超高速磨削技术在机械制造领域中的应用探析

贺本涛

摘 要：对于机械制造行业来讲，当前普遍使用超高速磨削工艺。文章具体的分析了此技术的现状以及历史和它的具体特征等。并论述了此技术在当前的机械制造行业中的应用情况。

关键词：超高速磨削；机械制造；应用探析

很多国家都非常的关注高速磨削工艺在机械生产行业中的应用情况，我们国家这种技术在行业中的应用还处在开始时期，必须积极的强化研究力度，才可以切实的带动技术的发展，带动机械生产活动的进步。

1 超高速磨削技术的应用原理和优越性

1.1 高速磨削技术的应用原理

在机械制造加工中，超高速磨削的应用前提和基础为各项技术参数固定不变，当砂轮的转动速度不断提高时，在固定时间段内的磨削区含有的磨削粒的数量不断增多，从而让磨粒在转动时可以切出厚度不一的磨屑，超高速磨削技术还可以将被切下的磨屑变薄，因此每颗磨粒所承担的磨削力就会逐渐递减，而整体磨削力就会在这一过程中降低。超高速磨削技术会使磨削的速度保持在高水平，减少每个磨屑的形成时间。

1.2 高速磨削技术优越性

第一，能够明显的提升效率。通过使用该项技术，能够保证我们在较短的时间内获得较多的磨粒，假如这些磨粒的磨削均值和通常情况下的数值相同，此时就能够明显的提升磨粒的迸给总数，使得磨除的规模变大，明显的提升功效，降低设备的工作量。

第二，能够弱化磨削力，切实的提升零件的精确度。如果磨粒的迸给数不发生变化的话，该项技术能够把磨屑变薄，进而能够明显的提升精确性，以冲击成屑理论来看，若磨削的速度设在为180～220米/s的范围时，此时的磨削状态会在短时间内从固体形态变为液体形态，由此可以得知为何磨削力能够在短时间内下降了。

第三，增加砂轮的使用时间，确保其持久耐用。当我们使用该项工艺的时候，每一个磨粒的负荷会变低，此时它的工作时间就明显增加了。通过分析可以发现，假如金属的切除条件相同的话，使用该项工艺的砂轮较之于使用一般工艺的砂轮的使用时间会增加八倍之多。

第四，确保工件的光洁性非常好。可以确保零件表层的粗糙性变低，获得非常好的表面，在不考虑别的要素的前提下，如果磨削的速率很快的话，零件的表层就会很光滑，它的粗糙性就变低。

第五，提升工件的应用性能。通过使用该工艺可以将那些原本无法有效处理的硬脆物质处理好，该项工艺处理之后的碎屑的厚度很小。当它的厚度较小的时候，材料就会呈现出流动的形态。所以，像是玻璃之类的材料完全能够通过变形而获取磨屑。除此之外，它还能够降低零件烧伤的几率，还可以得到有较高的残存力的产品，此时零件能够有效的应对疲劳，增加使用时间。

2 磨削技术的发展历程及现状探析

通过分析我们发现磨削加工工艺在很多国家都有使用，它的发展历史非常久远。目前很多国家都在积极的研究超高速磨削工艺，目的是为了提升工作效率，不过它存在的问题也很多。一旦磨削的转动速率很快的话，就会形成很高的温度，此时零件的外层和砂轮等就会被损毁，这时就起到了反作用。

我国的磨削技术起步较晚，上个世纪70年代，郑州磨削研究所、第一汽车制造厂等均进行了50～60米/s的磨削实验，接着高速磨削实验在湖南大学成功进行，80年代初，东北大学进行了速度达到80m/s的高速磨削实验，90年代进行了速度达到200m/s的超高速磨削技术研究。现在，东北大学率先成功研制200m/s的超高速磨床，一直到现在为止，我们国家还在积极的开展与之相关的研究工作。

