超高速磨削技術在機械制造領域中的應用探析

賀本濤

摘 要：對于機械制造行業來講，當前普遍使用超高速磨削工藝。文章具體的分析了此技術的現狀以及歷史和它的具體特征等。并論述了此技術在當前的機械制造行業中的應用情況。

關鍵詞：超高速磨削；機械制造；應用探析

很多國家都非常的關注高速磨削工藝在機械生產行業中的應用情況，我們國家這種技術在行業中的應用還處在開始時期，必須積極的強化研究力度，才可以切實的帶動技術的發展，帶動機械生產活動的進步。

1 超高速磨削技術的應用原理和優越性

1.1 高速磨削技術的應用原理

在機械制造加工中，超高速磨削的應用前提和基礎為各項技術參數固定不變，當砂輪的轉動速度不斷提高時，在固定時間段內的磨削區含有的磨削粒的數量不斷增多，從而讓磨粒在轉動時可以切出厚度不一的磨屑，超高速磨削技術還可以將被切下的磨屑變薄，因此每顆磨粒所承擔的磨削力就會逐漸遞減，而整體磨削力就會在這一過程中降低。超高速磨削技術會使磨削的速度保持在高水平，減少每個磨屑的形成時間。

1.2 高速磨削技術優越性

第一，能夠明顯的提升效率。通過使用該項技術，能夠保證我們在較短的時間內獲得較多的磨粒，假如這些磨粒的磨削均值和通常情況下的數值相同，此時就能夠明顯的提升磨粒的迸給總數，使得磨除的規模變大，明顯的提升功效，降低設備的工作量。

第二，能夠弱化磨削力，切實的提升零件的精確度。如果磨粒的迸給數不發生變化的話，該項技術能夠把磨屑變薄，進而能夠明顯的提升精確性，以沖擊成屑理論來看，若磨削的速度設在為180～220米/s的范圍時，此時的磨削狀態會在短時間內從固體形態變為液體形態，由此可以得知為何磨削力能夠在短時間內下降了。

第三，增加砂輪的使用時間，確保其持久耐用。當我們使用該項工藝的時候，每一個磨粒的負荷會變低，此時它的工作時間就明顯增加了。通過分析可以發現，假如金屬的切除條件相同的話，使用該項工藝的砂輪較之于使用一般工藝的砂輪的使用時間會增加八倍之多。

第四，確保工件的光潔性非常好。可以確保零件表層的粗糙性變低，獲得非常好的表面，在不考慮別的要素的前提下，如果磨削的速率很快的話，零件的表層就會很光滑，它的粗糙性就變低。

第五，提升工件的應用性能。通過使用該工藝可以將那些原本無法有效處理的硬脆物質處理好，該項工藝處理之后的碎屑的厚度很小。當它的厚度較小的時候，材料就會呈現出流動的形態。所以，像是玻璃之類的材料完全能夠通過變形而獲取磨屑。除此之外，它還能夠降低零件燒傷的幾率，還可以得到有較高的殘存力的產品，此時零件能夠有效的應對疲勞，增加使用時間。

2 磨削技術的發展歷程及現狀探析

通過分析我們發現磨削加工工藝在很多國家都有使用，它的發展歷史非常久遠。目前很多國家都在積極的研究超高速磨削工藝，目的是為了提升工作效率，不過它存在的問題也很多。一旦磨削的轉動速率很快的話，就會形成很高的溫度，此時零件的外層和砂輪等就會被損毀，這時就起到了反作用。

我國的磨削技術起步較晚，上個世紀70年代，鄭州磨削研究所、第一汽車制造廠等均進行了50～60米/s的磨削實驗，接著高速磨削實驗在湖南大學成功進行，80年代初，東北大學進行了速度達到80m/s的高速磨削實驗，90年代進行了速度達到200m/s的超高速磨削技術研究。現在，東北大學率先成功研制200m/s的超高速磨床，一直到現在為止，我們國家還在積極的開展與之相關的研究工作。

