1、高效磨削方法簡(jiǎn)介機(jī)自01班 譚俊豪高效磨削方法高效率磨削加工技術(shù)主要包括：高速/超高速磨削、緩進(jìn)給深磨、高效深切磨削、強(qiáng)力磨削和強(qiáng)力珩磨、高速重負(fù)荷荒磨、砂帶磨削、硬脆/難加工材料高效率磨削、高效率研磨和拋光等一、高速磨削二、強(qiáng)力磨削三、砂帶磨削提高磨削效率的途徑對(duì)應(yīng)的三條：1、采用高速磨削，提高砂輪的速度，使單位時(shí)間里經(jīng)過(guò)磨削區(qū)域的磨粒數(shù)增加。2、應(yīng)用緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削，在加大砂輪徑向進(jìn)給量(即磨削深度)的同時(shí)，配以緩慢的工件進(jìn)給速度，從而增加同時(shí)參與切削的磨粒數(shù)。3、采用砂帶磨削或?qū)捝拜喣ハ?，以增加磨削寬度達(dá)到增加參加切削的磨粒數(shù)的效果。高速磨削簡(jiǎn)介高速磨是提高磨削效率的重要途徑之一。高速磨削

2、是指砂輪速度在45m/s以上的磨削方式.根據(jù)磨削速度：普通磨削：VS45m/s高速磨削：45m/sVS150m/s 20世紀(jì)90年代以后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到高速和超高速磨削所帶來(lái)的效益，開始重視發(fā)展高速和超高速磨削加工技術(shù)，并在實(shí)驗(yàn)和研究的基礎(chǔ)上，使其得到了迅速的發(fā)展！高效磨削的世界歷史發(fā)展國(guó)外磨削技術(shù)的發(fā)展 磨削加工是一種古老而自然的制造技術(shù)，應(yīng)用范圍遍布世界各地，然而數(shù)千年來(lái)磨削速度一直處于低速水平。20世紀(jì)后，為了獲得高加工效率，世界發(fā)達(dá)國(guó)家開始嘗試高速磨削技術(shù)。在高速、超高速精密磨削加工技術(shù)領(lǐng)域，德國(guó)及歐洲領(lǐng)先，日本后來(lái)居上，美國(guó)則在奮起直追！其中 日本的豐田工機(jī)、三菱重工、岡本機(jī)床制作所

3、等公司均能生產(chǎn)應(yīng)用CBN 砂輪的超高速磨床。至2000 年，日本已進(jìn)行500m/s的超高速磨削試驗(yàn)。Shinizu 等人，為了獲得超高磨削速度，利用改造的磨床，將兩根主軸并列在一起:一根作為砂輪軸，另一根作為工件主軸，并使其在磨削點(diǎn)切向速度相反，取得了相對(duì)磨削速度為Vs + Vw 的結(jié)果。因此，砂輪和工件間的磨削線速度實(shí)際接近1 000m/s。這是迄今為止，公開報(bào)道的最高磨削速度。 國(guó)內(nèi)磨削技術(shù)的發(fā)展情況 超高速磨削技術(shù)在國(guó)外發(fā)展十分迅速，在國(guó)內(nèi)也引起了高度重視。我國(guó)高速磨削起步較晚，自1958 年，我國(guó)開始推廣高速磨削技術(shù)。1977 年，湖南大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室成功地進(jìn)行了100m/ s 和120m

4、/ s 高速磨削試驗(yàn)。湖南大學(xué)開始針對(duì)一臺(tái)250m/ s 超高速磨床主軸系統(tǒng)進(jìn)行高速超高速研究，并在國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行了磁浮軸承設(shè)計(jì)14。 20 世紀(jì)90年代至現(xiàn)在，東北大學(xué)一直在開展超高速磨削技術(shù)的研究，并首先研制成功了我國(guó)第一臺(tái)圓周速度200m/s、額定功率55kW 的超高速試驗(yàn)?zāi)ゴ?，最高速度達(dá)250m/s1。一、高速磨削磨削原理 關(guān)于高速磨削機(jī)理的研究，研究者一般是用最大切屑（磨屑）厚度dmax來(lái)解釋高速磨削中諸多磨削現(xiàn)象：在保持其他參數(shù)不變，僅增大磨削速度vs情況下，單位時(shí)間內(nèi)磨削區(qū)的磨粒數(shù)增加，每個(gè)磨粒的切下的磨屑厚度變小，導(dǎo)致每顆磨粒承受的磨削力大大變小，dmax減小，每個(gè)磨削刃上的作用