3 超高速磨削技术的应用

3.1 高效深磨技术

在提高磨削生产率方面，较為典型的应用技术即是高效深磨的磨削技术。近年来，高效深磨技术已经成为集进给速度高、砂轮转速快以及大切深等特性于一体的快速磨削技术。和常见的磨削工艺比对来看，这种技术可以在提升效率的保证品质。它是将超高速磨削工艺和缓进给工艺高度融合到一起，和一般的磨削工艺有较大的差别。它首先通过磨削的过程来完成由磨、车、铣等工序结合而成的机械精加工过程，以此来收获普通磨削技术相当的表面质量以及比常用磨削加工技术更高的工件磨除率。通常情况下，高效磨深技术的磨削速度一般保持在60～250m/s范围内。常使用陶瓷结构的剂砂轮，当磨削速度为120m/s时，其磨除率超出了一般磨削技术的100～1000倍，较之铣削和车削高出5～20倍左右。

3.2 超高速的精密磨削技术

通过不断的分析发现，要想将减少零件的塑性变形现象的发生几率，可适当提升砂轮的工作速率。在国外的很多地方，早就开始使用超高速磨削工艺，不过它们在使用该项工艺的时候，将重点放到了提升工件的品质以及磨削的精确性上面，没有重视工作效率的提升。超高速的精密磨削技术通常使用修整精密的精细磨具，在洁净的环境中采用超高速的精密磨床，使用亚米级之下的切深获取亚米级的精度尺寸。精细磨削的主要方式是利用微细磨料加工磨具。超精密的镜面磨削结合剂砂轮采用的是平均粒径低于4纳米的金刚石磨粒。金刚石砂轮的磨削和光整过程都是在相同的装置里完成，这一技术可以使硅片的平面度小于0.2-0.3纳米，表层的粗糙指数不超过一纳米，可以确保加工物质的表面品质良好。

3.3 难磨材料的超高速磨削技术

通过分析可以得知难以磨削的材料的特点有如下的一些：硬度大，导热能力不高，碎屑容易粘附，而且韧性很大。在加工的时候这种材料会出现很多的问题，像是变形以及裂缝和效率不高等。目前西方国家在这方面做了很多的研究，通过实践工作得知，难以磨削材料的难磨问题的形成原因主要是材料本身的化学反应比较强烈，会使得砂轮快速堵塞，但温度比较高的时候，材料的化学反应就会相应的剧烈一些。在工作中使用超高速磨削工艺可以确保碎屑的厚度小，因此可以很好的解决难磨物质的磨削难题。

3.4 具有绿色特性的高速磨削

该技术具有非常明显的绿色特征。这种特征的形成主要有如下四方面的原因。首先，它能够缩短设备的生产时间，减少耗能。其次，该技术能够确保部件的表面品质良好，减轻砂轮磨损程度，增加使用时间，降低生产费用，进而可以更好的使用资源。第三，因为它的加工效率非常高，能够降低人员和机械等的投资数，降低设备的耗损。确保加工工艺呈现出绿色化的特征。最后，该技术生成的大约百分之七十的热被碎屑带走，所以加工件的表层气温不是很高，用来磨削的液体的压力以及流量等变低，用来冷却的液体的用量也变少了，降低了对能源的使用量，最终实现了降低污染现象发生几率的目的。

4 结束语

通过上文的分析可以得知，超高速磨削工艺的优点非常多，它能够提升零件的品质，提升磨削的速率，而且能够在很大程度上确保部件的表层有非常好的光洁性，特别是对那些难以磨削的材料这种优点更加的明显，是当前时期非常优秀的一种设备加工工艺。最近几年，我们国家在机械生产领域中普遍应用此工艺，获得的成就非常显著，不过由于该项技术在我们国家的发展时期较晚，和其他国家相比来看还是有一定的差距的。我们坚信在广大同行的努力之下，这项技术一定能够在我们国家的机械生产领域发挥更大的效益。

参考文献

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[3]赵恒华，冯宝富，高贯斌.超高速磨削技术在机械制造领域中的应用[J].东北大学学报（自然科学版），2003.