超高磨削技术

超高磨削技术（精选八篇）

超高磨削技术 篇1

超高速磨削加工技术是二十世纪八十年代开始发展起来的一种高新磨削加工技术。自从面世以来，该技术因其巨大的技术优势，受到了国内外学术界和制造业的极大关注。一般而言，按照砂轮线速度vs的高低，磨削加工可分为普通磨削(vs=30～40m/s)和高速磨削(vs=45～120m/s)两类，而超高速磨削是指砂轮线速度为普通磨削5倍以上(即vs≥150m/s)的高速磨削。与传统的磨削加工相比，超高速磨削加工在提高生产率、降低企业生产成本、减少产品在磨削加工过程中的热变形、热应力、减轻磨削力、减轻和消除加工设备和磨具在加工过程中的振动，以及实现高精度、高质量零件的加工等诸多方面具有明显的优势。

2 超高速磨削加工的机理

1930年代初，德国著名的机械切削物理学家卡尔·萨洛蒙(Carl Salomon)分析和总结了大量的切削加工实验“速度-温度”曲线，首次创新地提出了超高速切削加工的理论。他指出：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而升高;而且在超过一定的切削速度后，由于切削温度的升高超过了刀具的承受能力，刀具的硬度会剧烈降低，刀具发软并出现剧烈磨损，将使切削加工无法继续进行。但是，当切削速度继续增大，达到甚至超过一定的数值后，如果再增加切削速度，此时的切削温度不但不会升高，反而会降低，甚至会低于刀具可以承受的温度，这样就可能重新利用现有的刀具进行超高速加工，大幅度地减少切削加工的时间，提高设备的生产效率，这便是超高速切削加工的概念。如图1所示。

对磨削加工而言，也存在着同样的现象。在传统的磨削速度范围内(Vs<120m/s)，随着磨削速度的提高，一方面由于砂轮回转速度的增大，巨大离心力的作用会使砂轮出现破裂现象，另一方面大量产生的磨削热直接导致磨削温度的剧烈升高，从而对被加工工件的表面造成严重的烧伤破坏，这些都将使磨削加工无法继续进行下去。但是，当磨削速度继续增大，达到甚至超过一定的数值后，如果再增加磨削速度，此时的磨削力和磨削温度不但不会升高，反而都会降低，被加工工件的表面将不再出现烧伤破坏缺陷。这样在解决砂轮高速破裂缺陷的前提下，就可能进行超高速磨削加工，大幅度地减少磨削加工的时间，提高设备的生产效率，这便是超高速磨削加工的概念。高强度、高硬度立方氮化硼砂轮的出现，使超高速磨削加工的应用成为现实。

3 超高速磨削加工技术的特点

超高速磨削加工技术与常规的磨削加工相比，在以下几方面具有明显的技术特点：

3.1 磨削效率高

超高速磨削时的磨削速度可达150m/s以上，所以，相应地其进给速度必然是相当快的，因而可使磨削效率显著提高。实验表明，采用立方氮化硼砂轮进行超高速磨削，砂轮线速度由80m/s提高至300m/s时，磨削效率可以提高近20倍。

3.2 加工质量高

3.2.1 加工精度高

由于磨屑厚度变薄，在磨削效率不变时，法向磨削力随磨削速度的增大而大幅度减少，从而减小了工件在磨削过程中的变形，提高工件的加工精度。此外，超高速磨削时机床主轴高速运转，激振频率远离“磨床-工件-磨具”工艺系统的固有频率，从而减小了系统的振动，既有利于提高加工精度，也可减小噪声污染。如日本研制的超高速外圆磨床(vs=160～260m/s)，圆度误差仅为1μm。

3.2.2 降低磨削表面粗糙度

超高速磨削时磨屑厚度薄，且磨粒在磨削区上的移动速度和工件的进给速度均大大加快，磨削区迅速离开工件表面，使残留在工件表面上的应力减小，因而能明显降低工件被磨削表面粗糙度。实验表明，在其它条件一定时，将磨削速度由33m/s提高至200m/s，工件表面粗糙度可由Ra2.0降低至Ra1.1。

3.2.3 加工表面完整性好

虽然在超高速磨削时往往采用大磨削用量，但由于传入工件的磨削热比例远低于普通磨削，因而不会发生磨削表面热损伤，并减小工件表面的残余应力，有利于获得良好的表面物理性能和机械性能。

3.3 材料消耗低

3.3.1 砂轮使用寿命长

超高速磨削时，砂轮上单个磨粒上所承受的磨削力大幅度减小，因而可减少砂轮的磨损，提高砂轮的使用寿命。实验表明：在磨削力不变的条件下，将砂轮线速度由80m/s提高至200m/s时，砂轮寿命会延长1倍;若保持磨削效率不变，则砂轮寿命可延长7.8倍。

3.3.2 冷却液消耗减少

在高速磨削区，随着砂轮线速度和工件进给速度的提高，工件表面温度迅速降低，使冷却液的需求量减少，降低了冷却液的使用和污染。

3.4 扩展了磨削工艺的应用范围

3.4.1 提高了硬脆材料的磨削效果

超高速磨削时，单位时间内参加磨削的磨粒数大大增加，单个磨粒的切削厚度极薄，使陶瓷等硬脆材料不再以脆性断裂的形式，而是以塑性变形的形式产生磨屑，从而大大提高其磨削表面质量和磨削效率。

3.4.2 对高塑性和难磨材料获得良好的磨削效果

普通磨削时，由于金属活性高、热导率低等因素的影响，镍基耐热合金、钛合金等材料磨削加工性很差，铝及铝合金等较软的金属在普通速度下也难以进行磨削加工。但在超高速磨削条件下，由于磨屑形成时间极短，材料的应变率已经接近塑性变形应力波的传播速度，相当于材料的塑性减小，因而使这类材料的磨削加工变得容易，扩展了磨削工艺的应用范围。

4 超高速磨削加工的关键技术

4.1 超高速磨床的主轴单元技术

由于超高速磨削加工设备的主轴系统是在超高速条件下运转的，传统的齿轮变速和带传动方式已明显不能适应其要求，取而代之的是具有宽调速功能的交流变频电动机。这种电动机通常将其空心转子直接套装在机床的主轴上，取消了从主电动机到机床主轴的一切中间传动环节，使机床主传动的机械结构得到了极大的简化，形成了一种新型的功能部件———主轴单元。为了适应磨削加工的超高速特点，主轴单元具有很大的驱动功率和转矩，具有较宽的调速范围，同时还有一系列监控主轴振动、轴承和电动机温度升高等运行参数的传感器、测试控制和报警系统，以确保主轴单元在超高速运转下的可靠性和安全性。

4.2 超高速磨床的轴承技术

为了适应主轴系统的超高速运转，必须采用与之相匹配的高速精密轴承。由于业已存在的诸多优点，滚动轴承成为目前国内外的科技人员在设计和制造超高速机床时的首选。为了提高滚动轴承的极限转速，科技人员纷纷采用提高轴承的制造精度，合理选择高硬度、耐高温的轴承材料，以及改进轴承结构等方法，使超高速轴承技术得到了很大的发展。据了解，目前最先进的超高速轴承技术可以满足50000～100000r/min以上的主轴转速支承。

