難加工材料的磨削加工

趙軼 宋萬萬

摘 要：近年來，隨著科技的快速發展，世界各國在航空領域都得到了快速發展。鈦合金等一系列具有高耐溫性、耐腐蝕性以及高硬度和強度的合金材料被廣泛應用在航空航天工業中，但是應用何種方法對其進行加工成為了當前機械加工領域所急需解決的問題。本文主要是以難加工材料磨削的特點為基礎對難加工材料的磨削技術進行了研究和探討，以期為難加工材料的磨削加工提供理論支持和參考。

關鍵詞：難加工材料；磨削加工；航空航天

中圖分類號：TG14 文獻標志碼：A

隨著科技的進步和發展，人們對于機械產品的質量和精度要求也在逐漸提升，而機器零件越來越復雜的服役環境，如高溫、腐蝕和高荷載等狀況也對材料的性能和質量提出了更高的要求，許多抗高溫、耐腐蝕、耐應力沖擊和耐摩擦的新型材料被開發出來并廣泛應用于航空航天、航海、汽車、化工以及軍工等行業中。但是，由于材料自身性能的特殊性，使得材料本身在加工時不易加工，甚至在加工時容易出現斷裂或者燒傷等狀況的出現，這些情況都容易降低材料的表面質量和精度，對產品的整體使用性能產生影響，同時也會對加工刀具、砂輪以及車床產生影響。本文主要是從磨削加工材料的特點出發，從不同的磨削加工方法和特征來對難加工材料的磨削加工進行了分析和探討。

1 難加工材料精密磨削的特點

1.1 磨削溫度高、力度大

工業中常見的難加工材料有鈦合金和其他硬質合金等材料，因這些材料具有耐高溫、耐腐蝕、抗沖擊以及耐摩擦等性能而得到廣泛的應用，對于這些材料而言，若磨削加工時的力不夠時就會導致磨削加工材料的形狀精度和尺寸精度無法得到保障。通過對難加工材料實際加工研究后發現，難加工材料在加工過程中由于摩擦所產生的熱量較普通材料較大，這主要是由于難加工材料的導熱性能一般不好，且其磨削加工所需力較大，也就導致工件加工面所受到的摩擦力也較大，較高的磨削溫度和磨削力容易導致工件加工面出現灼燒或者剮蹭等影響工件表面質量等現象的發生。這兩個問題是難加工材料磨削加工的主要問題，若在工程實踐中不想辦法解決這兩個問題，就會導致所加工工件的質量和性能達不到設計要求。因此，在實際生產中要將難加工材料的加工難度和加工復雜性考慮在內，以保證材料能夠順利加工和成型。研究發現，磨削溫度過高時容易導致一些難加工材料的氧化，難加工材料氧化后其氧化層的硬度比較大，這將對工件的生產產生更大的阻礙。

1.2 磨削設備的磨損

在對難加工材料進行磨削加工時，一般采用高強度的材料作為磨粒來完成材料的加工。但是，由于難加工材料在加工過程中要盡可能的減少停頓時間，所以磨削設備在尺寸工作后必然會出現磨損等現象的發生。如何減少磨削設備的磨損量和磨損程度是當前機械加工行業亟待解決的問題，實際生產中往往采用加大磨削設備和難加工材料之間的加工縫隙來減少磨削設備的磨損，若無預留加工縫隙或者加工縫隙過小時就會導致磨削設備以及磨削材料的損害。因此，在工程實踐中要根據實際生產情況對磨削設備和工件的位置以及加工方式進行調整以減少磨削設備和工件的磨損。

1.3 加工硬化嚴重

難加工材料在磨削過程中由于溫度較高而產生塑性變形，其表面的質量較差且表面的加工硬化現象較為嚴重，工件上的加工硬化會隨著工件的進給量而逐漸變大，所以在工程實踐中往往通過控制工件的進給量以及冷卻液等方式來降低工件的加工硬化。在磨削加工過程中，由于難加工材料的表面活性加大，在磨削熱以及空氣的混合作用下，容易產生表面氧化物，表面氧化層的形成容易導致工件表面硬度和強度增加，塑性下降，從而導致磨削所需磨削力增大，導致磨削設備的加速磨損。

