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

賀本濤

摘 要：對于機(jī)械制造行業(yè)來講，當(dāng)前普遍使用超高速磨削工藝。文章具體的分析了此技術(shù)的現(xiàn)狀以及歷史和它的具體特征等。并論述了此技術(shù)在當(dāng)前的機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：超高速磨削；機(jī)械制造；應(yīng)用探析

很多國家都非常的關(guān)注高速磨削工藝在機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用情況，我們國家這種技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用還處在開始時(shí)期，必須積極的強(qiáng)化研究力度，才可以切實(shí)的帶動技術(shù)的發(fā)展，帶動機(jī)械生產(chǎn)活動的進(jìn)步。

1 超高速磨削技術(shù)的應(yīng)用原理和優(yōu)越性

1.1 高速磨削技術(shù)的應(yīng)用原理

在機(jī)械制造加工中，超高速磨削的應(yīng)用前提和基礎(chǔ)為各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)固定不變，當(dāng)砂輪的轉(zhuǎn)動速度不斷提高時(shí)，在固定時(shí)間段內(nèi)的磨削區(qū)含有的磨削粒的數(shù)量不斷增多，從而讓磨粒在轉(zhuǎn)動時(shí)可以切出厚度不一的磨屑，超高速磨削技術(shù)還可以將被切下的磨屑變薄，因此每顆磨粒所承擔(dān)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(shù)會使磨削的速度保持在高水平，減少每個(gè)磨屑的形成時(shí)間。

1.2 高速磨削技術(shù)優(yōu)越性

第一，能夠明顯的提升效率。通過使用該項(xiàng)技術(shù)，能夠保證我們在較短的時(shí)間內(nèi)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(shù)值相同，此時(shí)就能夠明顯的提升磨粒的迸給總數(shù)，使得磨除的規(guī)模變大，明顯的提升功效，降低設(shè)備的工作量。

第二，能夠弱化磨削力，切實(shí)的提升零件的精確度。如果磨粒的迸給數(shù)不發(fā)生變化的話，該項(xiàng)技術(shù)能夠把磨屑變薄，進(jìn)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(shè)在為180～220米/s的范圍時(shí)，此時(shí)的磨削狀態(tài)會在短時(shí)間內(nèi)從固體形態(tài)變?yōu)橐后w形態(tài)，由此可以得知為何磨削力能夠在短時(shí)間內(nèi)下降了。

第三，增加砂輪的使用時(shí)間，確保其持久耐用。當(dāng)我們使用該項(xiàng)工藝的時(shí)候，每一個(gè)磨粒的負(fù)荷會變低，此時(shí)它的工作時(shí)間就明顯增加了。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，假如金屬的切除條件相同的話，使用該項(xiàng)工藝的砂輪較之于使用一般工藝的砂輪的使用時(shí)間會增加八倍之多。

第四，確保工件的光潔性非常好?？梢源_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(yīng)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(zhì)處理好，該項(xiàng)工藝處理之后的碎屑的厚度很小。當(dāng)它的厚度較小的時(shí)候，材料就會呈現(xiàn)出流動的形態(tài)。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(chǎn)品，此時(shí)零件能夠有效的應(yīng)對疲勞，增加使用時(shí)間。

2 磨削技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀探析

通過分析我們發(fā)現(xiàn)磨削加工工藝在很多國家都有使用，它的發(fā)展歷史非常久遠(yuǎn)。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(zhuǎn)動速率很快的話，就會形成很高的溫度，此時(shí)零件的外層和砂輪等就會被損毀，這時(shí)就起到了反作用。

我國的磨削技術(shù)起步較晚，上個(gè)世紀(jì)70年代，鄭州磨削研究所、第一汽車制造廠等均進(jìn)行了50～60米/s的磨削實(shí)驗(yàn)，接著高速磨削實(shí)驗(yàn)在湖南大學(xué)成功進(jìn)行，80年代初，東北大學(xué)進(jìn)行了速度達(dá)到80m/s的高速磨削實(shí)驗(yàn)，90年代進(jìn)行了速度達(dá)到200m/s的超高速磨削技術(shù)研究?，F(xiàn)在，東北大學(xué)率先成功研制200m/s的超高速磨床，一直到現(xiàn)在為止，我們國家還在積極的開展與之相關(guān)的研究工作。

