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磨削技术发展及关键技术

2017年06月14日10:30
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       1、磨削技术发展概述


       一般来讲,按砂轮线速度Vs的高低将磨削分为普通磨削(Vs<45m/s)、高速磨削(45≤Vs<150m/s)、超高速磨削(Vs≥150m/s)。按磨削精度将磨削分为普通磨削、精密磨削(加工精度1µm~0.1µm、表面粗糙度Ra0.2µm~0.1µm)、超精密磨削(加工精度<0.1µm,表面粗糙度Ra≤0.025µm)。按磨削效率将磨削分为普通磨削、高效磨削。高效磨削包括高速磨削、超高速磨削、缓进给磨削、高效深切磨削(HEDG)、砂带磨削、快速短行程磨削、高速重负荷磨削。


       高速高效磨削、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快,如德国的Aachen大学、Bremm大学、美国的Connecticut大学等,有的在实验室完成了Vs为250m/s、350m/s、400m/s的实验。据报道,德国Aachen大学正在进行目标为500m/s的磨削实验研究。在实用磨削方面,日本已有Vs=200m/s的磨床在工业中应用。


       我国对高速磨削及磨具的研究已有多年的历史,如湖南大学在70年代末期便进行了80m/s、120m/s的磨削工艺实验;前几年,某大学也计划开展250m/s的磨削研究(但至今尚未见到这方面的报道),所以说有些高速磨削技术还只是实验而已,尚未走出实验室,技术还远没有成熟,特别是超高速磨削的研究还开展得很少。在实际应用中,砂轮线速度Vs一般还是45~60m/s。


       国内外都采用超精密磨削、精密修整、微细磨料磨具进行亚微米级以下切深磨削的研究,以获得亚微米级的尺寸精度。微细磨料磨削,用于超精密镜面磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均直径可小至4µm。日本用激光在研磨过的人造单晶金刚石上切出大量等高性一致的微小切刃,对硬脆材料进行精密磨削加工,效果很好。超硬材料微粉砂轮超精密磨削主要用于磨削难加工材料,精度可达0.025µm。日本开发了电解在线修整(ELID)超精密镜面磨削技术,使得用超细微(或超微粉)超硬磨料制造砂轮成为可能,可实现硬脆材料的高精度、高效率的超精密磨削。作平面研磨运动的双端面精密磨削技术,其加工精度、切除率都比研磨高得多,且可获得很高的平面度。电泳磨削技术也是一种新的超精密及纳米磨削技术。


       随着磨削技术的发展,磨床在加工机床中也占有相当大的比例。据1997年欧洲机床展览会(EMO)的调查数据表明,25%的企业认为磨削是他们应用的最主要的加工技术,车削占23%,钻削占22%,其它占8%;而磨床在企业中占机床的比例高达42%,车床占23%,铣床占22%,钻床占14%。我国从1949~1998年,开发生产的通用磨床有1800多种,专用磨床有几百种,磨床的拥有量占金属切削机床总拥有量的13%左右。可见,磨削技术及磨床在机械制造业中占有极其重要的地位。


       为什么磨削技术会不断地发展?主要原因如下:


       加工精度高。由于磨削具有其它加工方法无法比拟的特点,如砂轮上参与切削的磨粒多,切削刃多且几何形状不同;仅在较小的局部产生加工应力;磨具对断续切削、工件硬度的变化不很敏感;砂轮可实现在线修锐等,因而可使加工件获得很高的加工精度。

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