高效深切磨削概述及发展

高效深磨技术的研究

张宇霖学号 ********

班级：15机械设计制造及其自动化04班

摘要

高效深磨(HEDG-High Efficiency Deep Grinding)技术是由德国Bremen大学Werner教授于1980 年创立的一种集砂轮高速度、高进给速度（0.5~10m/min）和大切深（0.1~30mm）为一体的高效磨削技术。本文通过对高效深磨技术的研究，主要完成以下创造性工作：

1.分析磨削过程的传热机制，得出高效深磨技术的基本原理：提高工件进给速度和砂轮速度，可以有效减少工件表面温度，使高效大磨除率的磨削成为可能。

2.针对高效深磨的特点，研究了实现高效深磨的设备，其中包括砂轮、磨床和磨削液的选择。

3.分析认为高效深磨目前存在的瓶颈是磨削弧区高温和工件表面烧伤，并针对性地提出一些可能的解决方案。

关键词：高效深磨;基本原理;设备选择;瓶颈;解决方案

Abstract

High Efficiency Deep Grinding( HEDG ) technology is a high wheel speed, high feed rate (0.5 ~ 10m / min) and large cutting depth (0.1 ~ 30mm), which was founded in 1980 by Professor Werner of Bremen University in Germany. Based on the study of HEDG technology, following creative work in this paper are carried out.

1.Through analyzing the heat transfer mechanism of the grinding process,t he following basic principle of HEDG technology is obtained:Improving the workpiece feed rate and wheel speed can effectively reduce the workpiece surface temperature, so that the efficient grinding becomes possible.

2.In view of the characteristics of HEDG, the equipments which can apply for HEDG is studied, including the selections of grinding wheel, grinding machine and grinding fluid.

3.It is concluded that the bottlenecks of HEDG is the high temperature of grinding area and the burning of workpiece surface, so that puting forward some possible solutions.

Key Words: High Efficiency Deep Grinding( HEDG ); basic principle; equipment selections; bottlenecks; possible solutions

目录

1 引言 (1)

2 高效深磨的原理 (2)

2.1工件进给速度对工件表面温度的影响 (2)

2.2 砂轮速度对工件表面温度的影响 (3)

3 高效深磨的设备选择 (4)

3.1 砂轮的选择 (4)

3.2 磨床的选择 (5)

3.3 磨削液的选择 (6)

4 高效深磨的瓶颈和对策 (7)

4.1 高效深磨目前的瓶颈 (7)

4.2 解决高效深磨瓶颈可能对策 (8)

5 结语 (8)

参考文献 (10)

1 引言

磨削是一种精密加工方法, 往往作为机械加工的最后一道工序, 从而最终保证零件所要求的尺寸和形状精度以及零件的表面完整性。一般来讲, 磨削的加工余量是很小的、低效率的, 这主要是由于磨削工艺本身是近几年才迅速崛起的一项高新技术。早在本世纪30 年代和40 年代, 人们就开始对如何提高磨削效率进行研究, 并取得了积极的成果[1]。

高效深磨(HEDG-High Efficiency Deep Grinding)技术是由德国Bremen大学Werner教授于1980 年创立的一种集砂轮高速度、高进给速度（0.5~10m/min）和大切深（0.1~30mm）为一体的高效磨削技术[2,3]。它打破了传统的磨削观念，使磨削不再局限于传统上的精密加工范畴，可以通过一个磨削行程，完成过去由车、铣、磨等若干工序组成的粗、精加工过程。

从操作方法和最大可能达到的材料磨除率的不同, 平面磨削可以细分为三种性质不同的技术:传统(往复) 磨削、缓进磨削和高效深磨。现将这三种不同的磨削技术的主要特性对比如下, 见表1[4]。

表1 三种不同磨削技术的主要特性

工件进给速度（m/min）1～300.05～0.50.5～10砂轮速度（m/s）20～6020～6080～200

单位金属磨除率（mm3/mm∙s）0.1～100.1～1050～2000由表1可见, 高效深磨是使用较高的砂轮速度和较大材料切除率的一种缓进磨削的形式。它是缓进磨削和高速磨削的结合, 因而可

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以获得远高于一般切削加工的金属磨除率，磨后表面质量也可达到与传统磨削方式相当的水平[5]。

2 高效深磨的原理

在普通的缓进磨削中,以较低的工件速度进行加工,磨削效率较低,如要提高金属磨除率而其它的条件都保持不变, 就要提高工件速度和切削深度,这样很难散发因磨削而产生的热量和不能得到持续散发热量的时间,其结果是对工件产生热损伤。这就是在普通缓进磨削中不能获得更高金属磨削率的主要原因[6]。

高效深磨与缓进磨削相反，其加工中的能量在短时间内转化为热量而被传散，且同时为降低热能量传给加工零件，工作台快速进给(即工件进给速度快)。砂轮高速转动，工件快速进给，砂轮很快与磨削区脱离，热量主要传散到切屑与磨削液。因此，提高工件进给速度和砂轮速度，可以有效减少工件表面温度，使高效大磨除率的磨削成为可能。

2.1工件进给速度对工件表面温度的影响

图1是高效深磨的单位金属磨除率Q w、工件进给速度V w与工件表面温度t的关系。