3 超高速磨削技術(shù)的應(yīng)用

3.1 高效深磨技術(shù)

在提高磨削生產(chǎn)率方面，較為典型的應(yīng)用技術(shù)即是高效深磨的磨削技術(shù)。近年來，高效深磨技術(shù)已經(jīng)成為集進(jìn)給速度高、砂輪轉(zhuǎn)速快以及大切深等特性于一體的快速磨削技術(shù)。和常見的磨削工藝比對來看，這種技術(shù)可以在提升效率的保證品質(zhì)。它是將超高速磨削工藝和緩進(jìn)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(jié)合而成的機(jī)械精加工過程，以此來收獲普通磨削技術(shù)相當(dāng)?shù)谋砻尜|(zhì)量以及比常用磨削加工技術(shù)更高的工件磨除率。通常情況下，高效磨深技術(shù)的磨削速度一般保持在60～250m/s范圍內(nèi)。常使用陶瓷結(jié)構(gòu)的劑砂輪，當(dāng)磨削速度為120m/s時(shí)，其磨除率超出了一般磨削技術(shù)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(shù)

通過不斷的分析發(fā)現(xiàn)，要想將減少零件的塑性變形現(xiàn)象的發(fā)生幾率，可適當(dāng)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(xiàng)工藝的時(shí)候，將重點(diǎn)放到了提升工件的品質(zhì)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(shù)通常使用修整精密的精細(xì)磨具，在潔凈的環(huán)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(xì)磨削的主要方式是利用微細(xì)磨料加工磨具。超精密的鏡面磨削結(jié)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(shù)可以使硅片的平面度小于0.2-0.3納米，表層的粗糙指數(shù)不超過一納米，可以確保加工物質(zhì)的表面品質(zhì)良好。

3.3 難磨材料的超高速磨削技術(shù)

通過分析可以得知難以磨削的材料的特點(diǎn)有如下的一些：硬度大，導(dǎo)熱能力不高，碎屑容易粘附，而且韌性很大。在加工的時(shí)候這種材料會出現(xiàn)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(shí)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(xué)反應(yīng)比較強(qiáng)烈，會使得砂輪快速堵塞，但溫度比較高的時(shí)候，材料的化學(xué)反應(yīng)就會相應(yīng)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(zhì)的磨削難題。

3.4 具有綠色特性的高速磨削

該技術(shù)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(shè)備的生產(chǎn)時(shí)間，減少耗能。其次，該技術(shù)能夠確保部件的表面品質(zhì)良好，減輕砂輪磨損程度，增加使用時(shí)間，降低生產(chǎn)費(fèi)用，進(jìn)而可以更好的使用資源。第三，因?yàn)樗募庸ば史浅８撸軌蚪档腿藛T和機(jī)械等的投資數(shù)，降低設(shè)備的耗損。確保加工工藝呈現(xiàn)出綠色化的特征。最后，該技術(shù)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(shí)現(xiàn)了降低污染現(xiàn)象發(fā)生幾率的目的。

4 結(jié)束語

通過上文的分析可以得知，超高速磨削工藝的優(yōu)點(diǎn)非常多，它能夠提升零件的品質(zhì)，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(yōu)點(diǎn)更加的明顯，是當(dāng)前時(shí)期非常優(yōu)秀的一種設(shè)備加工工藝。最近幾年，我們國家在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域中普遍應(yīng)用此工藝，獲得的成就非常顯著，不過由于該項(xiàng)技術(shù)在我們國家的發(fā)展時(shí)期較晚，和其他國家相比來看還是有一定的差距的。我們堅(jiān)信在廣大同行的努力之下，這項(xiàng)技術(shù)一定能夠在我們國家的機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮更大的效益。

參考文獻(xiàn)

[1]膝燕，等.超精密磨削中的超硬砂輪修整技術(shù)[J].航空精密制造技術(shù)，2001.

[2]梁潔.對高速磨削表面微觀形貌的研究[J].金剛石與磨料磨具工程，2001（3）.

[3]趙恒華，馮寶富，高貫斌.超高速磨削技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003.