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高速磨削工艺特点及其发展现状 Ⅰ相关概念 磨削定义： 通常所说的“磨削”主要是指用砂轮或砂带进行去除材料加工的工艺方法，它是应用广泛的高效精密的终加工工艺方法。 所属范畴： 先进制造技术 →先进加工技术→去除加工→力学加工 分类： 普通磨削 V＜45m/s 高速磨削 45m/s＜V＜150m/s 超高速磨削 V＞150m/s Ⅱ工艺特点 一、磨削机理 ①在高速超高速磨削加工过程中，在保持其它参数不变的条件下，随着砂轮速度的大幅度提高，单位时间内磨削区的磨粒数增加，每个磨粒切下的磨屑厚度变小，导致每个磨粒承受的磨削力大大变小，总磨削力也大大降低。 ②超高速磨削时，由于磨削速度很高，单个磨屑的形成时间极短。在极短的时间内完成的磨屑的高应变率(可近似认为等于磨削速度) 形成过程与普通磨削有很大的差别，表现为工件表面的弹性变形层变浅，磨削沟痕两侧因塑性流动而形成的隆起高度变小，磨屑形成过程中的耕犁和滑擦距离变小，工件表面层硬化及残余应力倾向减小。 ③此外，超高速磨削时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，加上应变率响应的温度滞后的影响，会使工件表面磨削温度有所降低，因而能越过容易发生磨削烧伤的区域，而极大扩展了磨削工艺参数的应用范围。 二、高速磨削的加工特点 (5)磨削温度低。超高速磨削中磨削热传入工件的比率减小，使工件表面磨削温度降低，能越过容易发生热损伤的区域，受力受热变质层减薄，具有更好的表面完整性。使用CBN 砂轮200 m/ s 超高速磨削钢件的表面残余应力层深度不足10微米。从而极大地扩展了磨削工艺参数地应用范围. (6)充分利用和发挥了超硬磨料的高硬度和高耐磨性的优异性能。电镀和钎焊单层超硬磨料砂轮是超高速磨削首选的磨具，特别是高温钎焊金属结合剂砂轮，磨削力及温度更低，是目前超高速磨削新型砂轮. (7)具有巨大的经济效益和社会效益，并具有广阔的绿色特性。 高速超高速磨削加工能有效地缩短加工时间，提高劳动生产率，减少能源的消耗和噪声的污染。因超高速磨削热的70%被磨屑所带走，所以加工表面的温度相对低，所需磨削液的流量和压力可相对减少，使冷却液的需求量减少，能量需求减少，污染减少。 三、技术支持 由于高速磨削砂轮转速极高，对机床功率及性能、砂轮强 度、振动、平衡、气流扰动、安全防护和冷却液注入等工 艺措施提出了特殊要求。因此，与其相关的关键技术有： 机电动平衡系统 （2）高速磨削砂轮 ①砂轮基体（满足通用化，降低连接处应力，满足磨削时的强度和刚度要求） ②锋利（也就是说，磨粒突出高度要大，以便能容纳大量的长切屑，一般采用电镀结合砂轮） ③结合剂必须具有很高的耐磨性，以减少砂轮的磨损。（电镀结合砂轮，多孔陶瓷结合剂砂轮） 高速磨削砂轮 （3）冷却润滑系统 冷却润滑系统由冷却润滑液、泵、过滤器等组成，对高精度磨削还需有温度控制系统以确保冷却润滑液的温度恒定。 冷却润滑液必须完成润滑、冷却、清洗砂轮和传送切屑四大任务。故它必须满足以下的技术要求： ①较高的热容量和导热率，以提高冷却率 ②能承受较高的压力 ③良好的过滤性能，防腐蚀性和附着力 ④较高的稳定性，不起泡，不变色 ⑤对健康无害，易于清洗 ⑥有利于环境保护，易于处理。 （4）磨削状态检测及数控技术 Ⅲ高速磨削的发展现状 一、目前高速磨削的应用主要有三个方面： （1）高速高效深磨（起源于德国） 以砂轮高速（＞150m/s）、高进给速度（0.5～10m/min）和大切深（0.1～30mm）为主要特征的高效深磨技术是高速磨削在高效加工方面的必威体育精装版应用。 （2）高速精密磨削 高速精密磨削在日本应用最为广泛。因为日本的高速磨削主要不是以获得高生产率为目的，而是对磨削过程的综合性能（如加工精度和表面质量）更感兴趣，它的磨削效率普遍地维持60mm3/mm.s以下，这是与欧洲高速磨削高效深磨工艺的显著差别。 （3）难磨材料的高速磨削 利用高速磨削实现对硬脆材料（工程陶瓷及光学透镜等）的高性能加工是高速磨削领域的一个重要组成部分。 二、高速磨削继续发展所要做的技术突破 欲将磨削速度进一步提高，目前仍受许多因素的限制，要想充分发挥高速磨削的优势，必须从制约切削速度的各个方面进行研究。 （1）发展高功率高速主轴 关键在于开发大功率高速主轴。 （2） 研制适应高速磨削的新颖砂