4.3 超高速磨床主轴的平衡技术

砂轮的直径一般都远大于铣刀的直径，加上制造、修整和安装上的误差，导致在更换、修整砂轮，甚至磨床停车重新起动时，砂轮主轴都必须进行动态平衡，所以超高速磨削主轴必须具有连续自动平衡系统，使由动不平衡引起的振动降低到最小程度，以保证获得低的磨削表面粗糙度。

4.4 超高速磨削的砂轮技术

超高速磨削时，砂轮高速回转所产生的巨大离心力会导致普通砂轮迅速破碎，因此必须采用强度极高的砂轮。超高速磨削砂轮必须具有以下特点：磨粒突出高度大，能容纳大量长磨屑;磨粒的耐磨耗能力极高;动平衡精度极高;超高速回转时不会因周围强力气流的扰动而发生振动;在巨大离心力和气流摩擦温升作用下变形小等。目前超高速砂轮主要有立方氮化硼和人造金刚石磨粒砂轮。

5 结束语

随着制造业竞争的日趋激烈，要求企业在提高产品质量的同时，尽一切可能提高生产率、降低生产成本、缩短产品的加工周期。超高速磨削加工技术因其独特的技术特点，在实现上述目标上具有明显的技术优势。科学技术的日益发展为超高速磨削加工技术的实现和推广应用，创造了很好的技术条件，相信在不久的将来，超高速磨削加工技术将会在众多企业中得到普及应用。

摘要：超高速磨削加工技术是一项综合性的高新磨削加工技术,具有传统的磨削加工技术不可替代的诸多优点,拥有光明的市场前景。文中根据国内外最新的研究资料,对超高速磨削加工技术的机理、特点及关键技术,进行了较为详实的介绍和论述。

关键词：超高速,磨削加工,关键技术

参考文献

[1]白琨.超高速切削加工及其关键技术[J].新技术新工艺,2009(5).

先进磨削技术的新发展 篇2

摘要：磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法，磨削加工的发展趋势正朝着采用超硬磨料、磨具，高速、高效、高精度磨削工艺及柔性复合磨削、绿色生态磨削方向发展。为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求，近年出现了一些先进的磨削加工技术，其中以超高砂轮线速度和超硬磨料砂轮为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。我们也需要了解超高速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性，把握高速超高速磨削加工技术的发展前景。为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求，近年出现了一些先进的磨削加工技术，其中以超高砂轮线速度为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。

关键词：先进磨削 超高速磨削 发展方向 关键技术 正文：

超高速磨削是近年迅猛发展的一项先进制造技术，被誉为现代磨削技术的最高峰。日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工程学会将超高速磨削技术确定为面向21世纪的中心研究方向之一。东北大学自上世纪80 年始一直跟踪高速/超高速磨削技术发展，并对超高速磨削机理、机床设备及其关键技术等开展了连续性的研究，建造了我国第一台额定功率55kw、最高砂轮线速度达250m/s 的超高速试验磨床，进行了超高速大功率磨床动静压主轴系统研究、电镀CBN 超高速砂轮设计与制造、超高速磨削成屑机理及分子动力学仿真研究、超高速磨削热传递机制和温度场研究、高速钢等材料的高效深磨研究、超高速单颗磨粒CBN 磨削试验研究、超高速磨削砂轮表面气流场和磨削摩擦系数的研究等，部分研究成果达到国际先进水平。超高速磨削技术特点：

超高速磨削之所以应用这么广泛，与它特有的特点是分不开的，主要体现在以下几个方面

磨削效率高。超高速磨削时，单位时间内通过磨削区的磨粒数增多，如保持每颗磨粒的切深与普通磨削一样，其切入进给量可以大大增加，金属去除率 得到提高，磨削效率大幅度提高。

加工精度高。在进给量不变的条件下，超高速磨削的磨屑厚度更薄，在磨削效率不变时，法向磨削力随磨削速度的增大而大幅度减小，继而减小磨削过程中的变形，提高工件的加工精度。可以得到高质量、小粗糙度值的工件表面。砂轮耐用度大幅提高，有利于实现磨削加工自动化。超高速磨削时，单颗磨粒的切削力较小，使每颗磨粒的可切削时间相对延长。

可磨削难加工材料。超高速磨削可实现硬脆 材料的延性域磨削，使陶瓷材料的磨削加工成为了现实，并且能够获得极好的磨削表面质量和极高的磨削效率。大幅度提高磨削效率，设备使用台数少。磨削力小、磨削温度低、加工表面完整性好。砂轮使用寿命长，有助于实现磨削加工的自动化。实现对难加工材料的磨削加工。

超高速磨削不仅可对硬脆材料实行延性域磨削，而且对钦合金、镍基耐热合金、高温合金、铝及铝合金等高塑性的材料也可获得良好的磨削效果。超高速磨削纯铝的实验表明，当磨削速度超过200m /s时，工件表面硬化程度和表面粗糙度值开始减小，表面完整性得到改善。因为加载速度提高使得塑性应变点后移，增加了材料在弹性小变形阶段被去除的机率。因此塑性材料静态应力波速是实现“脆性”加工的临界点。

超高速磨削关键技术： 超高速磨削砂轮

超高速磨削砂轮应具有良好的耐磨性、高动平衡精度和机械强度、高刚度和良好的导热性等。以此来实现高性能加工。主轴系统

超高速磨床的主轴最高转速在10000r / mm 以上，传递的磨削功率常为几十千瓦，故要求其主轴系统刚性好、回转精度高、温升小、空转功耗低。近年来，超高速磨床越来越多地使用电主轴。

超高速回转的砂轮动不平衡引起的振动会严重影响主轴系统的工作性能和磨削质量。除了砂轮和主轴系统预先要进行严格的动平衡外，还应当在磨削的过程中实施在线自动平衡。砂轮自动平衡系统一般由电子传感及控制系统和平衡头组成。在高速及超高速磨床上常用的在线动平衡系统主要有液体式、气体式及机械式三种。砂轮在线动平衡装置是高速磨床上的重要组成部分。美国、日本和德国等工业发达的国家在高速磨床上均采用了自动平衡系统。砂轮修整技术

超硬磨料砂轮的修整特别是在线修整迄今仍是研究的热点。电解修整(ELlD)法适合金属结合剂超硬磨料砂轮的在线修整，激光修整法不仅便于修整树脂或金属结合剂超硬磨料砂轮，而且热影响区小、砂轮修整损耗小和易于实现自动化，修整效率也高，有很好的发展前景。目前对CBN 砂轮的修整广泛采用接触在线修整法，借助传感系统控制砂轮和修整工具的接触，然后通过进给系统进行微米级进给，得到理想的砂轮形貌，从而保证了精密及超精密加工的要求。磨削液供给系统

超高速磨削中，由于砂轮极高速旋转形成的气流屏障阻碍了磨削液有效地进人磨削区，使接触区高温得不到有效的抑制，工件易出现烧伤，严重影响零件的表面完整性和机械物理性能。因此，磨削液供给系统对提高和改善工件质量、减少砂轮磨损至关重要。超高速磨削常用的冷却液注人方法有高压喷射法，空气挡板辅助截断气流法，气体内冷却法，径向射流冲击强化换热法等。为提高供液效果，应对供液系统参数包括供液压力、流量、磨削液喷注位置、喷嘴结构及尺寸等进行优化设计，此外系统还需配有高效率油气分离和吸排风单元。超高速磨削进给系统

