2014 - 13 - 高速超高速磨削解析

发展阶段：
1 高速磨削 2 缓进给磨削
3 高效深磨
4 超高速磨削
A 超高速磨削技术的现状和发展
国内高速磨削研究，1958年达到50m/s，后面发展一直缓慢。 试验室超高速磨削速度达到250m/s，但没有产业化。 工业引用一直在100m/s，与国外差距较大。
B
超高速磨削加工的优势
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超高速磨削 UHSG 精密超高速磨削 PUHSG 小 0.003-0.05 高 1-30 高 80-250 中 高效深磨HEDG 大 0.1-30 高 0.5-10 高 80-250 高
磨削深度 mm
工件进给速度 m/min
砂轮周速m/s
金属切除率
B 超高速磨削加工的优势 （2） 磨削力小，零件加工精度高 当磨削效率相同时，200m/s时磨削力仅为80m/s时的50% 。
次数的影响较小。
B 超高速磨削加工的优势
（4）可大幅延长砂轮寿命，有助于实现磨削加工的自动化。 磨削力不变条件下，200m/s磨削时砂轮寿命比80m/s提高1倍。 磨削效率不变条件下，砂轮寿命可提高约8倍。 使用金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷时，磨削速度由30m/s提高到 160m/s，砂轮磨削比由900提高到5100。
采用增大磨削深度，降低进给速度的方法，使砂轮与工件有较大的表 面接触面积及高的速度比，由此得到高的金属磨除率和精度，以及低
的表面粗糙度。
A 超高速磨削技术的现状和发展来自百度文库– 缓进给磨削
与普通磨削的区别在于磨削深度大（1-30mm），工件的进给速
度小（5-30mm/min）。
适宜加工韧性材料（如镊基合金）和淬硬材料，包括各种型面和 沟槽。可部分取代车削和铣削的加工。 自1963年正式应用以来，一直受到传统砂轮速度(<35m/s)的限制。 普遍认为：高砂轮速度不适合深磨场合，因为砂轮速度的提高会引起 磨削温度上升，导致磨削烧伤的危险性增加。
A 超高速磨削技术的现状和发展
PCD和PCBN等超硬磨料砂轮的推广应用和高速磨削机制研究的深 入，高速磨削再度兴起，出现了高于普通磨削5-6倍的超高速磨削。
现在工业实用磨削速度150-250m/s，试验室达到400m/s。
超高速磨削加工技术领域，德国领先，日本后来居上，美国奋起直
追。
A 超高速磨削技术的现状和发展
超高速磨削 Ultral-high Speed Grinding
A B C D E
超高速磨削技术的现状和发展
超高速磨削加工的优势
超高速磨削技术的应用
超高速磨削的加工机理
超高速磨削的相关技术
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A
超高速磨削技术的现状和发展
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A 超高速磨削技术的现状和发展
20世纪，60年，高速磨削一般在45-60 m/s; 70年代，80-90m/s，少数达到120m/s 。 存在问题： （1）高速磨削时，磨屑厚度变小，磨削能增加，磨削热增加。
相同的单颗磨粒切深条件下，磨削速度对磨削力影响极小。
（3）可以获得低粗糙度表面
其他条件相同时，33m/s、100m/s 和200m/s速度下磨削表面粗糙度分别为
2.0、1.4和1.1 um。 对高达1000m/s超高速磨削效果的计算机模拟研究表明：磨削速度由20m/s， 提高到1000m/s，表面粗糙度降低至原来的1/4。 另外，超高速条件下，获得的表面粗糙度数值受切刃密度、进给速度及光磨
（5）可改善加工表面完整性
超高速磨削加工可以越过易产生磨削烧伤的区域，在大磨削用量下反
而不产生磨削烧伤。
B 超高速磨削加工的优势
高速磨削加工优势总结： （1） 大幅度提高磨削效率 （2） 磨削力小，零件加工精度高 （3）可以获得低粗糙度表面
（4）可大幅延长砂轮寿命，有助于实现磨削加工的自动化。
（5）可改善加工表面完整性
C
超高速磨削加工的应用
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C 超高速磨削技术的应用
超高速磨削技术最先在德国发展，其中德国 Guehring Automation 公司较为著名。
80年代最先推出超高速磨床，与阿亨大学开展500m/s磨削研究制造
了设备。 FD613超高速平面磨床上磨削宽1-3mm，深30mm的转子槽 时，进给速度可达到3000mm/min(CBN砂轮，150m/s)。 轴齿轮齿槽、扳手开口槽、蜗杆螺旋齿槽等的一次性高效磨削加工 是Guehring公司超高速磨床的主要工艺。 欧洲还有许多公司推出了自己超高速磨床，反映出欧洲超高速磨削 技术实用化的地位。
A 超高速磨削技术的现状和发展
1979年，德国P.G.Wemer博士预言存在高效深磨区。 1983年，Bremen大学出资制造HEDG，线速度达到100-180m/s。 真正实现优质高效，被誉为磨削技术发展的高峰，磨削技术进入新纪
元。
1984年，Wemer博士获得国际磨粒工程学会年度个人最高成就奖。
而340m/s时比180m/s时提高200%。
采用高速快进给的高效深磨HEDG技术，金属切除率极高。工件可由毛 坯一次成形，磨削时间仅为粗加工（车、铣）时间的5-20%。
B 超高速磨削加工的优势
磨削参数
普通磨削 小 0.0010.003 高 1-30 低 20-60 低
缓进给磨削 CHDG 大 0.1-30 低 0.05-0.5 低 20-60 低
C 超高速磨削技术的应用
B 超高速磨削加工的优势
试验表明：采用磨削速度1000m/s（超过加工材料塑性变形应力波速 度）的超高速磨削效益明显。 受到现有设备的限制，试验室最高磨削速度为400m/s,更多是250m/s
以下的研究和开发，但超高速磨削相比传统磨削有明显优势：
（1） 大幅度提高磨削效率
磨削力不变，200m/s超高速磨削的金属切除率比80m/s磨削提高150%，
（2）磨削液难以进入磨削区，传入工件的热流比例增大。
导致工件受热变形和表面烧伤等限制砂轮速度进一步提高。 早期高速磨削受到砂轮强度、磨料耐磨性、机床结构和成形砂轮修 整等因素制约。
A 超高速磨削技术的现状和发展
20世纪，50年代末，德国ELB公司首创缓进给磨削。 与高速磨削几乎同时发展起来。
缓进给磨削（深切缓进给强力磨削或蠕动磨削）：高效磨削方式，