3 超高速磨削技術的應用

3.1 高效深磨技術

在提高磨削生產率方面，較為典型的應用技術即是高效深磨的磨削技術。近年來，高效深磨技術已經成為集進給速度高、砂輪轉速快以及大切深等特性于一體的快速磨削技術。和常見的磨削工藝比對來看，這種技術可以在提升效率的保證品質。它是將超高速磨削工藝和緩進給工藝高度融合到一起，和一般的磨削工藝有較大的差別。它首先通過磨削的過程來完成由磨、車、銑等工序結合而成的機械精加工過程，以此來收獲普通磨削技術相當的表面質量以及比常用磨削加工技術更高的工件磨除率。通常情況下，高效磨深技術的磨削速度一般保持在60～250m/s范圍內。常使用陶瓷結構的劑砂輪，當磨削速度為120m/s時，其磨除率超出了一般磨削技術的100～1000倍，較之銑削和車削高出5～20倍左右。

3.2 超高速的精密磨削技術

通過不斷的分析發現，要想將減少零件的塑性變形現象的發生幾率，可適當提升砂輪的工作速率。在國外的很多地方，早就開始使用超高速磨削工藝，不過它們在使用該項工藝的時候，將重點放到了提升工件的品質以及磨削的精確性上面，沒有重視工作效率的提升。超高速的精密磨削技術通常使用修整精密的精細磨具，在潔凈的環境中采用超高速的精密磨床，使用亞米級之下的切深獲取亞米級的精度尺寸。精細磨削的主要方式是利用微細磨料加工磨具。超精密的鏡面磨削結合劑砂輪采用的是平均粒徑低于4納米的金剛石磨粒。金剛石砂輪的磨削和光整過程都是在相同的裝置里完成，這一技術可以使硅片的平面度小于0.2-0.3納米，表層的粗糙指數不超過一納米，可以確保加工物質的表面品質良好。

3.3 難磨材料的超高速磨削技術

通過分析可以得知難以磨削的材料的特點有如下的一些：硬度大，導熱能力不高，碎屑容易粘附，而且韌性很大。在加工的時候這種材料會出現很多的問題，像是變形以及裂縫和效率不高等。目前西方國家在這方面做了很多的研究，通過實踐工作得知，難以磨削材料的難磨問題的形成原因主要是材料本身的化學反應比較強烈，會使得砂輪快速堵塞，但溫度比較高的時候，材料的化學反應就會相應的劇烈一些。在工作中使用超高速磨削工藝可以確保碎屑的厚度小，因此可以很好的解決難磨物質的磨削難題。

3.4 具有綠色特性的高速磨削

該技術具有非常明顯的綠色特征。這種特征的形成主要有如下四方面的原因。首先，它能夠縮短設備的生產時間，減少耗能。其次，該技術能夠確保部件的表面品質良好，減輕砂輪磨損程度，增加使用時間，降低生產費用，進而可以更好的使用資源。第三，因為它的加工效率非常高，能夠降低人員和機械等的投資數，降低設備的耗損。確保加工工藝呈現出綠色化的特征。最后，該技術生成的大約百分之七十的熱被碎屑帶走，所以加工件的表層氣溫不是很高，用來磨削的液體的壓力以及流量等變低，用來冷卻的液體的用量也變少了，降低了對能源的使用量，最終實現了降低污染現象發生幾率的目的。

4 結束語

通過上文的分析可以得知，超高速磨削工藝的優點非常多，它能夠提升零件的品質，提升磨削的速率，而且能夠在很大程度上確保部件的表層有非常好的光潔性，特別是對那些難以磨削的材料這種優點更加的明顯，是當前時期非常優秀的一種設備加工工藝。最近幾年，我們國家在機械生產領域中普遍應用此工藝，獲得的成就非常顯著，不過由于該項技術在我們國家的發展時期較晚，和其他國家相比來看還是有一定的差距的。我們堅信在廣大同行的努力之下，這項技術一定能夠在我們國家的機械生產領域發揮更大的效益。

參考文獻

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