5、切削力減小，dmax減小也能改善表面粗糙度Ra和減緩切削力對(duì)砂輪磨損的影響，另外，總磨削力隨sv增大而減??；在保持dmax不變，即增大vs同時(shí)成比例地提高工件進(jìn)給速度vw，或者加大磨削深度，每個(gè)磨削刃上的作用切削力及磨削力并沒有改變，但隨vw提高而成比例地提高材料磨除率高速磨削的優(yōu)缺點(diǎn)n高速磨削優(yōu)點(diǎn)：高速磨削優(yōu)點(diǎn)：磨粒的未變形切削焊度減小，磨削力下降。磨粒的未變形切削焊度減小，磨削力下降。砂輪磨損減少，提高砂輪壽命。砂輪磨損減少，提高砂輪壽命。在在磨磨粒最大未變形切削厚度不變條件下，可加大磨削深度或粒最大未變形切削厚度不變條件下，可加大磨削深度或工件速度，提高磨削效率。工件速度，提高磨削效率。

6、切削變形程度小，磨粒殘留切痕深度減小，磨削厚度變薄，切削變形程度小，磨粒殘留切痕深度減小，磨削厚度變薄，還可以改善表面質(zhì)量及減小尺寸和形狀誤差。還可以改善表面質(zhì)量及減小尺寸和形狀誤差。缺點(diǎn)：高速磨削存在離心力大，易導(dǎo)致砂輪破裂，需要開發(fā)高缺點(diǎn)：高速磨削存在離心力大，易導(dǎo)致砂輪破裂，需要開發(fā)高強(qiáng)度砂輪，要求機(jī)床有足夠功率、剛度及精度和安全防護(hù)措施強(qiáng)度砂輪，要求機(jī)床有足夠功率、剛度及精度和安全防護(hù)措施。增強(qiáng)冷卻效果！增強(qiáng)冷卻效果！二、強(qiáng)力磨削1、簡(jiǎn)介 緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削是用減小進(jìn)給量、加大磨削深度的辦法提高金屬切除率的高效率磨削。 緩進(jìn)給強(qiáng)力成形磨削，是通過(guò)每次為幾至幾十 毫米的磨削深度，10一300

7、mm/min的緩慢進(jìn)給速度的磨 削，也稱緩進(jìn)給磨削、蠕動(dòng)磨削和銑削法磨削。目前這 種磨削已得到較多的應(yīng)用。 這種磨削方法，可將鍛、鑄件毛坯不經(jīng)其他加工，直接磨出工件所要求的表面形狀與尺寸。特別適合于加工各種成形表面和溝槽。如汽輪 機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片根槽，就是用這種磨削方法加工成形的。強(qiáng)力磨削的特點(diǎn)（1）它可以代替一部分車削、銑削和刨削等;（2）強(qiáng)力磨削應(yīng)用適當(dāng)時(shí)，可以直接從毛坯磨成成品，粗精加工一次完成;（3）加工效率成倍提高;（4）可以減少加工設(shè)備，節(jié)省由于不同加工工序所需要的裝卸調(diào)整等輔助時(shí)間;（5）它不受工件表面條件（如銹、硬點(diǎn)、斷續(xù)表面等）以及材料硬度，韌性的限制;（6）加工精度和表

