隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和高性能科技產(chǎn)品對機械零件的加工精度、表面粗糙度、表面完整性、加工效率和批量化質(zhì)量穩(wěn)定性的要求越來越高。在世界范圍內(nèi)更加強了磨削理論基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，新的磨粒加工方法和先進磨粒加工技術(shù)、工具與裝備不斷涌現(xiàn)，將磨粒加工這一古老的加工工藝技術(shù)迅速推向新高度，并成為先進加工制造工藝與裝備的重要組成部分。高速/超高速、高效率、自動化/數(shù)控化/智能化、超精密等既是當(dāng)前先進磨粒加工工藝技術(shù)的主要內(nèi)容，也是先進加工制造工藝與裝備的重要學(xué)科前沿。普通磨削的單位材料去除率不足10 mm3/mm·s，與普通車削、銑削相去甚遠。所以，提高磨粒加工效率一直是人們不懈追求的目標(biāo)。根據(jù)磨屑去除機理，材料磨除率可以表示成磨屑平均斷面積、磨屑平均長度和單位時間內(nèi)參與切削的磨粒數(shù)三者的乘積。因此，如果要提高磨削效率：
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)D _\~n/5 1）可以采用高速和超高速及寬砂輪磨削來增加單位時間作用的磨粒數(shù);
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P0)La # 2）采用深切磨削以增大磨屑長度;
hI+mx 3）采用重負荷等強力磨削方式以增大磨屑平均斷面積。
S:.Vt&+NJ ,Pq@{i# 單獨或綜合采用這些方法從而使單位材料去除率較普通磨削有較大提高的工藝技術(shù)均為高效率磨粒加工技術(shù)。它主要包括:高速、超高速磨削、緩進給深磨、高效深切磨削、強力磨削和強力晰磨、高速重負荷荒磨、砂帶磨削、硬脆/難加工材料高效率磨削、高效率研磨和拋光等。其中高速與超高速磨削、緩進給深切磨削、高效深切磨削、砂帶磨削和重負荷荒磨技術(shù)的發(fā)展最為引人注目。
!>n^ ;u dX720/R 2 高效率磨粒加工技術(shù)發(fā)展
@ X$~{Vp__ !foiGZ3g 1) 高速超高速磨削
Hp#IOsP~ +>w %j&B 超高速磨削技術(shù)是現(xiàn)代新材料技術(shù)、制造技術(shù)、控制技術(shù)、測試技術(shù)和實驗技術(shù)的高度集成，是優(yōu)質(zhì)與高效的完美結(jié)合，是磨削加工工藝的革命性變革。通常將砂輪線速度大于45m/s的磨削稱為高速磨削，而將砂輪線速度大于150m/s的磨削稱為超高速磨削。超高速磨削在歐洲、日本和美國等發(fā)達國家發(fā)展較快。歐洲高速超高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步比較早，最初在20世紀(jì)60年代末期就開始進行高速超高速磨削的基礎(chǔ)研究，當(dāng)時實驗室的磨削速度就已經(jīng)達到210～230m/s。1979年德國Bremen大學(xué)的P. G. Werner教授撰文預(yù)言了高效深磨區(qū)存在的合理性，由此開創(chuàng)了高效深磨的概念。1983年德國Bremen大學(xué)出資由德國Guhring Automation公司制造了當(dāng)時世界上第一臺高效深磨的磨床，功率為60kW，轉(zhuǎn)速為10000r/min，砂輪直徑為400mm，砂輪圓周速度達到了209m/s。Aachen工業(yè)大學(xué)實驗室磨削速度已達到500m/s，這一速度已突破了當(dāng)前機床與砂輪的工作極限。瑞士Studer公司開發(fā)的CBN砂輪磨削線速度在60m/s以上，并向120～130m/s方向發(fā)展。