目前数控机床进给系统主要采用滚珠丝杠传动。随着高速超高速加工技术的发展，国内外都采用了直线伺服电机直接驱动技术。使用高动态性能的直线电机结合数字控制技术，避免了传统的滚珠丝杠传动中的反向间隙、弹性变形、磨擦磨损和刚度不足等缺陷，可获得高精度的高速移动并具有极好的稳定性。结语：

超高磨削技术 篇3

关键词：超高速；磨削技术；机械制造；应用

机械制造行业在长时间的发展过程中积累了丰富的工作经验，在普通磨削技术的基础上，机械制造行业研究出一项新的技术，普通磨削技术砂轮线的每秒转速为45m，而超高速消磨技术指的是每秒转速超过150m的先进技术。然而在实际使用中，受到技术和费用等多种因素的影响，超高速消磨技术并没有得到普遍应用。然而随着时代的不断发展、科学的不断进步，人们逐渐意识到超高速磨削技术带给人们的经济效益，注重对超高速磨削技术的应用，对我国今后的经济发展有着十分积极的作用。

1.超高速度磨削技术和优势

超高速磨削机械设备在运行时，砂轮线每秒钟转速超过150m。倘若将参数值固定，会使砂轮现的转速提高，并且在磨削区域内的固定时间里，磨粒数也会增加，在超高素的磨削过程中，每个磨粒所掉落的碎屑其厚度将会变薄。使用超高速磨削技术过程中，其截面只是普通磨削技术的几十分之一。在此前提下，每个磨粒所承受的磨粒更小，与普通磨削技术相较而言，其优势主要为以下四点。

第一点，在机械制造行业使用超高速的消磨技术可以提高生产效率，进而为企业获得更大的经济效益。在使用超高速的磨削技术过程中，固定时间内经过磨削区域的磨粒数量得到增加，相较于普通磨削技术，其磨削效率更高。

第二点，使用超高速的磨削技术，可以使零件的精度得到提高，确保磨削的质量。在保证磨粒数量变的基础上，超高速的磨削技术能在很大程度上减小磨粒厚度，从而是磨削质量的精度增加。并且，对于表面粗糙的零件而言，使用超高粗的磨削技术可以使机械表面变得平滑。

第三点，超高速的磨削设备受到磨粒影响，可以提升砂轮的耐用度，并且在延长砂轮的使用寿命时，还可以减少开销避免浪费。

第四点，在机械制造行业使用超高速的磨削技术，可以避免由于机械设备温度过高对机械零件产生不良影响，在有效防止零件表现产生烧伤时，还可以对零件上的残留物进行加工，使零件的强度得到提高。

2.在机械制造行业中超高速磨削技术的应用

从超高速的磨削技术的优点可以看出，相较于普通的磨削技术而言，使用超高速的磨削技术更能使机械制造中产品的生产效率得到提高，并且在提升产品的加工质量时，还可以防止产生浪费。然而超高速的磨削技术在实际使用过程中，受到技术与成本等多方面的影响，还没有获得普遍应用。我国超高速的磨削技术和西方发达国家相比，由于我国的超高速的磨削技术还处于起步阶段，技术等方面还很落后，与国外有很大差距，这严重阻碍了我国机械行业今后的发展。结合机械制造人员多年的工作经验，现对机械制造行业中超高速的磨削技术其具体应用进行如下探讨。

2.1.超高速的磨削技术。在机械制造行业中使用超高速的磨削技术，可以有效提升零件的生产效率，在超高速的环境下，加工零件的表面温度会有效下降。有效预防了烧伤现象的产生，进而防止产生不必要的浪费。也正是因为这样，超高速的磨削技术将在未来的发展中得到越来越广泛的应用。

2.2.缓进给的磨削技术。在机械制造行业，进给磨削技术作为一种加工零件精度高、磨削产品效率高、磨削磨粒深度大、给进速度低等优点逐渐受到人们喜爱。和其他类型的磨削技术相比较，缓进给的磨削技术最大的优点为磨削深度大，并且在磨削时可以对磨削的速度进行把控，保证每个被加工的零件切屑形状、加工表面和零件的设计图纸相同。在实际工作中，缓进给的磨削技术可以用在多种沟槽的加工中，特别是一些各种型面的磨削材料，这对我国今后的经济发展有着十分积极的意义。

2.3.砂带的磨削技术。从现今我国制造行业今后的实际发展形势来看，砂带的磨削技术将会获得广泛应用。砂带的磨削技术指的是在接触轮和紧轮的外圈安装一个环形沙袋，在正常工作中，可以对工作接触面提供足够的压力，保证在高速运转情况下砂带与加工零件的表面还可以正常接触，在此基础上展开切削加工。在砂带磨削设备结构中，主要的组成部分有：接触轮、砂带导向系统、吸尘装置、主轴传动器、砂带收紧装置。砂带的磨削技术一般应用于发达国家的工业生产中。在实际操作时，使用砂带的磨削技术具有减少摩擦发热、阻隔磨粒散热时间长、加工零件精确度高等优点。

2.4.高效的深磨技术。与以上的磨削技术相较，高效的磨削技术使用时间较晚，除了具有高进给的磨削技术的速度优势、深切优势等，还可以使加工质量得到提高，在所有磨削技术中占据核心位置。在实际使用中，相较于普通的磨削技术，其对材料的磨削率更高，还能有效提高加工材料的精确度，在一定程度上融合了超高速的磨削技术和缓进给的磨削技术。高效的深磨技术促进了我国机械制造行业今后的发展，对提高我国工业化水平以及推动我国经济发展起着十分关键的作用。

总结：

从现阶段我国制造行业今后的发展趋势来看，超高速磨削技术不仅弥补了传统磨削技术中的缺陷，还为进一步提高机械制造中的磨削质量做出重大贡献，为超高速磨削技术今后的发展奠定了基础。机械制造的管理人员要加强对技术人员专业技能的培养力度，确保在日常工作中，能以正确的方式进行操作，以便使超高速磨削技术的操作水平能够得到实质性的提高，为我国机械制造行业今后的发展做贡献。

参考文献：

[1]于海涛，杜瑞雪，高兴军，赵恒华，等.机械制造领域中超高速磨削技术的应用[J].煤矿机械（电子版），2012，33（14）：119-121.

[2]陆明，郭全贵，宋立超，李云艳，等.机械制造工程技术的特征与走势分析[J].才智，2012，07（13）：262-265.

