機械制造領域中的超高速磨削技術應用探討

【摘 要】隨著社會的快速發展與進步，人們對機械制造的要求越來越高，超高速磨削技術得到了普遍的應用，其卓越的加工技術優勢，可以實現各種難磨材料的切削，為我國機械制造行業的發展做出了巨大貢獻。本文主要在分析超高速磨削技術原理與優勢的基礎上，闡述其在機械制造領域中的具體應用。

【關鍵詞】機械制造；超高速磨削技術；原理；優勢；應用

超高速磨削技術指的就是砂輪線運行速率不小于150m/s的磨削技術，與45m/s的磨削技術相較而言，其具有更好的磨削效率，然而，現階段大部分機械生產的磨削速率都不會大于45m/s，所以，高速磨削技術應用更為廣泛，只有在遇到一些特殊難磨材料的時候，才會選擇超高速磨削技術。

1.超高速磨削技術的工作原理與優勢

1.1工作原理

超高速磨削技術的基礎就是保證參數的固定值，在運行過程中，不斷增大砂輪速率，進而持續積累磨削粒數量，對磨削厚度進行控制，與此同時，超高速磨削技術還可以打薄磨屑厚度，減小了單個磨粒磨削力，在運行過程中降低了整體磨削力。超高速磨削技術的本質就是高水平、高速度，和一般高速磨削技術相比，其生產單個磨屑的時間要少一些。

1.2優勢

1.2.1有助于磨削效率的提升

在機械制造領域中應用超高速磨削技術，能夠增加單位時間內產生的磨粒數量，假如每一個磨粒磨除的平均磨屑厚度與一般情況的磨屑水平相同，那么就能夠充分提升磨粒的進給量，在一定程度上，增加了單位時間磨屑的磨除體積，提升了磨削效率，減少了設備使用數量。

1.2.2有助于磨削力降低與零件加工精度的提升

在磨粒進給量不改變的情況下，應用超高速磨削技術能夠削薄磨屑厚度，在一定程度上提高了零件加工精度，從沖擊成屑理論角度分析，如果磨削速度保持在180-220m/s之間，磨削區域的瞬時工作狀態就會由固態轉換成液態，這就是磨削力降低的主要原因。

1.2.3有助于砂輪耐用程度的提升，延長了使用年限

針對這一特性而言，其主要原因就是，每顆磨粒在磨削過程中所承受的負荷較小，進而延長了磨粒工作時間，經過相關驗證，如果金屬切除幾率情況一致，應用超高速磨削技術可以有效延長砂輪使用時間8.5倍，速度由原來的80m/s增加到200m/s。

1.2.4有助于零件光潔度的提升

通過超高速磨削技術的應用，可以有效降低零件表面的粗糙度，提升零件的光潔度，在不受其它因素影響的情況下，磨削速度越快，零件表面光潔度越高，粗糙度越低。

1.2.5有助于工件使用效能的提升

通過此項技術的應用，可以對硬脆材料進行磨削，其磨屑厚度較小，待磨材料會呈現一種流動狀態，所以，陶瓷、玻璃等硬脆材料均可以利用此項技術進行磨削。除此之外，此項技術還可以免受“熱溝”區作用，有效降低了工件表面燒傷幾率，可以制造出具備殘余應力的工件表層，在一定程度上提高了工件的抗疲勞度。

2.超高速磨削技術在機械制造領域中的具體應用

2.1高效深磨技術的應用

在提升磨削生產率方面，最為經典的磨削技術就是高效深磨技術。近些年來，此項技術已經成為了集進給速度高、大切深、砂輪速度快等特性為一體的快速磨削技術。和普通磨削技術相較而言，此項技術可以在提升材料磨削率的同時，還可以保證材料表層的粗糙程度。此項技術是超高度磨削技術和緩進給技術的結合，和一般情況下的磨削技術有著一定的差異，其主要就是利用磨削過程完成機械加工過程，具有更高的工件磨除率。

一般而言，此項技術的磨削速度主要保持在60-250m/s之間。其砂輪材料大部分為陶瓷，當其磨削速度為120m/s的時候，其磨除率是一般磨削技術的100-1000倍，是車削、銑削的5-20倍。如果在進行加工的時候，保證立方氮化硼（CBN）砂輪速度為120m/s的時候，就會保持更高的磨除率。

2.2超高速精密磨削技術的應用

經過有關驗證，要想有效降低工件表面的塑性變形程度與凸峰大小，可以通過增加砂輪速度實現，也可以通過降低磨削表層粗糙度實現。在日本機械制造領域中，超高速精密磨削技術得到了普遍的應用，然而日本對此項技術的研究與使用，不是為了提高機械磨削效率，而是為了提高工件磨削精度與表面質量。比如，日本豐田工機使用數控機床超高速磨床的時候，配置了最為先進的軸承，利用200m/s的轉速對零件展開相應的縱向磨削，以此來實現預期的加工效果。

在應用此項技術的時候，主要就是利用修整精密精細磨具，在較為潔凈的環境中，通過超高速精密磨床，在亞米級的情況進行切深，保證工件具有一定的精度。精細磨削的方式就是利用微細磨料加工磨具。一般而言，超精密鏡面磨削砂輪的平均粒徑小于4nm，其材料為金剛石磨粒。金剛石砂輪的磨削、光整過程主要集中在同一裝置中，此項技術可以是硅片平面度達到0.2-0.3nm，而表面粗糙度可以低于1nm，進而有效提升了工件表面的質量。

2.3難磨材料超高速磨削技術的應用

難磨材料特性主要包括：硬度大、溫度高、導熱系數低、韌性大、具有硬化趨勢、磨削削易粘附等。由此可以看出，在加工難磨材料的時候，非常容易出現變形、裂紋、燒傷、砂輪鈍化、加工效率低、磨削削粘附等問題。國外對此項技術應用進行了深入研究，其結果顯示，難磨材料難磨的原因就是其材料本身具有一定的化學反應能力，非常容易出現砂輪堵塞的情況，而磨削溫度較高，材料親和力較強，在進行磨削的時候，其產生的磨削厚度較小，具有很好的磨削效果。

2.4超高速磨削技術的綠色特性應用

超高速磨削技術具有一定的綠色特性，產生此效果的原因主要包括以下幾點：一是，此項技術能夠有效縮短加工時間，降低能源消耗；二是，此項技術能夠提高工件表面質量，降低砂輪損耗程度，在一定程度上，延長了砂輪的使用年限，節省了機械加工成本；三是，因為此項技術具有較高的加工效率，在一定程度上，減少了人員、設備投入，進而降低了消耗，具有一定的綠色特性；四是，此項技術產生的熱量大部分都會被磨屑帶走，所以，降低了工件表面溫度，同時也減少了磨削液的壓力與流量，并且減少了冷卻液的使用量，降低了生產過程對能量的需求，進而降低了污染程度，實現了一定的綠色效果。

3.結束語

總而言之，在機械制造領域中，超高速磨削技術得到了廣泛的應用，其在提高磨削效率、工件質量等方面有著積極作用，是一種較為先進的機械加工技術。在實際應用中，一定要對其工作原理進行深入分析，結合加工要求，進行全面的應用，保證機械加工質量，同時提高加工效率，實現綠色生產效果。

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