be friable enough to dislodge the worn grits. 
5) The bond should be rigid to enable the grit to penetrate and cut the work. 

15. Grinding Machines   6.15 
6.12.4 Various Types of Bonds are as Follows 
6.12.4.1  Vitrified Bond 
The abrasive grains are mixed with clay-like ingredients that are changed to glass-
like material upon being burnt at high temperature. Addition of water is required and 
the wheels are shaped in metal molds under a hydraulic press. The time for burning 
varies with wheel size, being anywhere from 1 to 14 days. These wheels are porous, 
strong, unaffected by water, acid oils and climatic or temperature conditions. Vitrified 
bonds are used for most grinding operations. The maximum standard speed generally 
used for vitrified bond wheels is 33m/sec.  
6.12.4.2  Silicate Bond 
Silicate bond require much lower temperature to harden the wheel than so vitrified 
bonds. In this sodium silicate is mixed with abrasive grains and mixture is tapped in 
metal molds. After drying for several hours, the wheels are baked at 260°c from 1 to 
3 days. 
Silicate wheels release the grains more readily giving a milder (or cooler) grinding 
action and are suitable for grinding edge of tools. The process is recommended for 
large wheels, as they tend not to track or warp in the baking process.  
6.12.4.3  Shellac Bond 
Shellac bond, initially used for cut-off operations are also used for hardened materials. 
The abrasive grains are first coated with shellac by being mixed in a steam-heated 
mixer. The material is then placed in heated molds and rolled or pressed. The wheels 
are finally baked for few hours at 150°c. This bond is adopted for thin wheels, as it 
is strong and elastic. Alkaline cutting fluids react with this bond.  
6.12.4.4  Rubber Bond 
Pure rubber with sulphur as a vulcanizing agent is mixed with abrasives by feeding 
the material between heated mixing rolls. After it is rolled to thickness, the wheels 
are cut out with dies and vulcanized under pressure. Very thin wheels can be made 
by this process. Rubber bonded wheels are used for high speed grinding (45-80m/s)  
As  they  afford  rapid  removal  of  the  stock,  these  wheels  are  used  for  cut-off 
operations. When subjected to heat, the bond softens and releases the grains. Thus, 
cutting fluid should normally be used with this bond.  
6.12.4.5  Bakelite or Resinoid Bond 
Abrasive  grains  in  this  process  are  first  mixed  with  thermosetting  synthetic  resin 
powder and liquid solvent, then molded and baked. The bond is very hard and strong 
and can be operated at speed of 45-80m/s. it is used for general purpose grinding 
and for snagging purposes. 
6.12.4.6  Oxychloride Bond 
This bond contains oxides and chlorides of magnesium in contrast with other bonding 
materials. Oxychloride is a cold setting cement requiring an aging period. As most 
cutting fluids affect this bond, it is normally used for dry grinding.  

16. 6.16   Metal Cutting & Machine Tools 
6.12.5  Grain Size 
Abrasives must be refined and reduced to standard sizes before they are manufactured 
in to wheels. For this, the abrasives are crushed and screened, that is they are passed 
through screens containing meshes of standard sizes. There sizes are measured by 
the number of meshes per inch through, which the grains will pass. For example, a 
grain that passes a screen having 20 mesh opening per inch is called a 20 grit size 
and measures roughly 1/20 inch across. The grain size is indicated by grit number as 
shown below. 
Coarse grain -> 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24 
Medium grain -> 30, 36, 46, 54, 60  
Fine grain -> 70, 80, 100, 120, 150, 180  
Very fine grain -> 220, 240, 280, 320, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200  
6.12.6  Grade 
Grade of a wheel is a measure of how strongly the grains are held by the bond. The 
bonding material in a wheel surrounds the individual grains and links them together. 
Different types of grades are represented by English letters from A to Z, as shown 
below. 
AtoH  ->Soft 
I   to P  -> Medium 
Q to Z -» Hard 
Different types of wheel grade are shown in the Fig. 6.14.  
 
Fig. 6.14. Wheel grades 

17. Grinding Machines   6.17 
6.12.7  Structure 
The structure of grinding wheel refers to relationship of abrasive grain and bonding 
material  and  of  these  two  elements  to  the  void  between  them.  Different  types  of 
structures are represented by range of numbers. 
1 to 8    —>   Dense  
9 to 16 ->   Open 
6.12.8  Grinding Ratio 
It is defined as the ratio of the volume of material removed to the volume of wheel 
wear. The grinding ratio depends on parameters such as the type of wheel, wheel 
speed, cross-feed, down-feed, and the grinding fluid used. Values ranging from a 
low of 2 to over 200 have been observed in practice. A high grinding ratio, however, 
may not necessarily result in the best surface integrity of the part.  
6.12.9 Grinding Wheel Shapes 
 
