原料通过空心轴颈给入空心圆筒进行磨碎，圆筒内装有各种直径的磨矿介质(锆珠、钢球、钢棒或砾石等)。当圆筒绕水平轴线以一定的转速回转时，装在筒内的介质和原料在离心力和摩擦力的作用下，随着筒体达到一定的高度，当自身的重力大于离心力时，便脱离筒体内壁抛射下落或滚下，由于冲击力而击碎矿石。同时在磨机转动过程中，磨矿介质相互间的滑动运动对原料也产生研磨作用。磨碎后的物料通过空心轴颈排出。
由于研磨原理是通过机器里面的碰撞进行研磨，物体越大，研磨点就越少，因为体积很大占据了很多空间，这些空间很难和研磨接触。体积小的话，会很的和研磨接触，接触点变多了，研磨出来的珠子很细，效果明显提高。所以能够很好的研磨新微粒的珠子是衡量研磨性能的一个重要标准。现在世界上比较的研磨可以研磨0.2mm的珠子。研磨的性能在一步步完善，比如缸体体积变小了，砂磨机的接触件采用了坚硬耐磨的硬质合金及陶瓷等的材料等。
通常，磨珠的比重越大，冲量越大，研磨效率越高，而磨床的接触部分(圆柱体、分散盘等)磨损相对较大，因此浆料的粘度和流动匹配成为关键。低密度磨粒适用于低粘度浆料。高密度磨粒适用于高粘度浆料。理论上，硬度较高的珠子磨损率较低。
在生产过程中，应正确调整待磨材料的流量。流速太快，导致磨粒尺寸较粗，研磨室内的压力和温度很高。缓慢的流速导致低生产率。尽管不同类型和品牌的砂磨机存在差异，但影响砂磨机工作效率和质量的基本相同。
纳米颗粒制备常用的方法是纳米砂磨机，它是大量制备纳米晶粉末的较经济的方法，不少科学研究表明，属、端际固溶体和金属间化合物可以通过纳米砂磨机制成纳米颗粒，颗粒尺寸决定于球磨条件和材料成分。由于所制备的产品粒度很细，故研磨介质的直径也很小，如采用1mm的介质磨球，可产生l-2um的超细颗粒，用回转磨则可制备粒度为0.2-1um的Al2O3超微颗粒。又如Ti-10％Cu(原子比)经纳米砂磨机合金化后形成6-8nm的颗粒，由于Cu在晶界的偏析，阻碍了颗粒成长，使得该纳米晶粒非常稳定。除球磨机跟纳米砂磨机外，还有其他磨冲机也可用于超细颗粒的制备，如胶体磨、气流磨等。
纳米球磨机研磨罐在沿着行星轴进行旋转的同时，也沿着主轴进行旋转运动。由此，在迅速的研磨过程中，便对研磨球和样品便产生了不断改变方向和大小的作用力。因为几何学和传动比率的设计，研磨球就能够按照的轨迹进行运动。研磨球沿着研磨罐内壁进行运动，直到某种特殊条件下，研磨球突然脱离这种运动状态。穿过研磨罐，样品和研磨球冲到反方向的罐壁上。冲击过程中产生的能量是普通球磨机的好几十倍。结果产生了的研磨效果和极短的研磨时间。
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