高效率磨粒加工技术发展及关键技术（二）

魔神

    

　　2)快速点磨削

　　快速点磨削(Quick - point Grinding)是由德国Junker公司Erwin Junker先生于1994年开发并取得专利的一种先进的超高速磨削技术。它集成了超高速磨削,CBN超硬磨料及CNC柔性加工三大先进技术，具有优良的加工性能，是超高速磨削技术在高效率、高柔性和大批量生产高质量稳定性方面的又一新发展。该工艺主要用于轴、盘类零件加工。其CBN或人造金刚石超硬磨料砂轮轴线在水平和垂直方向与工件轴线形成一定倾角，使用薄砂轮与工件形成小面积点接触，综合利用连续轨迹数控技术，以超高速度磨削，可以合并车磨工序。它既有数控车削的通用性和高柔性，又有更高的效率和精度，砂轮寿命长，质量非常稳定，是新一代数控车削和超高速磨削的极佳结合，成为超高速磨削的主要技术形式之一。

　　德国目前在这项新技术的研究开发上处于领先地位。目前已在国外汽车工业、工具制造业中得到应用，尤其是在汽车零件加工领域，即齿轮轴或凸轮轴等。这些零件大都包括切人、轴颈、轴肩、偏心及螺纹磨削过程，应用此项工艺可以通过一次装夹而实现全部加工，大大提高了零件加工精度及生产率。在齿轮加工、机床制造、纺织与印刷机械制造、陶瓷加工、电子工业中也有广阔应用前景。我国部分汽车制造企业目前也引进了几十台这一工艺设备，并取得了明显效益。但应用领域尚小，仅限于汽车发动机轴类零件的加工。由于国内目前没有开展系统的工艺理论和应用研究，没有掌握其核心技术及理论，不能掌握工艺参数设计和编程技术，不能配套生产砂轮及相关附件，只能就单一零件由国外垄断定制，全部工艺和设备均依赖于进口。而国外由于技术垄断，对快速点磨削机理、规律、磨削质量控制及点磨削工艺等深入系统的理论与实验研究及相关技术信息也未见更多报道。因此，跟踪国际先进技术，深人开展快速点磨削技术的理论与应用研究，对于在我国推广和发展该项先进技术、提高制造工艺技术和装备制造水平具有重要意义。国内东北大学已开始进行超高速点磨削机理研究及机床开发。

　　3)缓进给磨削

　　缓进给磨削也称作深切缓进给强力磨削，其特点是采用大的切削深度(1～30mm，比普通磨削大1～1000倍)和很小的工件进给速度(3～300 mm/min，是普通磨削的1/100～1/1000)。缓进给磨削通过增大砂轮切深来增加磨屑长度，以获得高磨除率(高出普通磨削5倍以上)。该方法在平面磨削中占有主导地位，主要用在磨削沟槽和成型表面。近年德、英、美、日和瑞士等国发展了一系列专用缓进给成形磨床，特别是滚珠丝杠和直线电机技术的应用更加促进了缓进给磨削技术的实用化。缓进给磨削的特点如下：

　　·加工效率高。由于磨削深度大增，接触弧长增加，同时参加切削的磨粒数增多，因此可以直接磨削出要求的工件形状，使粗、精加工合并，大大提高了加工效率;

　　·扩大了磨削工艺范围。由于可对毛坯一次加工成形，故可有效解决一些难加工材料加工问题，例如燃气轮机叶片成形表面加工，高温合金、不锈钢、高速钢型面或沟槽的磨削等，其效率比铣削高二十多倍。用CBN砂轮缓进给磨削真空泵转子槽，不仅比铣削效率高，，而且加工质量好，成本节约40%左右;

　　·砂轮冲击损伤小，工件形状精度稳定。由于缓进给和行程次数减少，减轻了砂轮与工件边缘的冲撞次数和冲撞程度，延长了砂轮的使用寿命，也减小加工表面波纹度的产生;

　　·磨削力大、磨削温度高，切屑长并在磨削区严重变形，易堵塞砂轮。因此缓进给磨削加工时必须充分供给大量切削液，以降低磨削温度，保证磨削表面质量;

　　·加工精度达2～5µm，表面粗糙度Ra0.1～0.4µm。

　　4)高效深切磨削(HEDG)

　　高效深磨(High Eficiency Deep Grinding，HEDG)技术是近几年发展起来的一种集砂轮高速度(100～250m/s)、高进给速度(0.5～10m/min)和大切深(0.1～30mm)为一体的高效率磨削技术。高效深磨概念是由德国Bremen大学Werner教授于1980年创立。目前欧洲企业在高效深磨技术应用方面居领先地位，高效深磨可直观地看成是缓进给磨削和超高速磨削的结合。与普通磨削不同的是高效深磨可以通过一个磨削行程，完成过去由车、铣、磨等多个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(磨除率比普通磨削高100～1000倍)，表面质量也可达到普通磨削水平。由于它使用比缓进给磨削快得多的进给速度，生产效率大幅度提高。后来又进一步在CBN砂轮基础上开发出200～300m/。的超高速深磨磨床。采用陶瓷结合剂砂轮以120m/s的速度磨削，比磨削率可达500～1000mm3/mm·s，比车削和铣削高5倍以上。英国用盘形CBN砂轮对低合金钢51CrV4进行了146m/s的高效深磨试验研究，材料去除率超过400mm3/mm·s。德国Guhring Automation公司FD613超高速平面磨床，150m/s及CBN磨削宽1～10mm、深30mm的转子槽时工作台进给速度达3000mm/min，在125m/s沟槽磨床上，磨削深20mm的钻头沟槽可一次完成，金属磨出率达500400mm3/mm·s。高效成形磨削作为高效深磨的一种也得到广泛应用，并可借助CNC系统和CBN成型砂轮完成更复杂型面的加工，表面质量可与普通磨削媲美。此项技术已成功地用于丝杠、螺杆、齿轮、转子槽、工具沟槽等以磨代铣加工。