2 難加工材料精密磨削技術分析

2.1 緩進給磨削方法

隨著科技的快速發展，磨削加工技術也得到了很大的進步，特別是當前數控機床的應用使得磨削技術得到了質的飛躍。當前，實現磨削加工的方法有很多，其中緩進給磨削方法是其中的一種應用極其廣泛的加工方法。由于難加工材料磨削加工十分困難，所以采用緩進給的方法顧名思義就是提高磨削的吃刀量，放緩刀具的進給速度，這樣就可以加大磨削設備與加工材料之間的接觸面積，從而保證材料的粗糙度和工件的加工質量。緩進給磨削方法的特點主要有以下幾個：

2.1.1 溫度低

由于進給速度較低這樣磨削設備與材料之間的摩擦就會比較小，即產熱較小，從而避免了磨削溫度給工件的表面質量以及使用性能帶來的影響。

2.1.2 磨削力小

由于緩進給磨削方法的加工速度較慢，這樣就可以保證磨削設備在較小的加工力下也能完成磨削加工任務，從而避免了因為磨削力大而導致摩擦力大，工件表面質量差等現象的發生。

2.2 超精密磨削方法

隨著科技的發展以及電子信息行業的迅速崛起，各機械產品制造商對于超精密儀器或者零部件的需求量快速提高，使得機械零部件的加工逐漸向超精密和復雜等方向轉變，如我們生活中常見的手機、平板電腦等都在加工時都需要超精密精工方法的輔助。由于當前電子產品的日漸小巧和功能齊全使得制造業對于超精密加工技術的需求火爆，特別是對于超精密磨削加工方法的需求更大。如現代機械加工生產中常見的砂帶磨削和電解磨削等都統稱為超精密磨削加工。砂帶加工是指根據工件的表面粗糙度和精度要求，利用砂帶完成對加工零部件表面的磨削加工，由于該方法簡便且效率高，而在工業生產中得到廣泛的應用。電解加工是指利用電解法來對工件進行磨削加工，該方法由于對設備的損耗少，且生產效率高，而廣泛應用于機械設備的精密磨削加工。

2.3 高速磨削方法

高速磨削加工方法顧名思義就是進給速度十分快的一種磨削加工方法，是科技發展的產物。高速磨削加工的特點主要體現在以下幾個方面：

2.3.1 速度高

磨削速度高就能夠較好的避免磨粒與工件之間的摩擦，從而在很大程度上減輕了磨削設備的耗損。

2.3.2 效率高

由于科技進步，高速磨削加工可以在保證工件加工質量的同時盡可能的提高工件的加工速度，有利于縮短難加工材料的加工時間，提高企業的生產效率和收益。

2.3.3 設備的磨損低

由于高速磨削加工方法中工件與磨削設備的接觸加工時間較短，所以對于設備的磨損較低。通過對我國高精密磨床的研究和調查發現，當前我國高速磨床的加工手段以及主機的制造性能與美日等發達國家相比不高，這不利于我國高精密磨削加工的發展。因此，當前我國高速磨削設備大都采用國外進口的方式。

隨著科技的快速發展以及難加工材料在航空航天等行業應用量的不斷提升，磨削技術逐漸成為了機械加工行業中一項必不可少的產品加工方法。而隨著電子計算機以及其他電子產品的蓬勃發展，超精密零部件的需求量猛增，其超精密磨削加工技術也逐漸代替傳統的加工方法成為磨削加工技術中的一種新興的加工技術。本文主要是以難加工材料磨削的特點為基礎對難加工材料的磨削技術以及超精密磨削技術進行了研究和探討，以期為難加工材料的磨削加工提供理論支持和參考。

參考文獻

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