超高速磨削加工技术发展及研究 篇4

一般情况下砂轮线速度高于45m/s的磨削称为高速磨削,而高于150m/s的超高速磨削可以称作是磨削技术的史上一次跳跃性的发展。超高速磨削是一项新兴技术产业发展的产物,它作为综合性的加工技术促进了现代精密加工技术发展要求;超高速磨削加工领域涉及到很多相关方面的的技术,如:现代机械、纳米加工、计算机、液压、控制、光学、计量及先进材料。超高速磨削是在德国首先发展起来,然后在欧美和日本等国家和地区得到扩展。高速磨削加工的发展趋势正朝着采用超硬磨料磨具,高速高效、精密超精密磨削工艺以及绿色生态磨削方向发展。

1 超高速磨削加工发展

1.1 国外超高速磨削加工技术进展

高速超高速磨削加工技术在美国和欧洲这样的发达国家和地区发展相当迅速。超高速磨削加工技术的初步探索是始于上世纪60年代,即便是在那个时候研究中的磨削速度就已经达到了210-230m/s。欧洲在高速超高速磨削的研究方面始终处于领先地位。德国Aachen大学、Bremen大学在高效率深切削的高速磨削研究方面取得了高水平成果,研究人员采用高速度、快进给、深切入进行超高速磨削实验,可得到高质量的磨削效果。柏林技术大学机床加工工艺研究所和霍伦霍夫研究院生产设备和设计技术研究所开展了创新型磨削工艺,开发出了高速双面磨削工艺。德国Aachen工业大学在超高速磨削研究中采用圆周速度500m/s的超高速砂轮进行了实验。美国马萨诸塞州立大学的S.Malkin等在研究超高速磨削实验时采用了149m/s的砂轮速度和电镀金刚石砂轮硅研究分析了超高速磨削砂轮的地貌和磨削机理。美国的Edgetek Machine公司采用单层CBN砂轮推出圆周速度可达203m/s的超高速磨床。日本高速超高速磨削技术近十年来发展迅速,2000年,日本进行了500m/s的超高速磨削实验,其目的主要研究磨削过程的综合性能以及超高速磨削机理的分析,其在超高速磨削领域已经处于国际领先地位。

1.2 国内超高速磨削的发展

相对于欧美日等发达国家的超高速磨削加工技术发展状况而言,我国高速超高速磨削加工发展滞后了,国内从50年代开始研究,其最高速度达到50m/s,到70年代提高到125m/s,90年代研究速度又提高到200m/s,如今部分高校研究机构已经在实验室将速度提高到250m/s。东北大学超高速磨削方面的研究成绩突出,研制了我国第一台超高速实验磨床,其圆周速度200m/s,最高砂轮线速度达250m/s。国内高校以及研究机构对超高速磨削加工技术的各个方面开展了研究,包括传热机理、高速深磨加工技术、单颗粒CBN高速磨削力、电镀CBN超高速砂轮设计、超高速磨削摩擦磨损、超高速磨削砂轮表面气流场的、超高速磨削机理、点磨研究和高速磨料流磨削等多个方面,湖南大学、哈尔滨工业大学、天津大学、东北大学、清华大学等高校在超高速磨削方面都取得了大量的研究成果,其中部分研究成果已经达到国际先进水平。

2 超高速磨削过程的优越性

超高速磨削适合加工超硬材料,同时超高速磨削对高塑性难加工金属材料也有一定的磨削效果。与普通磨削相比,超高速磨削具有如下优越性:磨削力和工件受力变形小、高材料去除率、工件表面粗糙度降低、加工精度和加工质量好、高加工效率。

2.1 大幅度提高磨削加工效率,减少磨床设备使用的台数

磨削技术的发展史与磨削速度的提高紧密相连。磨削效率始终是磨削技术发展的重要里程碑。经过半个多世纪的发展,磨削速度提高了10多倍,比磨削去除率增加近百倍。

2.2 提高加工精度并降低磨削力

磨削力是反映磨削过程的重要物理量之一,超高速磨削时可以降低磨削力。当进给量不变时,超高速磨削其磨屑厚度变薄,加工精度得到提高。由于砂轮线速度增大,单位时间内参加磨削的磨粒数大大增加,单颗磨粒的切削厚度变薄,降低了每颗磨粒的磨削力,从而导致磨削力减小。而当磨削速度进一步提高时,超高速磨削冲击成屑,砂轮和工件面的摩擦区由固态向液态转变,从而超高速磨削磨削力得到急剧下降。

2.3 工件表面光滑度增加

为了增加磨削表面的光滑度和提高磨削表面质量就需要不断的加快砂轮线速度并且降低单颗磨粒的切削的厚度。增加超高速磨削时磨粒在磨削区上的移动和工件的进给的速度,就可以使得磨削区快速脱离加工工件表面,削弱其应变率响应的温度,减少残留在工件表面上的应力,再加上因为伴随着砂轮线速度越来越高,可以减少单颗磨粒在去除工件材料时犁两侧隆起的面积比沟槽横截的面积的值,从而磨削表面粗糙度得到降低,获得了高精度的工件表面。

2.4 提高耐用度,延长超高速磨削砂轮的使用寿命

主超高速磨削时单颗磨粒所受负荷很小,磨损减轻,磨粒工作寿命得到延长,从而提高了超高速磨削时砂轮的使用寿命。

2.5 实现硬脆材料的延性域磨削

陶瓷等脆性材料的表面在超高速磨削和低速磨削时呈现出来的特征不一样,超高速磨削时脆性材料的表面以塑性去除为主来代替低速磨削时的脆性断裂去除,达到使得陶瓷材料的延性磨削的目标,硬脆材料塑性去除的方式使得塑性变形产生磨屑,这样的方式使得磨削表面质量增加和效率加大。

2.6 具备很大的社会效益,降低了加工成本

超高速磨削加工之所以能够创造巨大的社会效益主要原因在于它具备了以下的优点:合理有效的加工时间,较高的劳动生产率,简易的加工工序、合理的设备和人员投入,节省的人力物力的消耗,噪声的污染少。它之所以能具备环境效益和经济效益主要是超高速磨削磨床主轴运转速度很高,激振频率远离工艺系统固有频率从而减小了工艺系统的振动,以达到降低噪音的效果;超高速磨削砂轮磨损减小后设备的寿命变长,降低了生产加工的设备投入,达到资源的有效利用。

3 超高速磨削的相关技术

3.1 超高速磨削去除机理的技术基础

为了明确超高速磨削技术的本质,建立健全超高速磨削的理论体系去指导工业技术生产实践,需要在超高速磨削加工过程应用断裂力学、热摩擦机理、材料去除机理和加工机理等相关的专业知识,不断的进行超高速磨削去除机理的研究。

3.2 超高速磨削加工工艺技术

面对像航空材料、硬脆性材料和新型复合材料等难加工材料的加工技术问题,需要针对难加工材料进行超高速磨削工艺技术研究和工艺参数的优化设计才能够攻克技术难关,解决问题。

3.3 超高速磨削砂轮设计技术

为适应超精密磨削、超高速磨削,磨削砂轮的研究主要集中在砂轮的磨损、砂轮地貌、砂轮修正技术及砂轮磨损的监测与控制。超高速磨削时砂轮主轴高速回转产生离心力击碎普通砂轮,超高速砂轮的设计和制造是要满足很高的基体本身强度、基体和磨粒之间结合强度。

3.4 超高速磨床主轴技术

超高速磨削主轴性能的好坏和超高速磨床的最高磨削速度和磨削精度息息相关,所以要高要求超高速磨削的砂轮驱动和轴承转速。其对应的主轴的刚度、回转精度、热稳定性,安全性、功耗、寿命等必须达到很高的水准才能使磨削加工达到超高速化。达到以上的要求,要注重主轴设计制造及动平衡、主轴的轴承和系统的冷却、润滑和系统的整体刚性等。使用砂轮的主轴以及电机系统的精确运行减小振动的方法可以减少由于磨削速度的提高而额外增加的磨削力。目前国外生产的超高速磨削的机床主要是用电主轴,电主轴由转子、轴承、外壳、电机组件和测角系统组成;此外,主轴运转时,还必须配置冷却系统、润滑系统和变频驱动电气装置。

