超高速磨削技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著社會(huì)不斷發(fā)展對(duì)機(jī)械制造提出的更高要求，超高速磨削技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，其具備卓越的加工技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)各種難磨材料的切削，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。文章基于此圍繞超高速磨削技術(shù)開(kāi)展探討，分析高速磨削技術(shù)的特點(diǎn)以及優(yōu)越性，旨在深化超高速磨削技術(shù)的認(rèn)識(shí)，并為今后相關(guān)工作提供參考建議。

關(guān)鍵詞：超高速磨削技術(shù)；機(jī)械制造；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TG5806 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）6-0040-01

超高速磨削技術(shù)是指砂輪線的運(yùn)行速率不低于150 m/s的磨削技術(shù)，相比45 m/s的高速磨削技術(shù)具有更優(yōu)異的磨削效率，但是當(dāng)前一般的機(jī)械生產(chǎn)加工不會(huì)超過(guò)45 m/s，因此高速磨削技術(shù)的應(yīng)用更為普遍，只有當(dāng)設(shè)計(jì)一些特殊的難磨材料時(shí)，才會(huì)選擇超高速磨削技術(shù)。相比外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的超高速磨削技術(shù)起步較晚，因此還不夠成熟，在未來(lái)的不斷實(shí)踐中應(yīng)該進(jìn)一步發(fā)揮超高速磨削技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1 超高速磨削技術(shù)的工作原理

超高速磨削技術(shù)的基本前提是參數(shù)保持固定值，砂輪在運(yùn)行過(guò)程中其速率會(huì)不斷加快，從而使磨削粒的數(shù)量持續(xù)累積，利用磨削粒來(lái)實(shí)現(xiàn)磨削厚度的控制，除此之外超高速磨削技術(shù)還能夠打薄磨屑的厚度，降低單個(gè)磨粒的磨削力，在運(yùn)行當(dāng)中使整體的磨削力變低。超高速磨削技術(shù)的本質(zhì)是高速度、高水平，相比一般的高速磨削，其產(chǎn)生單個(gè)磨屑的時(shí)間明顯較少，技術(shù)人員應(yīng)該明了解磨屑的形成時(shí)間不同其高應(yīng)變率也會(huì)出現(xiàn)差異，主要體現(xiàn)在：塑性流動(dòng)環(huán)境中磨削溝痕的凸起高度降低，加工工件的表面的變形輕微，工件表面的硬化程度以及剩余應(yīng)力均下降，磨屑產(chǎn)生時(shí)耕犁以及滑擦的間隔變小。根據(jù)以上性質(zhì)可以得出結(jié)論：超高速磨削技術(shù)使磨粒運(yùn)行速率變高、應(yīng)變率滯后于溫度，同時(shí)進(jìn)給效率上升，能夠?qū)崿F(xiàn)跨域的易燒板塊，拓寬了磨削技術(shù)的參數(shù)變化范疇。

2 超高速磨削技術(shù)的價(jià)值體現(xiàn)

第一，超高速磨削技術(shù)能夠顯著提高磨削效率。在一定的時(shí)間內(nèi)，超高速磨削技術(shù)能夠產(chǎn)生更多的磨粒，當(dāng)磨粒的厚度與常規(guī)磨屑厚度相同，便可以實(shí)現(xiàn)較高的磨粒進(jìn)給量，是磨屑的磨除部分在有限時(shí)間內(nèi)增多，這樣就提高了磨削的效率，能夠避免使用過(guò)多的設(shè)備。

第二，提高工件的精密度。如果磨粒進(jìn)給量穩(wěn)定在固定數(shù)值時(shí)，應(yīng)用超高速磨削技術(shù)能夠切薄磨屑的厚底，這就是使工件的精密度得到了保障，當(dāng)磨屑速度高于180 m/s時(shí)，超高速會(huì)使得磨削的性質(zhì)發(fā)生改變，即轉(zhuǎn)化為液態(tài)，從而降低了磨削力。

第三，使砂輪的使用壽命延長(zhǎng)。如果磨粒在一定時(shí)間內(nèi)承受的負(fù)荷越大，那么其使用時(shí)間就越短，而超高速磨削技術(shù)下的磨粒承受較低的負(fù)荷，因此每個(gè)磨粒的使用時(shí)間得以延長(zhǎng)。當(dāng)工件切除概率基礎(chǔ)基本一致，超高速磨削相比一般磨削技術(shù)的砂輪會(huì)延長(zhǎng)8倍左右的使用壽命，并且速度上升至200 m/s。

