超高速磨削技術(shù)探析

宮篤篪

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221003）

超高速磨削技術(shù)探析

宮篤篪

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221003）

超高速加工是一個(gè)相對概念，由于不同加工方式、不同工件材料有不同高速加工范圍，因而很難就超高速加工的切削速度給出一個(gè)確切的定義。概括地說，超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料的刀具與磨具，能可靠地實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動，極大地提高材料切除率，并保證加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)，其切削速度通常比常規(guī)高10倍左右。

超高速磨削；技術(shù)特征；關(guān)鍵技術(shù)?

自20世紀(jì)30年代德國薩洛蒙博士首次提出高速切削概念以來，經(jīng)過20世紀(jì)50年代的機(jī)理與可行性研究，20世紀(jì)70年代的工藝技術(shù)研究，20世紀(jì)80年代全面系統(tǒng)的高速切削技術(shù)研究，到20世紀(jì)90年代后期，商品化高速切削機(jī)床大量涌現(xiàn)；21世紀(jì)初，高速加工技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到普遍應(yīng)用，正成為切削加工的主流技術(shù)。

1 國內(nèi)外高速磨削技術(shù)簡介

在超高速加工技術(shù)中，超硬材料工具是實(shí)現(xiàn)超高速加工的前提和先決條件，超高速磨削技術(shù)是現(xiàn)代超高速加工的工藝方法。

（1）國外磨削技術(shù)的發(fā)展。磨削加工是一種古老而自然的制造技術(shù)，應(yīng)用范圍遍布世界各地，然而磨削速度一直處于低速水平。20世紀(jì)后，為了獲得高加工效率，世界發(fā)達(dá)國家開始嘗試高速磨削技術(shù)，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對超高速加工的研究起步早，水平高。在此項(xiàng)技術(shù)中，處于領(lǐng)先地位的國家主要有德國、日本、美國、意大利等。

（2）我國磨削技術(shù)的發(fā)展情況。超高速磨削技術(shù)在國外發(fā)展十分迅速，在國內(nèi)也引起了高度重視。我國高速磨削起步較晚，近年來，我國在高速、超高速加工的各關(guān)鍵領(lǐng)域（如大功率高速主軸單元、高加減速直線進(jìn)給電機(jī)、陶瓷滾動軸承等方面）也進(jìn)行了較多的研究并有相應(yīng)的研究成果。

2 超高速磨削加工的優(yōu)越性

（1）可以大幅度提高磨削效率。

（2）磨削力小，零件加工精度高。

（3）可以獲得低粗糙度表面。

（4）可大幅度延長砂輪壽命，有助于實(shí)現(xiàn)磨削加工自動化。

（5）可以改善加工表面的完整性。

3 超高速磨削的關(guān)鍵技術(shù)

（1）超高速磨削砂輪。①超高速磨削砂輪的材料。超高速磨削用砂輪應(yīng)具有強(qiáng)度高、抗沖擊強(qiáng)度高、耐熱性好、微破碎性好、雜質(zhì)含量低等優(yōu)點(diǎn)。超高速磨削砂輪可以使用Al2O3、SiC、CBN和金剛石磨料。從超高速磨削的發(fā)展趨勢看，CBN和金剛石砂輪在超高速磨削中所占的比重越來越大；②超高速砂輪的修整。超高速單層電鍍砂輪一般不需修整。特殊情況下利用粗磨粒、低濃度電鍍杯形金剛石高速磨削加工特點(diǎn)修整器對個(gè)別高點(diǎn)進(jìn)行微米級修整。試驗(yàn)表明，當(dāng)修整輪進(jìn)給量在3～5μm時(shí)不僅保證了工件質(zhì)量，而且可以延長砂輪壽命。

（2）超高速主軸和超高速軸承。①超高速電主軸技術(shù)。超高速磨削主要采用大功率超高速電主軸。高速電主軸慣性扭矩小，振動噪聲小，高速性能好，可縮短加減速時(shí)間；②超高速軸承技術(shù)。高速主軸采用的軸承有滾動軸承、氣浮軸承、液體靜壓軸承和磁懸浮軸承幾種形式。目前國外多數(shù)高速磨床采用的是滾動軸承。

4 超高速磨削技術(shù)的應(yīng)用

超高速磨削的應(yīng)用技術(shù)有高效深切磨削、超高速外圓磨削、超高速精密磨削、快速點(diǎn)磨削、硬脆材料及難加工材料超高速磨削等。

（1）超高速外圓磨削。提高砂輪速度有助于減少磨削表面粗糙度，可實(shí)現(xiàn)高效率超高速精密磨削。超高速外圓磨削是使用150～200m/s及以上的砂輪周速和CBN砂輪，配以高性能CNC系統(tǒng)和高精度微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，對主軸、曲軸等零件外圓回轉(zhuǎn)表面進(jìn)行超高速精密磨削加工的方法，它既能夠保證高的加工精度，又可獲得高的加工效率。

（2）快速點(diǎn)磨削（Quick-point Grinding）。快速點(diǎn)磨削集成了超高速磨削、CBN超硬磨料及CNC柔性加工三大先進(jìn)技術(shù)，具有優(yōu)良的加工性能，是超高速磨削技術(shù)在高效率、高柔性和大批量生產(chǎn)高質(zhì)量穩(wěn)定性方面的又一新發(fā)展。既有數(shù)控車削的通用性和高柔性，又有更高的效率和精度，砂輪壽命長，質(zhì)量非常穩(wěn)定，是新一代數(shù)控車削和超高速磨削的極佳結(jié)合，成為超高速磨削的主要技術(shù)形式之一。

5 結(jié)語

超高速磨削是提高磨削效率、降低工件表面粗糙度和提高工件加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)，超高速磨削的最大優(yōu)越性在于能越過磨削“熱溝”的影響，減少傳入工件的磨削熱，從而減少或避免工件表面的磨削“燒傷”，保證工件加工質(zhì)量。

[1]朱從容.超高速磨削及其關(guān)鍵技術(shù)[J].磨床與磨削，2000，（4）.

[2]趙恒華，馮寶富，高貫斌，蔡光起.超高速磨削技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，（6）.

宮篤篪（1969-），男，大學(xué)本科，講師，主要研究方向：機(jī)械制造與自動化。