3.5 超高速磨削磨床技术

超高速磨床的设计关键在于大功率的超高速主轴系统以及系统的高抗振性。超高速磨削加工为了实现在一台磨床上能完成所有的磨削工序要求需要机床有很高主轴转速和很大的主轴功率,工作台有很高的进给速度并需尽可能组合多种磨削功能。超高速磨床设计还高要求其磨削加工的动态精度、抗振性、高阻尼和热稳定性,自动化和可靠性。磨床支承采用砂的部件要具有良好的静刚度、动刚度及热刚度。国内外通常采用聚合物混凝土来制造超高速磨床的床身和立柱,也有采用钢板焊接件,还有将立柱和底座采用铸铁整体铸造而成,并将阻尼材料填充其内腔以提高其抗震性。

3.6 超高速磨削冷却润滑技术

尽管人们进行冷却润滑超高速加工,但使用磨削液仍是不可完全被取代的冷却与润滑介质。常用的磨削液中油基磨削液润滑性能优于水基磨削液,而水基磨削液冷却效果很理想,比起普通磨削,超高速磨削液的流量和压力均成倍地增加,因此,为了实现磨削区冷却并能冲走切屑,磨削液的喷注系统必须冲破超高速磨削砂轮周围的存在的高速气流场,使磨削液抵达磨削区。在超高速磨削加工中采用一套高效高过滤精度的磨削液过滤系统保证了超高速磨削的表面质量,提高磨削液的利用率,减少磨削液中残留杂质对加工质量及机床系统的不良影响。

4 结束语

超高速磨削理论研究取得了较多成果,其优越性比较明显。同时,超高速磨削由于大幅度提高磨削砂轮的速度,使其与普通磨削相比在砂轮、磨床的设计和制造、磨削液和工件定位夹紧等技术上有很大不同,需要一些配套的超高速加工的相关技术。因此,实现超高速磨削使其理论逐渐完善并付诸于实际实用,还可以进一步提高超高速磨削速度研究、开发高功率高速度的磨床主轴系统研究、超高速磨削砂轮表面气流场以及快速点磨实用化研究。

参考文献

[1]宋贵亮,巩亚东,蔡光起.超高速磨削及应用.航空精密制造技术,2000,36(3):16~20.[1]宋贵亮,巩亚东,蔡光起.超高速磨削及应用.航空精密制造技术,2000,36(3):16~20.

[2]荣烈润.高速磨削技术的现状及发展前景.机电一体化,2003,1:6~10.[2]荣烈润.高速磨削技术的现状及发展前景.机电一体化,2003,1:6~10.

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[4]刘文志,蔡光起.国内外高速磨削技术的发展与分析.机械制造,1995,1:4~6.[4]刘文志,蔡光起.国内外高速磨削技术的发展与分析.机械制造,1995,1:4~6.

[5]冯宝富,蔡光起,邱长伍.超高速磨削的发展及关键技术.机械工程师,2002,1:5~9.[5]冯宝富,蔡光起,邱长伍.超高速磨削的发展及关键技术.机械工程师,2002,1:5~9.

超高磨削技术 篇5

关键词：超高速磨削,机械制造,技术

1 超高速磨削技术在机械制造过程中的运用优势分析

同传统意义上的一般性磨削技术相比, 超高速磨削技术在应用于机械制造过程当中表现出了极为显著的应用优势。简单来说, 包括较好的生产效率、较强的加工精度、较低的粗糙度值、较长的使用寿命以及较高的零件疲劳强度这几个方面。具体而言, 可以从以下几点进行详细分析与认识。

1.1 超高速磨削技术在机械制造过程中的运用具备较好的生产效率

在超高速磨削技术的应用过程当中, 单位时间范围内能够通过磨削工作区的磨粒数数量得到了极为显著的提升。在假定机械制造过程当中, 平均每颗磨粒所对应的磨削厚度保持与一般磨削技术应用过程中磨削厚度的一致性, 则在超高速磨削技术的应用过程当中能够显著提高磨削作业的进给度, 与之相对应的是单位时间范围内磨削体积的增加以及磨削效率的提升, 在这一定程度上对于降低同等机械制造工作任务所对应磨削设备使用台数而言也有着重要意义。

1.2 超高速磨削技术在机械制造过程中的运用具备较强的加工精度

从机械制造实践应用的角度上来说, 在确保磨削加工进给量指标维持在恒定条件的情况下, 超高速磨削技术应用下所对应的磨削厚度明显低于一般磨削速度下所对应磨削厚度, 这也就意味着超高速磨削技术的应用显著提高加工作业精度。

1.3 超高速磨削技术在机械制造过程中的运用具备较低的粗糙度值

在将超高速磨削技术应用于机械制造作业的过程当中, 能够显著降低机械制造加工工件的表面粗糙度指标, 确保所获取的加工表明光洁度优势更为显著。

1.4 超高速磨削技术在机械制造过程中的运用具备较长的使用寿命

从机械制造实践工作经验的角度上来说, 在超高速磨削技术的应用过程当中, 每个单位磨粒所承受的负荷指标较小, 在同等的加工作业持续时间下, 磨粒的工作寿命能够得到一定程度上的提升。与此同时, 经实验研究证实:在确保金属切除率维持在恒定状态的情况下, 将砂轮运行速度自每秒80m单位提升至每秒200m单位, 能够实现对砂轮部件工作寿命6.5~8.5倍的提升, 综合优势显著。

1.5 超高速磨削技术在机械制造过程中的运用具备较高的零件疲劳强度

从机械制造实践应用的角度上来说, 通过对超高速磨削技术的应用, 能够越过"热工区"的影响, 从而最大限度的方式在机械制造加工表面所出现的烧伤问题。与此同时, 实践研究结果同时证实, 在应用超高速磨削技术进行机械制造加工的作业过程当中, 能够磨削具备残余压应力的加工表面, 这对于提高机械制造加工零件的疲劳强度而言无疑有着重要意义。

2 超高速磨削技术在机械制造过程中的具体运用分析

2.1 机械制造过程中的超高速磨削技术应用实践分析

如何判定磨削技术的应用是否属于超高速磨削技术研究范畴呢?在当前技术条件支持下, 主要可以通过对砂轮线运行速度的衡量进行判定。一般情况下, 在砂轮线运行速度高于每秒150m单位进行磨削加工的情况下, 可将其认定为超高速磨削加工。在机械制造领域应用于超高速磨削技术的过程当中不难发现:基于上文有关其应用优势的分析, 能够确保超高速磨削技术工艺参数应用领域的有效拓展与扩大。举例来说, 对于高塑性以及其他磨削难度较大的机械加工材料而言, 通过对超高速磨削技术的应用能够降低磨削过程中的加工时间、能量消耗以及噪声污染, 具备较为显著的绿色性特征。与此同时, 对于硬脆性机械加工材料而言, 通过应用超高速磨削技术的方式能够达到延性域磨削加工的工作目标, 综合优势表现显著。

