2014 - 13 - 高速超高速磨削

超高速磨削Ultral-highSpeedGrinding，P2，a，3，a，超高速磨削技术的现状和发展，a超高速磨削技术的现状和发展，20世纪，60年，高速磨削一般达到45-60m/s的70年代，80-90m/s，少数达到120m/s。 (1)高速磨削时，磨削屑的厚度变小，磨削能量增加，存在磨削热增加的问题。 (2)研磨液难以进入研磨区域，传递给工件的热流的比例变大。 工件热变形和表面烧伤等限制砂轮速度进一步提高。 早期高速磨削受砂轮强度、磨料耐磨性、机床结构和成形砂轮修整等因素的制约。 20世纪、50年代末，德国ELB公司首次开始进行研磨。 与高速磨削几乎同时发展。 缓冲磨削(深缓冲强力磨削或蠕动磨削):高效磨削方式采用增大磨削深度、降低进给速度的方法，增大砂轮与工件的表面接触面积和速度比，得到高金属磨削率和精度、低表面粗糙度。 a超高速磨削技术的现状与发展，与普通磨削的区别在于磨削深度大(1-30mm )，工件进给速度小(5-30mm/min )。 适合加工包括各种类型的面和槽在内的镊子基合金等韧性材料和淬火材料。 可部分替换车削和铣削加工。 自1963年正式应用以来，一直被限制在以往的砂轮速度(35m/s )。 高砂轮速度不适合深磨削时，砂轮速度的提高会使磨削温度上升，磨削烧伤的危险性会提高。 a超高速磨削技术的现状与发展缓慢磨削，1979年，德国P.G.Wemer博士预言将存在高效深磨削区。 1983年，Bremen大学出资制造HEDG，线速度达到100-180m/s。 真正实现优质高效率，成为磨削技术发展的高峰，磨削技术进入新纪元。 1984年，Wemer博士获得了国际磨粒工学会年度的个人最高奖。 a超高速磨削技术的现状和发展，PCD和PCBN等超硬磨削砂轮的普及和高速磨削机理的研究深入，高速磨削再度兴起，出现了普通磨削的56倍以上的超高速磨削。 现工业实用磨削速度为150-250m/s，试验室达400m/s。 在超高速磨削加工技术领域德国领先，日本后来居于上位，美国一口气赶上了。 a超高速磨削技术的现状和发展、发展阶段： 1高速磨削2缓冲磨削3高效深磨削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，其后的发展一直很缓慢。 试验室的超高速磨削速度达到250m/s，但未产业化。 工业引用一直是100m/s，与海外差距很大。a超高速磨削技术的现状和发展、11、b、超高速磨削加工的优越性、超声波高速磨削加工的优越性，采用磨削速度1000m/s (超过加工材料的塑性变形应力波速度)的超高速磨削效果明显。 受现有设备的限制，试验室的最高磨削速度为400m/s，在250m/s以下的研究和开发较多，但超高速磨削比传统磨削具有显着优点： (1)大幅提高磨削效率的磨削力不变，200m/s超高速磨削的金属切除率比80m/s磨削提高150%，340 采用高速快速推进高效深磨HEDG技术，金属切除率极高。 工件可从毛坯一次成形，磨削时间仅为粗加工(车、铣削)时间的5-20%。 超声波高速磨削加工的优点是，(2)磨削力小，零件加工精度高，磨削效率相同的情况下，200m/s时磨削力只有80m/s时的50%。 在同样的单一磨粒深度，磨削速度对磨削力的影响极小。 (3)在得到低粗糙度表面其他条件同时，以33m/s、100m/s、200m/s的速度研磨表面粗糙度分别为2.0、1.4、1.1um . 在最高1000m/s超高速研磨效果的计算机模拟研究中，研磨速度从20m/s提高到1000m/s，表面粗糙度降低到原来的1/4。 