难加工材料的磨削加工

赵轶 宋万万

摘 要：近年来，随着科技的快速发展，世界各国在航空领域都得到了快速发展。钛合金等一系列具有高耐温性、耐腐蚀性以及高硬度和强度的合金材料被广泛应用在航空航天工业中，但是应用何种方法对其进行加工成为了当前机械加工领域所急需解决的问题。本文主要是以难加工材料磨削的特点为基础对难加工材料的磨削技术进行了研究和探讨，以期为难加工材料的磨削加工提供理论支持和参考。

关键词：难加工材料；磨削加工；航空航天

中图分类号：TG14 文献标志码：A

随着科技的进步和发展，人们对于机械产品的质量和精度要求也在逐渐提升，而机器零件越来越复杂的服役环境，如高温、腐蚀和高荷载等状况也对材料的性能和质量提出了更高的要求，许多抗高温、耐腐蚀、耐应力冲击和耐摩擦的新型材料被开发出来并广泛应用于航空航天、航海、汽车、化工以及军工等行业中。但是，由于材料自身性能的特殊性，使得材料本身在加工时不易加工，甚至在加工时容易出现断裂或者烧伤等状况的出现，这些情况都容易降低材料的表面质量和精度，对产品的整体使用性能产生影响，同时也会对加工刀具、砂轮以及车床产生影响。本文主要是从磨削加工材料的特点出发，从不同的磨削加工方法和特征来对难加工材料的磨削加工进行了分析和探讨。

1 难加工材料精密磨削的特点

1.1 磨削温度高、力度大

工业中常见的难加工材料有钛合金和其他硬质合金等材料，因这些材料具有耐高温、耐腐蚀、抗冲击以及耐摩擦等性能而得到广泛的应用，对于这些材料而言，若磨削加工时的力不够时就会导致磨削加工材料的形状精度和尺寸精度无法得到保障。通过对难加工材料实际加工研究后发现，难加工材料在加工过程中由于摩擦所产生的热量较普通材料较大，这主要是由于难加工材料的导热性能一般不好，且其磨削加工所需力较大，也就导致工件加工面所受到的摩擦力也较大，较高的磨削温度和磨削力容易导致工件加工面出现灼烧或者剐蹭等影响工件表面质量等现象的发生。这两个问题是难加工材料磨削加工的主要问题，若在工程实践中不想办法解决这两个问题，就会导致所加工工件的质量和性能达不到设计要求。因此，在实际生产中要将难加工材料的加工难度和加工复杂性考虑在内，以保证材料能够顺利加工和成型。研究发现，磨削温度过高时容易导致一些难加工材料的氧化，难加工材料氧化后其氧化层的硬度比较大，这将对工件的生产产生更大的阻碍。

1.2 磨削设备的磨损

在对难加工材料进行磨削加工时，一般采用高强度的材料作为磨粒来完成材料的加工。但是，由于难加工材料在加工过程中要尽可能的减少停顿时间，所以磨削设备在尺寸工作后必然会出现磨损等现象的发生。如何减少磨削设备的磨损量和磨损程度是当前机械加工行业亟待解决的问题，实际生产中往往采用加大磨削设备和难加工材料之间的加工缝隙来减少磨削设备的磨损，若无预留加工缝隙或者加工缝隙过小时就会导致磨削设备以及磨削材料的损害。因此，在工程实践中要根据实际生产情况对磨削设备和工件的位置以及加工方式进行调整以减少磨削设备和工件的磨损。

1.3 加工硬化严重

难加工材料在磨削过程中由于温度较高而产生塑性变形，其表面的质量较差且表面的加工硬化现象较为严重，工件上的加工硬化会随着工件的进给量而逐渐变大，所以在工程实践中往往通过控制工件的进给量以及冷却液等方式来降低工件的加工硬化。在磨削加工过程中，由于难加工材料的表面活性加大，在磨削热以及空气的混合作用下，容易产生表面氧化物，表面氧化层的形成容易导致工件表面硬度和强度增加，塑性下降，从而导致磨削所需磨削力增大，导致磨削设备的加速磨损。

2 难加工材料精密磨削技术分析

2.1 缓进给磨削方法

随着科技的快速发展，磨削加工技术也得到了很大的进步，特别是当前数控机床的应用使得磨削技术得到了质的飞跃。当前，实现磨削加工的方法有很多，其中缓进给磨削方法是其中的一种应用极其广泛的加工方法。由于难加工材料磨削加工十分困难，所以采用缓进给的方法顾名思义就是提高磨削的吃刀量，放缓刀具的进给速度，这样就可以加大磨削设备与加工材料之间的接触面积，从而保证材料的粗糙度和工件的加工质量。缓进给磨削方法的特点主要有以下几个：

2.1.1 温度低

由于进给速度较低这样磨削设备与材料之间的摩擦就会比较小，即产热较小，从而避免了磨削温度给工件的表面质量以及使用性能带来的影响。

2.1.2 磨削力小

由于缓进给磨削方法的加工速度较慢，这样就可以保证磨削设备在较小的加工力下也能完成磨削加工任务，从而避免了因为磨削力大而导致摩擦力大，工件表面质量差等现象的发生。

2.2 超精密磨削方法

随着科技的发展以及电子信息行业的迅速崛起，各机械产品制造商对于超精密仪器或者零部件的需求量快速提高，使得机械零部件的加工逐渐向超精密和复杂等方向转变，如我们生活中常见的手机、平板电脑等都在加工时都需要超精密精工方法的辅助。由于当前电子产品的日渐小巧和功能齐全使得制造业对于超精密加工技术的需求火爆，特别是对于超精密磨削加工方法的需求更大。如现代机械加工生产中常见的砂带磨削和电解磨削等都统称为超精密磨削加工。砂带加工是指根据工件的表面粗糙度和精度要求，利用砂带完成对加工零部件表面的磨削加工，由于该方法简便且效率高，而在工业生产中得到广泛的应用。电解加工是指利用电解法来对工件进行磨削加工，该方法由于对设备的损耗少，且生产效率高，而广泛应用于机械设备的精密磨削加工。

2.3 高速磨削方法

高速磨削加工方法顾名思义就是进给速度十分快的一种磨削加工方法，是科技发展的产物。高速磨削加工的特点主要体现在以下几个方面：

2.3.1 速度高

磨削速度高就能够较好的避免磨粒与工件之间的摩擦，从而在很大程度上减轻了磨削设备的耗损。

2.3.2 效率高

由于科技进步，高速磨削加工可以在保证工件加工质量的同时尽可能的提高工件的加工速度，有利于缩短难加工材料的加工时间，提高企业的生产效率和收益。

2.3.3 设备的磨损低

由于高速磨削加工方法中工件与磨削设备的接触加工时间较短，所以对于设备的磨损较低。通过对我国高精密磨床的研究和调查发现，当前我国高速磨床的加工手段以及主机的制造性能与美日等发达国家相比不高，这不利于我国高精密磨削加工的发展。因此，当前我国高速磨削设备大都采用国外进口的方式。

随着科技的快速发展以及难加工材料在航空航天等行业应用量的不断提升，磨削技术逐渐成為了机械加工行业中一项必不可少的产品加工方法。而随着电子计算机以及其他电子产品的蓬勃发展，超精密零部件的需求量猛增，其超精密磨削加工技术也逐渐代替传统的加工方法成为磨削加工技术中的一种新兴的加工技术。本文主要是以难加工材料磨削的特点为基础对难加工材料的磨削技术以及超精密磨削技术进行了研究和探讨，以期为难加工材料的磨削加工提供理论支持和参考。

参考文献

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