第四，保障工件表面的光潔度。由于超高速磨削技術(shù)的運(yùn)行速率快，能夠避免慢速帶來(lái)的工件表面粗糙，使得工件的表面更加光潔、精致，正是因?yàn)槟ハ魉俣仍娇?，工件表面的質(zhì)量才會(huì)得到保障。

第五，由于超高速磨削技術(shù)的磨削速度快，能夠快速實(shí)現(xiàn)特殊硬脆材料的磨削。磨削的厚度越低就能夠使工件的磨削部位處于流動(dòng)狀態(tài)，這對(duì)于硬脆材料是十分關(guān)鍵的，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)玻璃以及陶瓷等材料的磨削，即以塑性變形的方式實(shí)現(xiàn)硬脆材料的表面精度。除此之外超高速磨削技術(shù)能夠防止熱溝區(qū)的影響，從而避免工件出現(xiàn)高溫?zé)齻那闆r，并以工件的殘余應(yīng)力來(lái)提高工件的抗疲勞能力。

3 超高速磨削技術(shù)的具體應(yīng)用

超高速磨削技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在高效率的深磨、難磨材料的磨削、精密磨削等方面，并且其具有綠色化屬性。

首先，高效深磨技術(shù)的磨屑速率超過(guò)120 m/s時(shí)，相比常規(guī)磨屑技術(shù)的磨除率提高了100～1 000倍，正因?yàn)槿绱耍咝钅ゼ夹g(shù)在實(shí)現(xiàn)高水平的磨削率的同時(shí)，能夠產(chǎn)生與常規(guī)磨屑技術(shù)類似的表面粗糙程度，實(shí)現(xiàn)了緩進(jìn)給技術(shù)的融合，其加工方式有明顯的差別，首先融合磨、車、銑等加工流程實(shí)現(xiàn)機(jī)械精加工，最終獲得常規(guī)磨削的工件表面粗糙度，并且獲得一般磨削技術(shù)更加的磨除率。

其次，提高砂輪的運(yùn)轉(zhuǎn)速度能夠控制工件表面凸峰和塑性，由此來(lái)控制工件表面的精密度。這點(diǎn)在日本發(fā)展更為全面，日本相比磨削效率，更加注重工件的表面精密度，例如豐田汽車采用CNC磨削，以高水平軸承實(shí)現(xiàn)汽車工件的柔性加工。當(dāng)然精密磨削技術(shù)需要依靠精密度較高的模具，并且保證生產(chǎn)空間的干凈，切深為亞米級(jí)別從而得到精度的亞米級(jí)。

然后，難磨材料指材料本身具備磨屑易粘、加工過(guò)程硬化、導(dǎo)熱值低、硬度高等特質(zhì)，這些特點(diǎn)使得材料在磨削時(shí)的質(zhì)量保證具有更高難度，常規(guī)磨削技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，如果出現(xiàn)工件燒傷、砂輪損壞、工件裂痕、磨削效率低等問(wèn)題，均無(wú)法保證工件加工質(zhì)量。難磨材料的根本性質(zhì)在于磨削過(guò)程中容易出現(xiàn)較強(qiáng)的、難以控制的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)磨削溫度與化學(xué)材料的親和度呈正比，而超高速磨削技術(shù)能夠有效降低磨屑厚度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)難磨材料的磨削。

最后，高速磨削技術(shù)具備環(huán)保性。主要是因?yàn)椋撼咚倌ハ骷夹g(shù)的磨削時(shí)間短，有效抑制過(guò)多的能源消耗；延長(zhǎng)砂輪的使用壽命，避免設(shè)備更換帶來(lái)的損失；超高速磨削技術(shù)生產(chǎn)效率高，減少了對(duì)人員、設(shè)備的依附力，從而降低生產(chǎn)企業(yè)在此部分的人力、物力投入；超高速磨削技術(shù)能夠及時(shí)排解工件的表層溫度，從而降低冷卻液的使用，間接的節(jié)約了生產(chǎn)成本。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，超高速磨削技術(shù)具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用在機(jī)械制造中不僅可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益。我國(guó)在此方面的研究盡管取得了一定的進(jìn)步，但是相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家還存在差距，這需要技術(shù)人員不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，以節(jié)能環(huán)保為基本前提，不斷實(shí)現(xiàn)超高速磨削技術(shù)更大的使用價(jià)值。

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