2.2 超高速磨削技术在应用于磨削难度较大机械制造加工材料中的关键问题分析

在当前技术条件支持下, 磨削难度较大的机械制造加工材料均表现出了几个方面的显著特性, 即硬度较高, 高温强度较高、韧性较高、加工硬化趋势较为显著以及磨削屑粘附特性显著等。从这一角度上来说, 在有关这部分机械制造加工材料的磨削作业过程当中, 极易出现变形、表面烧伤、裂纹或是砂轮钝化等诸多质量问题。与此同时, 实践研究结果证实:导致难磨材料磨削难度较大的最关键原因在于, 材料自身具备极为敏感与显著的化学反应性能, 极易在磨削过程当中于砂轮部件出现堵塞问题。然而通过应用超高速磨削技术的方式能够有效解决这一问题, 通过对材料化学亲和力的有效发挥, 能够确保磨削过程当中所对应磨削厚度指标始终维持在较低水平, 以此确保磨削效果的可靠性发挥。

2.3 超高速磨削技术在应用机械制造过程中的拓展性分析

超高速精密磨削技术主要适用于对精细磨具的精密性修正作业, 在洁净状态下应用超高速紧密磨削技术能够获取亚米级单位以上精度尺寸。与此同时, 加工零件表面所对应的粗糙程度控制在1纳米单位以下, 从而确保了工件表面质量的可靠性与有效性。

3 结束语

通过本文以上分析需要认识到:对于机械制造领域的实践应用而言, 超高速磨削技术已成为磨削加工的必然性发展方向与趋势, 其极为显著的综合优势应当引起各方特别关注与重视。总而言之, 本文针对有关超高速磨削技术在机械制造领域运用过程中的相关问题做出了简要分析与说明, 希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

参考文献

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[4]陈明君, 张飞虎, 董申等.光学非球曲面器件的超精密磨削加工技术研究[J].光学技术, 2001, 27 (6) :512-513, 515.

超高磨削技术 篇6

磨削加工技术有悠久的发展历史, 在世界各地的机械制造领域都有着广泛的应用。在初期, 实际的机械加工生产中的磨削速度通常低于45m/s, 少数加工会采用高速磨削, 超高速磨削技术的应用更是少之又少。在20世纪后, 世界主要的发达国家逐渐开始研究使用超高速磨削技术来获得高效率, 但是超高速也有其明显的弊端, 超高速会产生高温, 致使工件外层以及砂轮烧伤, 这反过来限制了加工效率。

1929年德国磨削专家Carl.J.salomon提出了一个关于磨削速度与温度之间的关系的假设——“” (“热沟”假设:在高速磨削区存在一个“热沟”, 在此区域温度随磨削速度的提高而急剧上升, 到最高点后, 温度会随转速的提高而降低) 。这一假设也已被证实, “热沟”理论为超高速磨削奠定了理论基础, 为它的发展指明了方向。超高速磨削技术在国外机械制造领域受到了普遍的重视, 正逐步实用化。我国的磨削技术起步较晚, 技术还不够成熟, 但目前也取得了很好的研究成果。

超高速磨削技术的基本特性

超高速磨削技术的使用原理

超高速磨削技术的磨削速度快、耗时短、在一定的时间内的磨削应变率高等特性使它与普通磨削有本质的区别, 它主要表现为磨削产生的沟痕在塑性流动条件下的隆起高度变小、工件表层的变形层变浅、表面的剩余应力及硬化程度降低、在形成磨屑时滑擦及耕犁距离减小等。在机械加工各项技术参数不变的基础和前提下, 内砂轮的线速度随着磨削时间的增长逐渐变快, 磨削区的磨削数量也在单位时间内不断增多, 采用超高速磨削技术在磨粒运转下切下的磨屑也相应变薄, 所以每一个单独的磨粒所需承受的磨削力大大减小, 整体的磨削力就也随之减小。在超高速磨削过程中, 工件的磨粒和进给速度通常会快速提高, 再加上应变率响应温度滞后带来的影响, 就会使磨削温度直接越过磨削烧伤区域, 这样便可以保护工件不会被烧伤, 由此增加了磨削技术的参数应用范围, 超高速磨削技术的应用得到了进一步推广。

超高速磨削技术的优越性能

与普通磨削相比, 内砂轮线速度高于150m/s的超高速磨削技术有着极大的优越性, 速度提高带来的特殊性能符合实际加工生产的要求, 磨削的效果好、效率高更好的满足了客户的要求, 并且一些以前加工不了的工件也不再是问题。下面几点集中体现了超高速磨削技术的优越性能。

磨削效率的显著提高

在应用超高速磨削技术时, 单位时间内通过磨削区的磨粒的数量增加, 若是每一个磨粒磨除掉的平均磨屑厚度与一般情况下的普通磨削的一致的话, 那就可以大幅度的提高磨粒的进给量, 从而使单位时间内磨屑的磨除体积增加, 很大程度地提高了磨削效率, 减少加工设备的使用量。

提高工件加工精度

如果磨粒的进给量不变, 超高速磨削技术就可以将磨屑的厚度变得更薄, 使工件的加工精度明显提高。从冲击成屑理论的角度来看, 磨削速度设在180~220m/s的范围内时, 磨削区的摩擦状态会瞬间发生由固态转为液态的变化, 这也是超高速磨削力迅速降低的原因。与普通磨削相比, 超高速磨削可以保证加工工件的完整性, 磨削后不易出现裂纹以及其他的瑕疵, 工件表面有非常好的机械性能和物理性能。

提高砂轮耐用度, 延长设备使用寿命

砂轮每颗磨粒在超高速磨削过程中所承受的负荷较小, 增加了磨粒的工作时限, 提高了砂轮耐用度, 设备寿命也随之延长。经实验论证表明, 在金属的切除概率一样的条件下, 砂轮的转速由80m/s增至200m/s, 使用时间就会延长8.5倍。使用超高速磨削, 工件表面的加工温度降低, 冷却液的使用量明显减少。

降低加工工件表面的粗糙度值

在其他因素相同时, 磨削速度越快, 工件表面就会越光洁, 粗糙度也就越低, 因而超高速的磨削能够使工件表面粗糙程度降低, 获得光洁的工件表面。

超高速加工应用范围广

超高速磨削直接越过了“热沟”影响区, 避免了加工工件表面烧伤, 增加了磨削技术的参数应用范围。此外超高速磨削可以磨削出具有残余压应力的加工表面, 进而提高了工件的抗疲劳性。

提高工件的实用效能

该技术能实现对硬脆材料的延性域磨削。因为超高速磨削的磨屑厚度很小, 当磨屑厚度约等于最小磨屑厚度时, 磨削区的被磨材料就会处于流动的状态, 所以陶瓷、玻璃等硬脆性材料可以以塑性变形形式产生磨屑, 实现硬脆性材料的磨削, 解决了磨削加工中的一个技术性难题。

超高速磨削技术的应用

高效深磨技术

在机械制造领域, 加工生产的效率是极为重要的。人们为了提高磨削的生产率, 可采用的较为典型的应用技术即是高效深磨。跟普通的磨削技术不同, 高效深磨技术是超高速磨削和缓进给技术的完美结合, 它是通过一个磨削行程来完成磨、车、铣等多个工序组成的粗精加工过程, 以获得优于普通磨削的金属磨除率, 工件表面光洁度也可以保证, 在这种技术实际应用过程中, 它还有着非常高的工作效率。

