超高速磨削是當今*制造領域引人關注的高效加工技術之一,超高速磨削機理的研究受到國內(nèi)外學者的廣泛關注和高度重視,是國內(nèi)外磨削界的研究前沿和重點研究課題。超高速磨削在歐洲、日本和美國等發(fā)達國家發(fā)展很快,德國磨削專家T.Tawakoli博士將其譽為″現(xiàn)代磨削技術的峰″。我國《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》將超高速加工列入國家重點支持的技術與產(chǎn)業(yè)領域。日本先端技術研究學會把超高速加工列為五大現(xiàn)代制造技術之一。國際生產(chǎn)工程研究學會(CIRP)將超高速磨削技術確定為面向21世紀的中心研究方向之一。
超高速磨削是磨削技術的革命性飛躍。超高速磨削突破了傳統(tǒng)磨削的概念,不僅有高的金屬磨除率,還能獲得很好的工件表面粗糙度和精度,使磨削工藝擴大了使用范圍,成為一種有能力和車削、銑削等加工方法相競爭的高效加工工藝。實驗和科學研究證實:大幅度提高切削速度,就可以越過切削過程產(chǎn)生的高溫死谷而使刀具在超高速區(qū)進行高速切削,從而大幅度減少切削工時,成倍地提高機床生產(chǎn)率。超高速磨削不僅對高塑性和難磨材料具有良好的磨削表現(xiàn),而且能夠高效率地對硬脆材料實現(xiàn)延性域磨削。
超高速磨削具有的特點為:
1)磨粒相對工件的速度已經(jīng)接近于應力波在材料中的傳播速度量級,使材料變形區(qū)域明顯變小,消耗的切削能量更集中于磨屑的形成,磨削力和比磨削能小,工件變形小。因此,磨削深度一定時,可以使用更高的磨削工藝參數(shù),金屬磨除率高。
2)超高的磨削速度使單顆磨粒受力小,磨損少,砂輪壽命長。
3)磨削表面粗糙度值會隨砂輪速度的提高而降低,磨削熱量也主要集中在磨屑中而飛散,工件表面溫度低,受力和受熱變質(zhì)層薄,表面加工質(zhì)量高。
4)在超高速磨削條件下,變形區(qū)材料應變率高,相當于在高速絕熱沖擊條件下完成切削,使材料更易于磨除,并使難磨材料的磨削性能改善??梢詫τ泊嗖牧蠈崿F(xiàn)延性域磨削,同時也增加了韌性材料在彈性小變形階段被去除的比率。
超高速磨削以*的磨削效率、極大的砂輪磨削比和良好的加工表面完整性,與傳統(tǒng)平面磨床磨削方式形成了很大的差另q。傳統(tǒng)的磨削加工余量是很小的、低效率的,是一種精密加工方法,往往作為機械加工的道工序,以最終保證零件所要求的尺寸和形狀精度以及零件的表面完整性。該種磨削方法雖然在達到的加工精度和表面粗糙度方面具有的優(yōu)勢,但其金屬磨除率z。(單位時間內(nèi)磨除材料的體積,mm3/s)難以與其他切削抗衡。這是因為Z。等于磨屑平均斷面積、磨屑平均長度和單位時間內(nèi)的作用磨粒數(shù)(磨屑數(shù))三者的乘積。普通磨削的金屬比磨除率不足10mm3/(mm·s),與普通車削、銑削相去甚遠。近年來,隨著超高速磨削機理、金剛石砂輪和CBN砂輪、高速主軸系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、磨削液、磨削自動化和智能化、磨削液注入系統(tǒng)和砂輪修整等相關新技術的應用,超高速磨削技術已成為集*為一體的*制造技術的重要組成部分。
高效磨削技術的應用已經(jīng)向人們表明,磨削同樣可以是一種高效的精密切削加工方法。根據(jù)美N(2000年機械加工技苓趨勢》(機械加工技術協(xié)會的會員刊物)的分析,磨削加工位居的機械加工方式的第三位。在某些工序中,以磨代車、以磨代銑已經(jīng)得到成功應用,在美國的一些汽車制造廠,磨床的數(shù)量占所有切削機床總量的28%以上。美國*制造科技協(xié)會主席Stuart Salmon博士認為,磨削加工在很多領域內(nèi),不論從技術上或經(jīng)濟上,都可與切削加工相匹敵,在有些領域甚至是的加工方法。