i4Ps#R_wx lQkCA- 美國60年代中期開始提高陶瓷砂輪的線速度，1967年諾頓公司在市場上出售線速度為61m/s的砂輪和磨床。到70年代初，60m/s的磨床已有相當(dāng)數(shù)量，70m/s,80 m/s乃至90m/s的磨床也相繼出現(xiàn)。1993年，美國的Edgetek Machine公司首次推出的超高速磨床，采用單層CBN砂輪，圓周速度達到了203m/s,用以加工淬硬的鋸齒等可以達到很高的金屬切除率。美國Connecticut大學(xué)磨削研究與發(fā)展中心的無心外圓磨床，最高磨削速度250m/s。2000年美國馬薩諸塞州立大學(xué)的S.Malkin等人，以149m/s的砂輪速度，使用電鍍金剛石砂輪通過磨削氮化硅，研究砂輪的地貌和磨削機理。目前美國的高效磨削磨床很普遍，主要是應(yīng)用CBN砂輪。可實現(xiàn)以160m/s的速度，75mm3/mm·s的磨除率，對高溫合金Incone1718進行高效磨削，加工后Ra1～2µm，尺寸公差±13µm 。另外采用直徑400mm的陶瓷CBN砂輪，以150～200m/s的速度磨削，可達到RaO.81µm，尺寸公差±2.5～5µm。美國高速磨削的一個重要研究方向是低損傷磨削高級陶瓷。
v;%>F)I ji8)/ 日本的超高速磨削主要不是以獲得高生產(chǎn)率為目的，而對磨削過程的綜合性能更感興趣。日本70年代中期，就能生產(chǎn)45m/s和60m/s的高速磨床。1985年前后，在凸輪和曲軸磨床上，磨削速度達到了80m/s，90年代日本推出了120m/s和250m/s的高速磨床。日本廣泛地用CBN砂輪取代一般砂輪，其目的是達到加工的高效率化、省力和無人化。至2000年，日本已進行500m/s的超高速磨削試驗。Shinizu等人，為了獲得超高磨削速度，利用改制的磨床，將兩根主軸并列在一起;一根作為砂輪軸，另一根作為工件主軸，并使其在磨削點切向速度相反，取得了相對磨削速度為Vs+Vw的結(jié)果，砂輪和工件間的磨削線速度實際接近l000m/s。這是迄今為止，公開報道的最高磨削速度。
GKT^rc-YT- C0 RnBu 我國高速磨削起步較晚，1958年開始推廣高速磨削技術(shù)。1964年鄭州磨料磨具磨削研究所和洛陽拖拉機廠合作進行了50m/s高速磨削試驗。1974年鄭州磨料磨具磨削研究所進行了50～60m/s的磨削試驗，1982年10月，湖南大學(xué)進行了60m/s高速強力凸輪磨削工藝試驗研究，為發(fā)展高速強力磨削凸輪軸磨床和高速強力磨削砂輪提供了實驗數(shù)據(jù)。八十年代初，東北大學(xué)進行了大量的高速磨削試驗研究。以東北大學(xué)為主開發(fā)的YLM—1型雙面立式半自動修磨生產(chǎn)線，磨削速度達到80m/s，磨削壓力在2500～5000N以上。1995年，漢江機床廠使用陶瓷CBN砂輪，進行了200m/s的超高速磨削試驗。廣西大學(xué)于1997年前后開展了80m/s的高速低表面粗糙度的磨削試驗研究工作。至2000年湖南大學(xué)一直在開展高速磨削研究工作。在2000年中國數(shù)控機床展覽會上，湖南大學(xué)推出了最高線速度達120m/s的數(shù)控凸輪軸磨床。從2002年開始，湖南大學(xué)開始針對一臺250m/s超高速磨床主軸系統(tǒng)進行高速超高速研究，并在國內(nèi)首次進行了磁浮軸承設(shè)計。20世紀(jì)90年代至現(xiàn)在，東北大學(xué)一直在開展超高速磨削技術(shù)的研究，并首先研制成功了我國第一臺圓周速度200m/s、額定功率55kW，最高砂輪線速度達250m/s的超高速試驗?zāi)ゴ玻⑾群筮M行了超高速大功率磨床動靜壓主軸系統(tǒng)研究、200m/s電鍍CBN超高速砂輪設(shè)計與制造、超高速磨削成屑機理研究、超高速磨削熱傳遞機制研究、高速鋼的高速深磨研究、超高速單顆粒CBN磨削試驗研究、高速單顆粒磨削機理研究、超高速磨削溫度場研究、磨削摩擦系數(shù)的研究、超高速磨削砂輪表面氣流場的研究、超高速磨削機理分子動力學(xué)的仿真以及磨削智能化等方面的研究，部分研究成果達到國際先進水平、部分研究成果與國際水平持平。
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