高速強(qiáng)力磨削在機(jī)械加工中的應(yīng)用

韓壽權(quán)

摘要：高速及強(qiáng)力磨削是在現(xiàn)代機(jī)械制造中發(fā)展起來的一項先進(jìn)加工工藝。在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機(jī)械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。

關(guān)鍵詞：高速磨削；強(qiáng)力磨削；磨削效率

高效率是國內(nèi)外機(jī)械加工的主要發(fā)展方向之一。提高效率的重要方法，是提高切削，磨削速度及增大進(jìn)給量。目前高速磨削已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，普遍認(rèn)為50－80m/s的高速磨削是經(jīng)濟(jì)可行的。最高磨削速度已達(dá)到120m/s，試驗室的速度已達(dá)到210－250m/s。現(xiàn)在有的工件的實際磨削速度可以提高到300m/s。目前正朝著高速度磨削、強(qiáng)力磨削，高速強(qiáng)力磨削力一向發(fā)展。

1高速磨削

高速磨削是指砂輪線速度在45米/秒以上的磨削力一法。高速磨削是提高磨削效率的重要途經(jīng)之一。

1.1 高速磨削的特點：它與普通磨削相比，可以提高生效率1-3倍;由于磨削速度的提高，工件表面在磨粒犁耕后所形成的隆起高度減小，因而使磨削的表面粗糙度減小;砂輪的壽命提高1倍左右;磨削力下降40%左右，加工的精度相應(yīng)也提高。

1.2 高速磨削必須采取的措施：使用高速砂輪;使用高速磨床;采用自動上料、自動檢測裝置以減小輔助時間。

1.3 高速磨削的發(fā)展與應(yīng)用

近年來，國內(nèi)外高速磨床品種已有外圓磨床、曲軸磨床、凸輪磨床，軸承磨床、平面磨床，內(nèi)圓磨床等。工業(yè)發(fā)達(dá)的國家在推廣采用45-60m/s的高速磨削，80－150m/s的高速磨削已在一些國家開始應(yīng)用。我國已生產(chǎn)磨削速度為50－80m/s的外圓磨床、凹輪磨床和軸承磨床等。

目前國外高速磨削采用較多的是軸承行業(yè)磨削軸承環(huán)內(nèi)外溝，在發(fā)動機(jī)行業(yè)高速磨削也得到廣泛應(yīng)用，如，美國AIM公司磨削V8發(fā)動機(jī)曲軸連桿頸用高速磨削，英國的Newall公司高速磨削鍛鋼4拐汽車曲軸。不少國家磨削曲軸還采用多砂輪高速磨削(用三、四個，甚至七、八個砂輪同時磨)，大大提高了磨削效率。

高速磨削對于多數(shù)牌號的鋼材是適用的，但對磨削時易產(chǎn)生裂紋的材料，如欽合金，耐熱合金則不適用。對于某些材料，如，不銹鋼，當(dāng)砂輪線速度高于45m/s時，磨削效率反而下降。

由于高速磨削對機(jī)床、砂輪、冷卻和安全技術(shù)力一面都有特殊要求，這將增加機(jī)床成本。因此，目前高速磨削還只是在少數(shù)工件上使用。

2強(qiáng)力磨削

強(qiáng)力磨削是指大進(jìn)給量或大磨削深度，以提高金屬去除率的力一法。

2.1主要特點：它可以代替一部分車削、銑削和刨削等;強(qiáng)力磨削應(yīng)用適當(dāng)時，可以直接從毛坯磨成成品，粗精加工一次完成;加工效率可提高4－5倍;可以減少加工設(shè)備，節(jié)省由于不同加工工序所需要的裝卸調(diào)整等輔助時間;它不受工件表面條件(如銹、硬點、斷續(xù)表面等)以及材料硬度，韌性的限制;加工精度和表面粗糙度小。

2.2 強(qiáng)力磨削的應(yīng)用

目前國內(nèi)外強(qiáng)力磨削已應(yīng)用到平面磨、外圓磨等磨床上。強(qiáng)力磨削采用較多的是主軸圓臺平面磨床。切入式外用圓磨床及端面外圓磨床。磨床功率73.5－110.3kW；主軸平面磨床最大功率為220.5kW，可能出現(xiàn)730kW的機(jī)床，生產(chǎn)率達(dá)到500－600cm /min,每小進(jìn)金屬切除率（270-320）kg，一次切深最大可達(dá)37mm。

