高速超高速磨削技術(shù)

1、高速高速超高速磨削技術(shù)超高速磨削技術(shù)摘要摘要：超高速點(diǎn)磨削是一種先進(jìn)的高速磨削技術(shù)，它集成了高速磨削、CBN超硬磨料及CNC車(chē)削技術(shù)，具有優(yōu)良的加工性能。對(duì)國(guó)內(nèi)外高速磨削技術(shù)發(fā)展的作了比較詳細(xì)的介紹，重點(diǎn)論述和分析了超高速點(diǎn)磨削的技術(shù)特征、關(guān)鍵技術(shù)和在汽車(chē)制造中的應(yīng)用，最后分析了我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展超高速點(diǎn)磨削技術(shù)的必要性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:超高速點(diǎn)磨削技術(shù)特征關(guān)鍵技術(shù)汽車(chē)工業(yè)Abstract:Abstract:Superhighspeedpo

2、intgrindingisanadvancedmanufacturetechnologythathasintegratedhighspeedgrinding，thinsuperabrasivewheelCNCturningtechnologies，hasmanyexcellentperfmancesingrindingshaftsprocess.Thedevelopmentthetechnicalactersofsuperhighspe

3、edpointgrindingwereintroduced，thekeytechnologyapplicationonautomobilemanufacturingofsuperhighspeedpointgrindingwerealsoanalyzed.Thesignificanceofsuperhighspeedpointgrindingonautomobilemanufacturingwaspresented.KeyKeywds:

4、wds:SuperhighspeedpointgrindingTechnicalacteristicsKeytechnologyAutomobilemanufacturing1國(guó)內(nèi)外高速磨削技術(shù)簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)外高速磨削技術(shù)簡(jiǎn)介通常所說(shuō)的“磨削”主要是指用砂輪或砂帶進(jìn)行去除材料加工的工藝方法。它是應(yīng)用廣泛的高效精密的終加工工藝方法。一般來(lái)講，按砂輪線速度V的高低將磨削分為普通磨削(Vs45ms)、高速磨削(45≤Vs150ms)、超高速磨削(V

5、s≥150ms)[1]。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(kāi)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[2]。1.11.1國(guó)外磨削技術(shù)的發(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(kāi)始嘗試高速磨削技術(shù)[2]。在高速、超高速精密磨削加工技術(shù)領(lǐng)域，德國(guó)及歐

6、洲領(lǐng)先，日本后來(lái)居上，美國(guó)則在奮起直追[3]。1.1.11.1.1歐洲磨削技術(shù)的發(fā)展情況歐洲磨削技術(shù)的發(fā)展情況超高速切削的概念源于德國(guó)切削物理學(xué)家Carl.J.Salomon博士1929年所提出的假設(shè)，即在高速區(qū)當(dāng)切削速度的“死谷”區(qū)域，繼續(xù)提高切削速度將會(huì)使切削溫度明顯下降，單位切削力也隨之降低[1]。歐洲高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步早。最初高速磨削基礎(chǔ)研究是在20世紀(jì)60年代末期，實(shí)驗(yàn)室磨削速度已達(dá)210230ms。70年代末期，高速磨削

7、采用CBN砂輪。意大利的法米爾(Famir)公司在1973年9月西德漢諾威國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，展出了砂輪圓周速度120ms的研究。1977年，湖南大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室成功地進(jìn)行了100ms和120ms高速磨削試驗(yàn)。1982年10月，湖南大學(xué)進(jìn)行了60ms高速?gòu)?qiáng)力凸輪磨削工藝試驗(yàn)研究，為發(fā)展高速?gòu)?qiáng)力磨削凸輪軸磨床和高速?gòu)?qiáng)力磨削砂輪提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。至1995年，漢江機(jī)床廠使用陶瓷CBN砂輪，進(jìn)行了200ms的超高速磨削試驗(yàn)。廣西大學(xué)于1997年前后開(kāi)

8、展了80ms的高速高表面粗糙度的磨削試驗(yàn)研究工作。在2000年中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)(CCMT’2000)上，湖南大學(xué)推出了最高線速度達(dá)120ms的數(shù)控凸輪軸磨床[6]。2001年，廣西大學(xué)開(kāi)展了高速磨削表面微觀形貌的研究[2]。從2002年開(kāi)始，湖南大學(xué)開(kāi)始針對(duì)一臺(tái)250ms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]。1976年，東北大學(xué)與阜新第一機(jī)床廠合作，研究成功F1101型60ms高速半自動(dòng)活塞專(zhuān)用

9、外圓磨床。到20世紀(jì)80年代初，東北大學(xué)進(jìn)行了大量的高速磨削試驗(yàn)研究。以東北大學(xué)為主開(kāi)發(fā)的YLM1型雙面立式半自動(dòng)修磨生產(chǎn)線，磨削速度達(dá)到80ms，磨削壓力在2500N5000N以上[6]。20世紀(jì)90年代至現(xiàn)在，東北大學(xué)一直在開(kāi)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200ms、額定功率55kW的超高速試驗(yàn)?zāi)ゴ?，最高速度達(dá)250ms[1]。2高速高速超高速磨削的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)超高速磨削的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)2.12.1磨削

10、機(jī)理磨削機(jī)理在高速超高速磨削加工過(guò)程中，在保持其它參數(shù)不變的條件下，隨著砂輪速度的大幅度提高，單位時(shí)間內(nèi)磨削區(qū)的磨粒數(shù)增加，每個(gè)磨粒切下的磨屑厚度變小，則高速超高速磨削時(shí)每顆磨粒切削厚度變薄。這導(dǎo)致每個(gè)磨粒承受的磨削力大大變小，總磨削力也大大降低[15]。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

11、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)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[1617]。2.22.2高速磨削加工特點(diǎn)高速磨削加工特點(diǎn)砂輪周速提高后，在單位寬度金屬磨除率一定的條件下，單位時(shí)間內(nèi)作用的磨粒數(shù)

12、大大增加；如進(jìn)給量與普通磨削相同，則每顆磨粒的切削厚度變薄、負(fù)荷減輕。因此高速與超高速磨削有以下特點(diǎn):(1)生產(chǎn)效率高。由于單位時(shí)間內(nèi)作用的磨粒數(shù)增加，使材料磨除率成倍增加，最高可達(dá)2000mm3(mm﹒s)，比普通磨削可提高30%100%；(2)砂輪使用壽命長(zhǎng)。由于每顆磨粒的負(fù)荷減小，磨粒磨削時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，提高了砂輪使用壽命。磨削力一定時(shí)，200ms磨削砂輪的壽命是80ms磨削的兩倍；磨削效率一定時(shí)，200ms磨削砂輪的壽命則是80m