8、面粗糙度小。 要求及原理 由于磨削深度大，砂輪與工件的接觸弧長(zhǎng)比普通磨削大幾倍至幾十倍，磨削力、磨削功率和磨削熱大幅度增加，故要求機(jī)床剛度好、功率大，并設(shè)有高壓大流量的切削液噴射冷卻系統(tǒng),以便有效地冷卻工件，沖走磨屑。 緩進(jìn)給磨削大多采用陶瓷結(jié)合劑的大氣孔、松組織的超軟普通磨料砂輪，以保證良好的自銳性、足夠的容屑空間和避免工件表面燒傷；也可采用聚氨脂樹脂結(jié)合劑砂輪或超硬磨料砂輪。 這種磨削的加工效率可比普通磨削高15倍, 磨削精度可達(dá)25微米，表面粗糙度達(dá)Ra1.250.16微米。三、砂帶磨削1.砂帶磨削原理：砂帶磨削是以砂帶作為磨具并輔之以接觸輪(或壓磨板)、張緊輪、驅(qū)動(dòng)輪等磨頭主體以及張緊

9、快換機(jī)構(gòu)、調(diào)偏機(jī)構(gòu)、防(吸)塵裝置等功能部件共同完成對(duì)工件的加工過(guò)程。具體講就是將砂帶套在驅(qū)動(dòng)輪、張緊輪的外表面上,并使砂帶張緊和高速運(yùn)行,根據(jù)工件形狀和加工要求以相應(yīng)接觸和適當(dāng)磨削參數(shù)對(duì)工件進(jìn)行磨削或拋光,如下圖所示。（1為接觸輪，2為張緊輪，3為砂帶，4為工件)砂帶的構(gòu)成 砂帶是使用粘結(jié)劑將磨料粘結(jié)在紙、布等可撓性材料上制成的可以進(jìn)行磨削和拋光的一種帶狀工具，它是涂附磨具的一種主要形式。其基本組成是：基材、磨料和粘結(jié)劑，合稱為砂帶構(gòu)成的三要素。砂帶磨削的特點(diǎn) 一、由于砂帶表面磨粒分布均勻、等高性好、尖刃外露、切刃鋒利，切削條件比砂輪磨粒好，使得砂帶磨削過(guò)程中，磨粒的耕犁和切削作用大，因而材

10、料切除率大、效率高。 二、由于砂帶的彈性接觸狀態(tài)，使得砂帶磨粒對(duì)工件表面材料的擠壓和滑擦作用大，因而磨粒有很強(qiáng)的研磨、拋光作用，磨削表面質(zhì)量好。 三、磨削速度穩(wěn)定，由于接觸輪極不磨損，砂帶可運(yùn)動(dòng)可保持恒速，而不會(huì)象砂輪那樣越磨直徑越小速度越慢。 四、砂帶磨削精度高。由于砂帶制作質(zhì)量和砂帶磨床生產(chǎn)水平的提高，砂帶磨削早已跨入精密和超精密加工行列。 五、砂帶磨削成本低。這主要表現(xiàn)在： (1)與砂輪磨床相比，砂帶磨床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈短。這主要是因?yàn)樯皫з|(zhì)量輕，磨削力小，磨削過(guò)程中震動(dòng)小，對(duì)機(jī)床的剛性及強(qiáng)度要求都遠(yuǎn)低于砂輪磨床。 (2)砂帶磨削操作簡(jiǎn)便，輔助時(shí)間少。不論是手動(dòng)還是機(jī)動(dòng)砂帶磨削，其操作都

11、非常簡(jiǎn)便。從更換調(diào)整砂帶到被加工工件的裝夾，這一切都可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成。 (3)砂帶磨削比大，機(jī)床功率利用率高，切削效率高。 這使得切除同等重量或體積的材料所消耗的工具和能源費(fèi)用減少，占用時(shí)間短。六、砂帶磨削安全可靠，噪音和粉塵小，且易于控制，環(huán)境效益好。由于砂帶本身質(zhì)量很輕，即使斷裂也不會(huì)有傷人的危險(xiǎn)。砂帶磨削不象砂輪那樣脫砂嚴(yán)重，特別是干磨時(shí)，磨屑構(gòu)成主要是被加工工件的材料，很容易回收和控制粉塵。由于采用橡膠接觸輪，砂帶磨削不會(huì)象砂輪那樣形成對(duì)工件的剛性沖擊，故加工噪音很小。 七、 砂帶磨削工藝靈活性大、適應(yīng)性強(qiáng)。這表現(xiàn)在： （1）砂帶磨削可以十分方便地用于平面、內(nèi)、外圓和復(fù)雜曲面的磨