Fig.6.15. Standard grinding wheel! shapes 

18. 6. 18  s 
Straight wheel, wheel recessed on one side and wheel recessed both sides are classified 
as straight wheel types and are used for cylindrical grinding, surface grinding, off-hand 
grinding and snag grinding. The recess is provided to give clearance for mounting 
flanges. Tapered wheel is used for snag-grinding operations. Cylinder wheel type is 
used  on  either  horizontal  or  vertical  spindle  surface-grinding  machine.  Either  the 
peripheral surface or the face of the wheel is used as the grinding surfaces. A straight 
cup wheel is used on horizontal or vertical spindle surface grinding machine. It is 
also used for off-hand grinding. The wheel face may be plain or beveled. Saucer 
wheel is used primarily for resharpening saws flaring cup and dish wheel are used 
for tool and cutter grinding. The flaring cup shape, which may have plain or bevelled 
face,  is  also  used  in  conjunction  with  a  resinoid  bond  as  a  snag-grinding  wheel. 
Various grinding wheel shapes are shown in Fig. 6.15.  
6.13 Factors in the Selection of Grinding Wheels 
The following factors must be considered while selecting a grinding wheel.  
6.13.1 Constant Factors 
The  most  important  factor  to  be  considered  is  the  material  to  be  ground,  which 
influences the selection of the abrasive, grain size, grade, structure and bond. Some 
manufacturers recommend that abrasive should be aluminium oxide for steel and its 
alloys and silicon carbide for cast iron and non-ferrous metal. The grain size, a fine 
grain for hard and brittle materials and coarse grain for soft ductile materials. The 
grade of wheel hard wheel for soft materials and soft wheel for hard materials the 
structure, dense structure for hard the grade of wheel hard wheel for soft meterials and 
brittle materials and open structure for soft and ductile materials. At times the bond 
selection is affected by the material to be ground, but more often it is influenced by 
the variable factors explained later. 
The next constant factor considered is the accuracy and finish needed. It affects 
the selection of grain size and the bond. The grain size should be coarse for rough 
cutting and fine for fine finishing. The bond used should be vitrified for roughing 
and resinoid, rubber and shellac for high finish. 
The  third  factor  is  the  area  of  contact.  It  influences  the  grain  size,  grade  and 
structure. It is recommended that grain size should be fine for small areas of contact 
and coarse for large areas on contact. The grade recommended is the area of contact, 
harder the wheel. For structure, dense structure is recommended for large area of 
contact.   . 
The forth-constant factor considered is the nature of the grinding operation. It 
affects  the  bond  used  precision  grinding  calls  for vitrified  bonded  wheels.  If  an 
exceptionally  fine  finish  is  desired,  one  of  the  organic  bond  (resinoid,  rubber  or 
shellac) can be used. 
6.13.2  Variable Factors 
There are four variable factors to be considered. The first variable factor is wheel 
speed. It influences the grade and the bond of the wheel.  

19. Grinding Machines   6.19 
It is recommended that higher the wheel speed, softer should be the wheel. Resinoid 
bonds can be generally used at higher speeds than vitrified bond wheels. The second 
variable factor is rate of feed. The affects only the grade of the wheel. It is suggested 
that higher the rate of feed, the harder should be the wheel.  
The third variable factor is condition of the grinding machine. Spindles that are 
loose in their bearings and have shaky foundations necessitate use of harder wheel 
than would be needed if the machine were in better condition.  
The fourth factor is the operating characteristics. The man on piecework usually 
requires a harder wheel than the man paid on a day-work basis.  
| 6.14 Standard Codification of a Grinding Wheel 
Due to the diversity of methods employed by the various grinding wheel manufactures 
for the making of grinding wheels, a new marking system has been accepted as I  
standard. It is divided into six parts, with the markings placed in the following 
sequence. 
 
Position-l Position-2 LPosition-3 Position-4 Position-5 Position-6 
Kind of          
abrasive and Grain size Grade  Structure  Bond type Manufacturer 
manufacture         record. 
r's prefix           
Fig. 6.16 shows how a specific wheel is marked and how it should be ordered from 
the manufacturer. The craft shows that a grinding wheel marked 51 A-36-L-5-V-93 
has  been  chosen.  The  letters  and  numbers  contained in  this  identification  are 
explained in the figure. This codification is as per bureau of Indian standard code Is 
551: 1989. 
6.15 Cutting Speed and Work Speed 
The Cutting speed (V) is the relative speed of the wheel V w (Peripheral speed) and 
the work piece. It is expressed in m per sec with sufficient approxmation, it may be 
considered that 
 
Where Dw is the diameter of grinding wheel in mm, and nw is the speed of the 
wheel in r.p.s. 
The work speed Vp is expressed in m/min and is determined by the formula:  
 
Where, c is the coefficient which depends on the type of grinding and the 
material to be ground, 
T    = is the wheeel life in min. betweeen dressings  
d    = is the work diameter in min, 

20. Fig.6.16. Grinding wheel marking system chart.
 
 

21. Grinding Machines   6.21 
t     = is the depth of cut 
s    = is the feed per work revolution in mm per revolution.  
Z, Y, X and m are exponents which are determined, together with C.from hand 
work data. The speed in r.p.m of the work is determimed from the formula  
 
6.16 Feed 
The feed (S) in cylindrical grinding in the longitudinal movement of the workpiece 
per revolution, it is expressed in mm per revolution of the work piece. Longitudeinal 
feed's usually from 0.6 to 0.9 of the face with for finish grinding.  
The longitudinal feed (Si) of the work per revolution should be less than the face 
width  of  the  wheel  and  depends  on  whether  rough  or finish  grinding  is  being 
performed. 
The feed is plunge-cut grinding (SP) is in a radial direction and the operation is 
done in one pass. In this case, the face width is equal to the length of the work to be 
ground. 
6.17  Depth of Cut 
The depth of cut (t) is the thickness of the layer of metal removed in one pass. It is 
expressed in mm. The depth of cut is taken in a range from 0.005 to 0.04 mm.  
6.18  Machining Time in Grinding 
Machining time for cylindrical grinding is determined from the formula:  
i   —-'— k min.  '"   
S.n i   p 
Where L = is the length of longitudinal travel in mm.  
i   = is the number of pass, 
S = is longitudinal feed in mm per revolution, 
np = is the speed of the work piece in r.p.m, 
k  is  a  coefficient  depending  on  the  specified  grade  of  accuracy  and  class  of 
surface finish (for rough grinding k = 1 to 1.2 for finish grinding k = 1.3 to 1.7).  
For plunge-cut cylindrical grinding 
 
where a is the grinding allowance n each side in mm. S c is the cross feed in 
mm per revolution