一般情况下, 高效深磨技术的磨削速度保持在60~250m/s范围内。通常使用的陶瓷结合剂砂轮, 当它的磨削速度达到120m/s时, 磨削出的磨除率就已超出了普通磨削技术的100~1000倍, 而之前用的铣削和车削则只高出5~20倍。若换用其他特殊的砂轮选择合适速度进行磨削, 会产生更高的磨除率。

精密磨削技术

超高速精密磨削技术则是指一种使用修整精密的精细磨具, 在洁净的环境中采用超高速的精密磨床, 用亚米级以下的精密尺寸完成精密磨削的技术。这种技术能帮助一些加工磨具更加精细, 精度尺寸非常精确, 同时结合磨削砂轮所具备的特点来磨粒。超高速精密磨削技术采用有金刚石形成的超高精密度型的砂轮, 金刚石的磨削以及表面光滑度也是在一个相同装置中共同完成的, 这种技术可以将硅片的平面度控制在0.2~0.3nm, 表面的粗糙度则小于0.1nm, 这样做可以提高机械制造工件的质量。

难磨材料的超高速磨削

在机械制造领域, 难磨材料磨削一直是磨削加工过程中需要不断改进的技术性难题。其主要问题在于难磨材料的特殊性质:硬度高、高温强度大、导热系数低、磨屑易粘附在工件表面、韧性大和加工时硬化趋势明显等。这些性质会导致磨削比下降、砂轮迅速钝化、急剧堵塞、裂纹振痕、表面变形等典型问题。深入的研究表明, 材料难磨问题的成因是由于材料本身的化学亲和力较强, 并且会随温度升高而变强, 容易导致砂轮的急剧堵塞。针对这一问题, 科学家做了大量的分析研究, 发现要想实现硬脆材料的磨削, 超高速磨削是目前最好的选择。超高速磨削技术产生的磨屑厚度极小, 磨削区的被磨材料处于流动态之中, 以一种塑性的形式进行磨削, 能够磨削硬脆性难磨材料, 产生良好的磨削效果。

具有绿色特性的超高速磨削

在全球气候恶化的大环境下, 实现机械加工的“绿色”化是世界性的大趋势。超高速磨削技术的“绿色”特性明显:生产效率高有效地缩短了加工时间, 减少附加能源的消耗;超高速磨削减小了工艺系统的振动, 减少了噪音污染, 加工精度也显著提高;加工工件表面质量提高, 设备磨损少使用寿命长, 降低了生产成本;废热的7%被磨屑带走, 加工表面温度相对较低, 冷却液需求量减少, 能量需求减少, 污染也减少。超高速磨削加工技术是一种“环境友好型”的可持续发展技术。

总结语

超高磨削技术 篇7

1 超高速磨削技术的应用原理和优越性

1.1 高速磨削技术的应用原理

在机械制造加工中, 超高速磨削的应用前提和基础为各项技术参数固定不变, 当砂轮的转动速度不断提高时, 在固定时间段内的磨削区含有的磨削粒的数量不断增多, 从而让磨粒在转动时可以切出厚度不一的磨屑, 超高速磨削技术还可以将被切下的磨屑变薄, 因此每颗磨粒所承担的磨削力就会逐渐递减, 而整体磨削力就会在这一过程中降低。超高速磨削技术会使磨削的速度保持在高水平, 减少每个磨屑的形成时间。

1.2 高速磨削技术优越性

第一, 能够明显的提升效率。通过使用该项技术, 能够保证我们在较短的时间内获得较多的磨粒, 假如这些磨粒的磨削均值和通常情况下的数值相同, 此时就能够明显的提升磨粒的迸给总数, 使得磨除的规模变大, 明显的提升功效, 降低设备的工作量。

第二, 能够弱化磨削力, 切实的提升零件的精确度。如果磨粒的迸给数不发生变化的话, 该项技术能够把磨屑变薄, 进而能够明显的提升精确性, 以冲击成屑理论来看, 若磨削的速度设在为180~220米/s的范围时, 此时的磨削状态会在短时间内从固体形态变为液体形态, 由此可以得知为何磨削力能够在短时间内下降了。

第三, 增加砂轮的使用时间, 确保其持久耐用。当我们使用该项工艺的时候, 每一个磨粒的负荷会变低, 此时它的工作时间就明显增加了。通过分析可以发现, 假如金属的切除条件相同的话, 使用该项工艺的砂轮较之于使用一般工艺的砂轮的使用时间会增加八倍之多。

第四, 确保工件的光洁性非常好。可以确保零件表层的粗糙性变低, 获得非常好的表面, 在不考虑别的要素的前提下, 如果磨削的速率很快的话, 零件的表层就会很光滑, 它的粗糙性就变低。

第五, 提升工件的应用性能。通过使用该工艺可以将那些原本无法有效处理的硬脆物质处理好, 该项工艺处理之后的碎屑的厚度很小。当它的厚度较小的时候, 材料就会呈现出流动的形态。所以, 像是玻璃之类的材料完全能够通过变形而获取磨屑。除此之外, 它还能够降低零件烧伤的几率, 还可以得到有较高的残存力的产品, 此时零件能够有效的应对疲劳, 增加使用时间。

2 磨削技术的发展历程及现状探析

通过分析我们发现磨削加工工艺在很多国家都有使用, 它的发展历史非常久远。目前很多国家都在积极的研究超高速磨削工艺, 目的是为了提升工作效率, 不过它存在的问题也很多。一旦磨削的转动速率很快的话, 就会形成很高的温度, 此时零件的外层和砂轮等就会被损毁, 这时就起到了反作用。

我国的磨削技术起步较晚, 上个世纪70年代, 郑州磨削研究所、第一汽车制造厂等均进行了50~60米/s的磨削实验, 接着高速磨削实验在湖南大学成功进行, 80年代初, 东北大学进行了速度达到80m/s的高速磨削实验, 90年代进行了速度达到200m/s的超高速磨削技术研究。现在, 东北大学率先成功研制200m/s的超高速磨床, 一直到现在为止, 我们国家还在积极的开展与之相关的研究工作。

3 超高速磨削技术的应用

3.1 高效深磨技术

在提高磨削生产率方面, 较为典型的应用技术即是高效深磨的磨削技术。近年来, 高效深磨技术已经成为集进给速度高、砂轮转速快以及大切深等特性于一体的快速磨削技术。和常见的磨削工艺比对来看, 这种技术可以在提升效率的保证品质。它是将超高速磨削工艺和缓进给工艺高度融合到一起, 和一般的磨削工艺有较大的差别。它首先通过磨削的过程来完成由磨、车、铣等工序结合而成的机械精加工过程, 以此来收获普通磨削技术相当的表面质量以及比常用磨削加工技术更高的工件磨除率。通常情况下, 高效磨深技术的磨削速度一般保持在60~250m/s范围内。常使用陶瓷结构的剂砂轮, 当磨削速度为120m/s时, 其磨除率超出了一般磨削技术的100~1000倍, 较之铣削和车削高出5~20倍左右。