強(qiáng)力磨削在兵器工業(yè)中也得到了廣泛的應(yīng)用。美國的M60A1中型坦克車體兩側(cè)安裝12個扭力軸的傾斜基面是與車體底部澆濤在一起的，用一般切削力一法難以加工，采用強(qiáng)力磨削解決了加工困難，是用兩合Merairg強(qiáng)力磨床同時在兩側(cè)加工，去除余量為6.35mm，每臺磨床功率為110.25kW，采用直徑為762mm，厚度為203mm的多級砂輪。

美國華特弗里特兵工廠加工105mm坦克加農(nóng)炮的炮門握柄采用強(qiáng)力磨削，毛坯是4340炮鋼(即40GNiMoA)，硬度HKC42，以前采用普通車削、切檀和磨削加工，需要分五次加工，時間為75min，現(xiàn)在用強(qiáng)力磨削一次加工完成，時間只需7-l0min；175mm野戰(zhàn)炮的緊塞軸用力磨削加工，毛坯為4340鋼鍛體，一般加工力一法需車直徑、車檀和倒角，時間為3小時巧分鐘，改用強(qiáng)力磨削只需40min，磨削時所采用的砂輪線速度為38m/s。

3高速強(qiáng)力磨削

這是具有上述兩種磨削特點的方法

3.1高速強(qiáng)力磨削的應(yīng)用

可用于磨削外圓及平面，主要是用切入式磨削法磨削圓柱形零件外圓型面、溝槽、多直徑臺階。可將一般車削及磨削工序合并為一道工序。工件的余量一般在1.3－2.5mm，表面粗糙度Ra為超過6.3微分，精度不超過±0.076mm。目前高速強(qiáng)力磨削已在生產(chǎn)中得到一些應(yīng)用。例如:磨削汽車齒輪軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、萬向節(jié)及耐熱合金透平葉片根部榫齒輪等。

上述高速磨削及強(qiáng)力磨削多在精密鑄造，鍛件的大批量生產(chǎn)或中小批類似零件生產(chǎn)和自動化程度較高的機(jī)床上推廣使用。

3.2高速強(qiáng)力磨削的不是及其解決的措施

由于磨削速提高，功能增大，出現(xiàn)了振動加劇，熱量增加等問題，?？刹捎孟铝写胧﹣斫鉀Q。

(1)砂輪力一面主要是提高強(qiáng)度。①采用細(xì)粒度磨料;②采用結(jié)合性能強(qiáng)的結(jié)合劑，如，加硼陶瓷結(jié)合劑，硼玻璃結(jié)合劑等;③采用中心孔局部增強(qiáng)砂輪或改變砂輪結(jié)構(gòu)，如，無中心孔砂輪和砂瓦組合砂輪。立力一氮化硼砂輪已有應(yīng)用。砂輪修整多采用金剛石滾輪。

(2)機(jī)床力一面主要是加強(qiáng)剛性。采用靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌、改進(jìn)主軸和床身剛性，采用砂輪平衡和自動平衡裝置。

(3)冷卻力一面。為了粉碎氣流采用特殊冷卻噴咀，使氣流產(chǎn)生偏析;采用高壓冷卻，增加冷卻液流量和容量。研究新成份油劑冷卻或在水劑中加入添加劑以提高冷卻效果。

(4)安全防護(hù)力一面普遍是加厚砂輪罩殼厚度，采用半封閉或全封閉罩殼，罩殼內(nèi)填充塑料，橡膠襯墊，采用自動關(guān)閉砂輪罩殼等。

4 結(jié)束語

總之，高速及強(qiáng)力磨削作為一項新興的加工工藝，其發(fā)展歷史還很短暫，涉及到的相關(guān)技術(shù)還較多，存在的難題也較多。但相信在廣大科技人員的不斷探討、研究之下，高速及強(qiáng)力磨削高效率的新興機(jī)械加工工藝會日益完善，必將廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。