机械制造技术基础第3版_超高速磨削技术在机械制造中的分析

　　【摘 要】随着科学技术不断发展与进步，为了提高机械制造的质量与效率，我国已经逐渐引进了超高速磨削技术。随着这些年的应用逐渐增加，超高速磨削技术在机械制造中的应用经验越来越丰富。本文首先概述了超高速磨削技术，对其原理及优势等进行了分析，然后就其在机械制造中的应用进行了详细分析。
　　【关键词】超高速；磨削技术；机械制造
　　1.超高速磨削技术概述
　　1.1技术分析
　　超高速磨削技术属于超高速加工技术中主要的一种，而超高速加工技术指的是利用超硬材料的刃具，通过提高其切削速度与进给速度来实现材料加工精度、切除率及加工质量提高的一种技术。就目前来看，超高速加工切削速度往往随着不同的材料及切削方式而不同。
　　超高速加工技术包括了很多方面，比如说超高速进给单元制造技术、超高速加工用刀具制造技术、超高速切削与磨削机理研究等，其在我国制造业中的应用越来越深入。其中，最为先进的一种技术为超高速磨削技术。
　　1.2磨削技术原理
　　在高速或超高速磨削加工中，其余参数保证不便的情况下，砂轮速度大幅度提高，单位时间中磨削区产生的磨粒数就会增加，而磨粒切下之后的磨屑厚度则会相应减小，这样就会使得每颗磨粒被切削后厚度也会变薄。加之在超高速磨削过程中，磨速极高，每颗磨粒形成时间十分短，在上述情况下，每颗磨粒承受的磨削力则会大大减小，使得总磨削力大大降低。这样，短暂的时间内所形成的高应变率往往与普通磨削之间有着天壤之别，主要表现在磨削工件表面时，弹性变形层会逐渐变浅，而磨削沟痕的两侧因为塑性流动而产生的隆起高度会降低。当然，由于上述机理作用，也会使得磨屑形成中的滑擦距离变小，工件表面层的残余及硬化应力倾向也会逐渐减小。
　　1.3超高速磨削技术优势
　　就目前我国使用超高速磨削技术相关经验效率来看，其主要有以下几个方面的优势：
　　1.3.1磨削效率得到了大大的提升。
　　1.3.2磨削力得到了明显的降低，同时零件加工的精度也得到了一定的提高。
　　1.3.3砂轮的耐用度得到了提高，从而延长了机械的使用寿命。
　　1.3.4加工工件的表面粗糙度得到了有效控制，使得工件表面更加光滑。
　　1.3.5实现了对硬脆材质的延性域磨削，并且对于一些难磨与高塑性材料也有很好的磨削效果。
　　1.3.6为我国机械制造带来了巨大的经济效益。
　　2.超高速磨削技术在机械制造中的应用分析
　　超高速磨削技术在机械制造中的应用主要有以下三个方面的内容：
　　2.1超高速外圆磨削
　　为了减少磨削表面的粗糙度，就需要提高砂轮的速度，这样对于实现高速精密磨削也有着十分良好的效果。超高速外圆磨削磨削技术在机械制造中的应用采用的是速度达到了150～200m/s以上的砂轮或者CBN砂轮，同时还对其配置了高性能的CNC系统与密度极高的微进给机构。超高速外圆磨削主要应用在主轴与曲轴等零件的外圆回转表面，在这些地方进行超高速精密磨削加工，能够有效保证高精度的加工质量，同时也能使得加工效率得到较高提升。
　　就当前来看，这种技术在日本已经广泛应用在了汽车工业制造中。比如说，丰田工机株式会社GSH63B型CNC超高速外圆磨床，用其可以对5mm的球墨铸铁凸轮轴进行磨削加工，并且比磨除率能达到175mm/（s·mm），同时其砂轮磨削比也能达到33500。我们将表面的粗糙度为3微米作为上限，当砂轮经过了一次修正之后，一般能够连续磨削大约60个工件，在磨削之后表面往往会呈现一种残余压应力，而且其能从毛坯产品直接磨削为成品。这在很大程度上减少了车工序以及工序之间的周转。
　　2.2高效深切磨削
　　高效深切磨削是这些年才发展起来的，这种技术集砂轮高速度、高进给速度为一体，实现了磨削技术的高速与高效。相关资料显示，高效深切磨削的概念是由德国一所大学的教授（Bremen大学的Werner）提出来的，并于1980年创立了这个词语的具体概念。目前，这种技术在欧洲大部分制造企业中都有十分广泛的应用，并且其技术水平明显处于世界领先水平。机械制造中使用这种技术，其实可以这样来看待，其属于缓进给磨削与超高速磨削的有机结合，但是其与普通的磨削技术有着一个很明显的不同，这种技术的高效深磨一般通过一个磨削过程就可以完成多个工序（车、铣、磨等）组合起来的粗精加工过程，并且其金属去除率远远高于这些普通磨削工艺，相关研究表明其磨除率要高于普通磨削约100～1000倍。
　　2.3难加工及硬脆材料超高速磨削
　　人类进入二十一世纪之后，现代高科技技术与产业化得到了前所未有的发展，比如说功能陶瓷、工程陶瓷、红蓝宝石及单晶硅等脆性材料得到了普遍使用。大量实践证明，采用普通或者传统的磨削手段往往不能处理这些脆性材料，只有超高速（超硬磨料）条件下才有可能实现上述材料的磨削加工。普通磨削，磨粒浸入工件一般较深，磨屑的主料脆性断裂形式完成，而超高速磨削技术的加入，就会增加单位磨削时间里的磨粒数，而单个磨粒切削厚度极薄，很容易造成玻璃与陶瓷等硬脆材料在加工时的塑性变形出现磨屑，这种情况下其磨削效率与质量就会大幅度提高。比如说利用金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷，其磨削速度能达到160m/s，而实际的磨削效率比普通的80m/s提高了一倍，而砂轮的使用寿命也会相应提高。
　　3.结语
　　随着我国科研工作逐渐深入，超高速磨削技术在我国机械制造中的应用已经逐渐被重视，并且取得的效果也越来越好。但是，由于这种技术有着高要求，所以要想使得其更加广泛与普遍，还需要进行不断探索与研究。
　　【参考文献】
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　　[3]李云艳.浅谈机械制造领域中的超高速磨削技术[J].中国科技纵横，2012，（5）：61-61.

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