3.2 超高速的精密磨削技术

通过不断的分析发现, 要想将减少零件的塑性变形现象的发生几率, 可适当提升砂轮的工作速率。在国外的很多地方, 早就开始使用超高速磨削工艺, 不过它们在使用该项工艺的时候, 将重点放到了提升工件的品质以及磨削的精确性上面, 没有重视工作效率的提升。超高速的精密磨削技术通常使用修整精密的精细磨具, 在洁净的环境中采用超高速的精密磨床, 使用亚米级之下的切深获取亚米级的精度尺寸。精细磨削的主要方式是利用微细磨料加工磨具。超精密的镜面磨削结合剂砂轮采用的是平均粒径低于4纳米的金刚石磨粒。金刚石砂轮的磨削和光整过程都是在相同的装置里完成, 这一技术可以使硅片的平面度小于0.2-0.3纳米, 表层的粗糙指数不超过一纳米, 可以确保加工物质的表面品质良好。

3.3 难磨材料的超高速磨削技术

通过分析可以得知难以磨削的材料的特点有如下的一些:硬度大, 导热能力不高, 碎屑容易粘附, 而且韧性很大。在加工的时候这种材料会出现很多的问题, 像是变形以及裂缝和效率不高等。目前西方国家在这方面做了很多的研究, 通过实践工作得知, 难以磨削材料的难磨问题的形成原因主要是材料本身的化学反应比较强烈, 会使得砂轮快速堵塞, 但温度比较高的时候, 材料的化学反应就会相应的剧烈一些。在工作中使用超高速磨削工艺可以确保碎屑的厚度小, 因此可以很好的解决难磨物质的磨削难题。

3.4 具有绿色特性的高速磨削

该技术具有非常明显的绿色特征。这种特征的形成主要有如下四方面的原因。首先, 它能够缩短设备的生产时间, 减少耗能。其次, 该技术能够确保部件的表面品质良好, 减轻砂轮磨损程度, 增加使用时间, 降低生产费用, 进而可以更好的使用资源。第三, 因为它的加工效率非常高, 能够降低人员和机械等的投资数, 降低设备的耗损。确保加工工艺呈现出绿色化的特征。最后, 该技术生成的大约百分之七十的热被碎屑带走, 所以加工件的表层气温不是很高, 用来磨削的液体的压力以及流量等变低, 用来冷却的液体的用量也变少了, 降低了对能源的使用量, 最终实现了降低污染现象发生几率的目的。

4 结束语

通过上文的分析可以得知, 超高速磨削工艺的优点非常多, 它能够提升零件的品质, 提升磨削的速率, 而且能够在很大程度上确保部件的表层有非常好的光洁性, 特别是对那些难以磨削的材料这种优点更加的明显, 是当前时期非常优秀的一种设备加工工艺。最近几年, 我们国家在机械生产领域中普遍应用此工艺, 获得的成就非常显著, 不过由于该项技术在我们国家的发展时期较晚, 和其他国家相比来看还是有一定的差距的。我们坚信在广大同行的努力之下, 这项技术一定能够在我们国家的机械生产领域发挥更大的效益。

摘要：对于机械制造行业来讲, 当前普遍使用超高速磨削工艺。文章具体的分析了此技术的现状以及历史和它的具体特征等。并论述了此技术在当前的机械制造行业中的应用情况。

关键词：超高速磨削,机械制造,应用探析

参考文献

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[2]梁洁.对高速磨削表面微观形貌的研究[J].金刚石与磨料磨具工程, 2001 (3) .

浅谈高速及超高速磨削加工 篇8

普通磨削砂轮的VS一般小于50m/s, 当VS大于50 m/s时便为高速磨削, VS大于150 m/s时为超高速磨削, 高速磨削、超高速磨削与一般磨削相比有以下突出的不同之处:

一、磨削厚度减小

在其他条件不变时, 随着砂轮的VS提高, 每颗磨粒切下的最大切削厚度agmax会减小。因为提高砂轮速度VS后, 单位时间内通过磨削区的磨粒数增加, 所以分担到每个磨粒切下的厚度自然减小。

二、磨削力下降

磨削中总磨削力是每个磨粒的磨削力Fg和同时参加磨粒切刃数Nt的乘积:F=Fg?Nt。随着VS增加, 单颗磨粒的切厚变小, 作用到磨粒上的力Fg也会减小。当提高VS后, 切向力Ft和法向力Fn都是下降的, 致使总的磨削力F下降。

三、生产率提高

当VS升高后磨削力F会减小, 在高速磨削时, 如保持每颗磨粒的切厚ag和Fg与普通磨削一样, 其切入进给量Vf可以大大增加, Z金属切除率得到提高, 生产率也相应提高。

四、加工精度提高, 表面粗糙度减小

提高VS后, 每颗磨粒的切厚变薄, 磨粒在磨削区时在工件表面上留下的切痕会变小, 磨削表面塑性变形生成的侧流或隆起的高度会减小, 所以粗糙度减小。

五、砂轮耐用度提高

高速磨削时, 单颗磨粒的切削力较低, 使每颗磨粒的可切削时间相对延长, 研究表明, 高速切削碳钢时, 采用Vs=90~110m/s时, 砂轮损耗比低速磨削时显著降低, 从而有效提高砂轮耐用度。

六、磨削温度较高

Vs加大, 切屑变薄, 磨粒与工件表层的刻划作用和磨擦作用增大, 使总磨削热传入工件的比例增加, 磨粒与工件表面磨擦速度以及金属变形速度加快, 使工件表面瞬时加热, 局部温度迅速上升, 对工件加工质量产生不利影响。根据目前高速磨削机理研究表明, 在越过能产生热损伤阀限带以后, 磨削用量进一步加大, 不仅不会使热损伤加剧, 反而会使其不再发生。

高速磨削时应注意以下问题:

(一) 产生大量磨削热, 因而必须防止磨削过程中的热损伤问题, 以保证零件完整性。

(二) 高速下会因离心力大而导致砂轮破裂, 因此, 必须使砂轮有足够的强度。

(三) 由于作用在单颗磨粒上的磨削力较小, 砂轮自锁作用不强, 容易产生堵塞, 因而必须合理选择砂轮。

(四) 高速磨削对磨床的功率、磨床的动刚度及静刚度、主轴回转精度、安全防护等均提出较高要求。

80年代中期, 我国工具行业为制造磨制麻花钻头及铣刀等, 从美国NOMAC、HERTLEIN和联邦德国GUEHRING AUTOMATION三家企业引进高速磨勾机床250台以上, 可见这一行业对该类磨床的需求量之大。现在这些机床大部分已到服务寿命后期, 如果用新型超高速勾槽磨床替代, 不仅会取得巨大经济效益, 还能进一步在行业内增加新工艺应用产品品种。

目前, 我国汽车年产量远低于发达国家水平, 据统计, 用于汽车工业的砂轮消耗为5至8公斤每辆, 随着我国汽车产量的逐年上升, 磨削加工在汽车工业中所占的比例和资源消耗巨大, 如果采用高速磨削, 可节省劳力, 砂轮的磨损降低, 废品率下降, 仅使用CBN砂轮一项就可节省加工成本30%以上。高速磨削和超高速磨削有利于实现柔性自动化生产, 可充分利用资源, 提高生产率, 给企业带来经济效益, 越来越得到人们的认可和普遍应用。

总之, 高速及超高速磨削技术因其突出的优越性和对传统加工工艺的变革而获得的巨大效益, 在我国将会得到迅速发展和广泛应用, 高速及超高速磨削技术的发展是我国现代制造技术发展和进步的需要, 是机械制造业振兴发展的必然结果。