12、削。設(shè)計(jì)一臺(tái)砂帶磨頭裝置作為功能部件可以裝在車床上進(jìn)行車后磨削，也可以裝在刨床上使用，同時(shí)還可以設(shè)計(jì)成各種專用的磨床。利用砂帶磨削的這種特性能夠很容易地解決一些難加工零件，如超長(zhǎng)、超大的軸類和平面零件的精密加工。 （2）砂帶的基材、磨料、粘結(jié)劑均有很大的選擇范圍，能適應(yīng)各種用途的需要。砂帶的粒度、長(zhǎng)度和寬度也有各種規(guī)格，并有卷狀、環(huán)狀等多種形式可供選用。對(duì)同一種工件，砂帶磨削可以采用各種不同的磨削方式和工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工。數(shù)據(jù) 到2012年，已知的砂帶磨削對(duì)鋼材的切除率已達(dá)到700mm3/mms,甚至超過(guò)了車削或銑削等。砂帶的磨削比大大超過(guò)了砂輪，高達(dá)300:1，甚至400:1，而砂輪才30:1

13、。砂帶磨床的功率利用率，遠(yuǎn)在砂帶磨削發(fā)展初期就已達(dá)到80%，領(lǐng)先于其它機(jī)床，而今則高達(dá)96%，相比之下，砂輪磨床只有52%，銑床57%，車床65%，所以砂帶磨削還是一種很好的節(jié)能加工技術(shù)。超高速磨削 超高速磨削時(shí)，由于磨削速度很高，單個(gè)磨屑的形成時(shí)間極短。在極短的時(shí)間內(nèi)完成的磨屑的高應(yīng)變率(可近似認(rèn)為等于磨削速度) 形成過(guò)程與普通磨削有很大的差別，表現(xiàn)為工件表面的彈性變形層變淺，磨削溝痕兩側(cè)因塑性流動(dòng)而形成的隆起高度變小，磨屑形成過(guò)程中的耕犁和滑擦距離變小，工件表面層硬化及殘余應(yīng)力傾向減小。此外，超高速磨削時(shí)磨粒在磨削區(qū)上的移動(dòng)速度和工件的進(jìn)給速度均大大加快，加上應(yīng)變率響應(yīng)的溫度滯后的影響，會(huì)

14、使工件表面磨削溫度有所降低，因而能越過(guò)容易發(fā)生磨削燒傷的區(qū)域，而極大擴(kuò)展了磨削工藝參數(shù)的應(yīng)用范圍 具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并具有廣闊的綠色特性. 高速超高速磨削加工能有效地縮短加工時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少能源的消耗和噪聲的污染.因超高速磨削熱的70%被磨屑所帶走，所以加工表面的溫度相對(duì)低，所需磨削液的流量和壓力可相對(duì)減少，使冷卻液的需求量減少，能量需求減少，污染減少18.對(duì)比高速高效加工對(duì)于機(jī)床的制造以及其加工性能都提出了極高的要求。日本大力推動(dòng)高速高效加工技術(shù)的應(yīng)用，其汽車行業(yè)的加工效率平均每5年提高28%，這直接推動(dòng)了其國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提高。我國(guó)制造業(yè)擁有近300萬(wàn)臺(tái)設(shè)備，而日本只有不到90萬(wàn)臺(tái)設(shè)備，但創(chuàng)造的產(chǎn)值卻是我國(guó)的89倍，其中加工效率的差距是一個(gè)重要原因。 (1) 超高速磨削的最大優(yōu)越性在它能越過(guò)磨削“熱溝”的影響，減少傳入工件的磨削熱，從而可以減少或避免工件表面的磨削“燒傷”，保證工件的加工質(zhì)量。而且，超高速磨削在應(yīng)用中符合綠色制造的加工原則。 (2) 超高速磨削是提高磨削效率、降低工件表面粗糙度和提高工件加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)，尤其對(duì)硬脆材料能實(shí)現(xiàn)延性域磨削，對(duì)高強(qiáng)度難磨材料也能取得良好的磨削效果，這對(duì)某些