高速高效磨削加工工艺及其设备

魔神

    

　　在机械加工领域，切削、磨削加工是应用最广泛的加工方法。其发展总趋势是高效、高精度、高柔性和强化环保意识。提高磨削加工效率一直是磨削领域所关注的重要目标。目前，磨削加工的应用研究方向是提高表面质量和高速、高效。

　　1.高速高效磨削加工工艺

　　高效磨削包括超高速磨削、高效深磨、缓进给磨削和砂带磨削。高效磨削的各种磨削工艺效率和磨削用量范围如表1所示。高效磨削技术的推广应用将大幅度提高生产效率和加工质量，并降低成本。表1各种磨削工艺的效率及参数范围比较

　　(1)超高速磨削

　　超高速磨削时，砂轮线速度大于150m/s。在超高速磨削加工过程中，保持其它参数不变，随着砂轮速度的大幅提高，单位时间内磨削区域的磨粒数增加，每颗磨粒切下的磨屑厚度变小，则超高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄。实验表明其截面积仅为普通磨削条件下的几十分之一，这导致每颗磨粒承受的磨削力大大变小，总磨削力也大大下降。超高速磨削时磨粒在磨削区上的移动速度和工件的进给速度均大大加快，加上应变率响应的温度滞后的影响，会使工件表面磨削温度有所降低，因而能越过容易发生磨削烧伤的区域，而极大扩展了磨削工艺参数的应用范围。超高速磨削可以大幅度提高磨削效率，延长砂轮寿命和改善表面粗糙度。超高速磨削可以对硬脆性材料实现磨削，对高塑性等难磨材料也有良好的磨削表现。同时由于超高速磨削缩短了加工时间，因而减少了能量的消耗，降低了噪声的污染。

　　(2)高效深磨

　　在高效深磨技术中，砂轮的速度为100～250m/s，进给速度为0.5～10m/min，切深为0.1～30mm。高效深磨是缓进给磨削和超高速磨削的结合。高效深磨可以通过一个磨削行程，同时完成车、铣、磨等多道工序组成的粗精加工过程，获得远高于普通磨削加工的金属去除率，表面质量也可达到普通磨削水平。

　　(3)缓进给磨削

　　缓进给磨削是采用增大磨削深度、降低进给速度、形成砂轮与工件有较大的接触面积和高的速度比，达到高的金属磨除率目的。缓进给磨削是一种能够快速磨去大量材料并加工出精密零件的加工方法。缓进给磨削与铣削过程相似，切削深度远远大于普通平面磨削。缓进给磨削深度一般在2.5～6.35mm之间。这样的磨削深度和砂轮与工件之间大的接触面积抑制了加工振动的产生，使所磨削的零件表面质量大大优于其他磨削工艺方法。

　　(4)砂带磨削

　　砂带磨削工艺是将环形砂带套在接触轮和张紧轮的外圆上。在张紧状态下，使高速旋转的砂带表面与工件的加工表面相接触，并在一定的压力作用下，产生的相对摩擦运动对工件表面进行磨削加工的一种工艺方法。砂带磨削效率是铣削的10倍，普通砂轮磨削的5至20倍。