高速強力磨削在機械加工中的應用

韓壽權

摘要：高速及強力磨削是在現代機械制造中發展起來的一項先進加工工藝。在保證零件加工質量的前提下，提高了生產率，降低了生產成本，是國內外現代機械加工工藝的主要發展方面方向之一。

關鍵詞：高速磨削；強力磨削；磨削效率

高效率是國內外機械加工的主要發展方向之一。提高效率的重要方法，是提高切削，磨削速度及增大進給量。目前高速磨削已廣泛應用于生產，普遍認為50－80m/s的高速磨削是經濟可行的。最高磨削速度已達到120m/s，試驗室的速度已達到210－250m/s。現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、強力磨削，高速強力磨削力一向發展。

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 高速磨削的發展與應用

近年來，國內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，內圓磨床等。工業發達的國家在推廣采用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用。我國已生產磨削速度為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磨削軸承環內外溝，在發動機行業高速磨削也得到廣泛應用，如，美國AIM公司磨削V8發動機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。

高速磨削對于多數牌號的鋼材是適用的，但對磨削時易產生裂紋的材料，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。

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

2強力磨削

強力磨削是指大進給量或大磨削深度，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;強力磨削應用適當時，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;可以減少加工設備，節省由于不同加工工序所需要的裝卸調整等輔助時間;它不受工件表面條件(如銹、硬點、斷續表面等)以及材料硬度，韌性的限制;加工精度和表面粗糙度小。

2.2 強力磨削的應用

目前國內外強力磨削已應用到平面磨、外圓磨等磨床上。強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730kW的機床，生產率達到500－600cm /min,每小進金屬切除率（270-320）kg，一次切深最大可達37mm。

強力磨削在兵器工業中也得到了廣泛的應用。美國的M60A1中型坦克車體兩側安裝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，采用強力磨削解決了加工困難，是用兩合Merairg強力磨床同時在兩側加工，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坦克加農炮的炮門握柄采用強力磨削，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，現在用強力磨削一次加工完成，時間只需7-l0min；175mm野戰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高速強力磨削

這是具有上述兩種磨削特點的方法

3.1高速強力磨削的應用

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。目前高速強力磨削已在生產中得到一些應用。例如:磨削汽車齒輪軸、轉向節、萬向節及耐熱合金透平葉片根部榫齒輪等。

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

3.2高速強力磨削的不是及其解決的措施

由于磨削速提高，功能增大，出現了振動加劇，熱量增加等問題，常可采用下列措施來解決。

(1)砂輪力一面主要是提高強度。①采用細粒度磨料;②采用結合性能強的結合劑，如，加硼陶瓷結合劑，硼玻璃結合劑等;③采用中心孔局部增強砂輪或改變砂輪結構，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用。砂輪修整多采用金剛石滾輪。

(2)機床力一面主要是加強剛性。采用靜壓軸承、靜壓導軌、改進主軸和床身剛性，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，罩殼內填充塑料，橡膠襯墊，采用自動關閉砂輪罩殼等。

4 結束語

總之，高速及強力磨削作為一項新興的加工工藝，其發展歷史還很短暫，涉及到的相關技術還較多，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，高速及強力磨削高效率的新興機械加工工藝會日益完善，必將廣泛地應用于生產實踐中。