先进磨削技术的发展

先进磨削技术的新发展

摘要：磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法，磨削与车、铣削在常规加工材料上竞争可能难分高下。尽管硬车削已经替代了很多磨削加工，但由于粘结技术的进步、高级磨料的应用，磨削依然保持强势。作为先进制造技术中的重要领域，磨削加工技术已在机械、国防、航空航天、微加工、芯片制造等众多领域得到广泛应用。磨削加工的发展趋势正朝着采用超硬磨料、磨具，高速、高效、高精度磨削工艺及柔性复合磨削、绿色生态磨削方向发展。如今磨削加工的发展趋势，主要包括高速磨削、超高速磨削、精密和超精密磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削及绿色磨削技术。我们也需要了解超高速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性，把握高速超高速磨削加工技术的发展前景。

关键词：磨削精密磨削高效磨削超高速磨削

正文：磨削加工技术是利用磨料去除材料的加工方法，也是人类最早使用的生产技艺方法。18世纪中期世界上第一台外圆磨床问世，由石英石、石榴石等天然磨料构成，随后又研制出平面磨床。20世纪40年代末，人造金刚石出现；1957年立方氮化硼研制成功；随着磨削技术的发展，特别是超硬磨料人造金刚石砂轮与立方氮化硼党的应用，磨削加工范围日益增大，磨削加工精度和加工效率也不短提高。

磨削技术发展趋势

如今磨削加工技术正朝着高速化，精细化方向发展。因此，我们了解超高速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性，把握高速超高速磨削加工技术的发展前景是很有必要的。主要包括高速磨削、超高速磨削、精密和超精密磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削及绿色磨削技术

首先了解一下精密及超精密磨削机理，精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮，主要用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给（10～15mm/min）对砂轮进行精细修整，以获得众多的等高微刃，加工表面的磨痕较细，加工过程中，由于微切削、滑移、摩擦等综合作用，加工工件达到了小的表面粗糙度值和高的精度要求。超精密磨削则采用较小的修整导程和较小的背吃刀量修整砂轮，靠超细微磨粒等高微刃的磨削作用进行磨削加工。现在我们就对以上提到的磨削技术详细了解一下。

高效磨削技术

高效磨削是一种先进的制造技术，在其不断的发展中达到了一个崭新的水平。所谓高效磨削，是指加大磨削负荷或提高砂轮线速度，增加单位时间金属比切除率和单位时间的金属去除量，以达到和车削、铣削那样高的金属切除率，或者甚至更高。高效磨削主要包括高速磨削、缓进给磨削、高效深磨和砂带磨削，现已成为磨削加工技术发展的总体趋势。高效磨削技术的大力推广可有效地提高磨削效率、加工质量、砂轮耐用度，并降低生产成本。

缓进给磨削

缓进给磨削是继高速磨削之后发展起来的一种高效加工方法，对成型表面的加工有显著的成效。缓进给磨削是强力磨削的一种，又称深切缓进给磨削或蠕动磨削。缓进给磨削与普通磨削的不同在于采用增大磨削深度、降低磨削速度、砂轮与工件有较大的接触面积和高的速度比，达到很高的金属切除率。磨削工件时，只需经过一次或数次行程即可磨到所需的形状和尺寸精度。由于砂轮的磨削深度大，致使砂轮与工件的接触面积加大，有效抑制了磨削时振动的产生，磨

削出的工件表面质量优于普通的磨削加工方法。

高效深磨

高效深切磨削是在高速磨削与缓进给磨削的基础上形成的磨削工艺，是现代磨削技术的高峰，它是以加大磨削深度、提高砂轮速度及工件进给速度，从而获得高的磨除率以及高的磨削精度的磨削工艺。高效深磨可以通过一个磨削行程完成以前多道工序才能完成的粗、精加工，获得高于普通磨削100～ 1000倍的金属去除率，并能获得类似于普通磨削的加工表面质量。高效深切磨削具有加工时间短、磨削力大、磨削速度高等特点，除了具备超高速磨削的技术外，还要求机床具有高的刚度。

砂带磨削

砂带磨削是综合了磨削、研磨、抛光多种作用的复合加工工艺，其磨削效率和精度都非常高，且磨削速度相对稳定。同时，砂带磨削成本低，安全可靠，易于操作，并有着广阔的工艺灵活性和适应性。如今，砂带磨削正朝着强力、高速、高效和精密方向发展。在加工工艺方面，与特种加工相结合的复合加工方法是砂带磨削很有前途的发展方向之一。

绿色磨削

绿色磨削是一种综合考虑资源优化利用和环境影响最小的磨削加工系统。实现绿色磨削是国家绿色制造目标与可持续发展战略的要求，也是21世纪国际制造业发展的趋势。作为先进磨削技术，绿色磨削要在发展新型磨削技术的基础上，融合绿色生产技术、信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于磨削工艺设计、实施、管理等全过程，以实现清洁、低耗、高效、优质加工，提高磨削工艺的先进性和绿色性。目前，具有较高绿色性能的少磨削液磨削、干式半干式磨削、快速点磨削、冷风磨削、液氮冷却磨削等等先进磨削技术相继得到世界各国的重视并开展了深入的研究。

超高速磨削技术

砂轮线速度高于45m/s的磨削技术称为高速磨削。早在20世纪60年代，砂轮的线速度已提高到了60m/s，70年代又提高到80m/s，但其后的十几年由于受到砂轮回转破裂速度的制约和工件烧伤问题的困扰，砂轮线速度始终没有大的提高。如今超高速磨削虽未规定严格的界限，但通常把砂轮线速度高于150m/s的磨削称为超高速磨削。超高速磨削既能获得高效率，又能达到高精度，能对各种材料和形状的工件进行高效率精密加工，堪称先进制造学科的前沿技术。

超高速磨削时，由于磨削速度极高，单个磨屑的形成过程极短。若通过调整参数使磨屑厚度保持不变，由于单位时间内参与切削的磨粒数增加，磨除的磨屑增多，磨削效率会大大提高。

超高速磨削特点

磨削效率高，超高速磨削时，单位时间内通过磨削区的磨粒数增多，如保持每颗磨粒的切深与普通磨削一样，其切入进给量可以大大增加，金属去除率得到提高，磨削效率大幅度提高。

加工精度高。在进给量不变的条件下，超高速磨削的磨屑厚度更薄，在磨削效率不变时，法向磨削力随磨削速度的增大而大幅度减小，继而减小磨削过程中的变形，提高工件的加工精度。可以得到高质量、小粗糙度值的工件表面。砂轮耐用度大幅提高，有利于实现磨削加工自动化。超高速磨削时，单颗磨粒的切削力较小，使每颗磨粒的可切削时间相对延长。

可磨削难加工材料。超高速磨削可实现硬脆材料的延性域磨削，使陶瓷材料