另外，在超高速条件下，得到的表面粗糙度的数值受切削刃密度、进给速度、研磨次数的影响较小。超声波高速磨削加工的优点有助于(4)大幅度延长砂轮寿命，实现磨削加工的自动化。 在磨削力不变的条件下，200m/s磨削时的砂轮寿命比80m/s提高了1倍。 在磨削效率不变的条件下，砂轮寿命提高约8倍。 用金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷时，磨削速度从30m/s提高到160m/s，砂轮磨削比从900提高到5100。 (5)能改善加工表面完整性的超高速磨削加工，越过容易产生磨削烧伤的区域，在较大的磨削量下反而不会产生磨削烧伤。 超声波高速磨削加工的优越性、高速磨削加工的优越性总结： (1)大幅度提高磨削效率；(2)磨削力小，零件加工精度高；(3)获得低粗糙度表面；(4)大幅度延长砂轮寿命，有助于磨削加工的自动化。 (5)可以改善加工表面的完整性，超声波高速磨削加工的优点，17，c，超高速磨削加工的应用，c超高速磨削技术的应用，超高速磨削技术首先在德国发展，其中德国GuehringAutomation公司很有名。 80年代首次推出超高速磨床，与阿亨大学开展500m/s磨削研究制造设备。 用FD613超高速平面磨床磨削宽1-3mm、深30mm的转子槽时，进给速度可达3000mm/min(CBN砂轮，150m/s )。 轴齿轮齿槽、扳手开口槽、蜗杆齿槽等一次性高效磨削加工是葛亮公司超高速磨床的主要技术。 在欧洲还有很多公司发布了独特的超高速磨床，反映了欧洲超高速磨床技术的实用化地位。 在日本砂轮超过100m/s的磨削工艺称为超高速磨削。 与欧洲超高速磨削技术的应用不同，日本不是主要以获得高生产效率为目的，而是对磨削的综合性能更感兴趣。 三菱公司CA32-U50A型磨削CNC超高速磨床采用陶瓷粘结剂CBN砂轮，砂轮线速度达到200m/s。 通过超高速磨削实现工程陶瓷、光学玻璃等硬脆性材料的高性能加工是重要的应用领域。 c超高速磨削技术的应用，美国的HEDG机床也得到了应用。 美国的EdgetekMachine公司是全美首家生产高效深磨机床的企业，该公司推出单层CBN砂轮、砂轮周速203m/s的超高速磨床，加工淬火锯片等，可以达到较高的金属切除率。 使用电镀的CBN砂轮和油性磨削冷却液的HEDG磨床磨削镍基合金，砂轮圆周速度达到160m/s，金属切除率达到75mm/(mm.s )。 砂轮无需保养，寿命长，粗糙度值平均为1-2mm，可达到的尺寸公差为13um。 分析了c超高速磨削技术的应用、21、d、超高速磨削加工的机理、4个方面： (1)磨削力(2)硬化和残馀应力(3)表面粗糙度(4)磨削温度、d超高速磨削机理；(1)磨削力下降超高速磨削加工中，随着磨削速度的大幅提高，磨削速度保持其它参数不变。 单位时间的磨削区域的磨粒数增加，每个磨粒的磨削屑厚度变薄：的实验是超高速磨削条件，表示磨削屑的截面积仅为普通磨削条件的各个磨粒所受到的磨削力变大，因此总磨削力大大降低。 参照图2-41，法线和切线的磨削力随着速度的增加而减小。 d超高速磨削机理，(2)硬化和残馀应力趋势减小，单位时间内参与切削的磨粒数增加，磨削屑增加，磨削效率大幅度提高。 由于磨削速度高，各个磨削屑的形成时间极短，在极短时间内完成的磨削屑的高应变率(可近似磨削速度)形成过程与普通磨削大不相同，工件表面的弹性变形层变浅，磨削槽痕两侧塑性流动引起的隆起高度变小，磨削屑形成过程中的翻耕距离和折磨距离变小，瓦d超高速磨削机理，(3)表面粗糙度普通磨削，磨石磨损的主要原因是磨粒磨损和磨粒破损和脱落。 在高速磨削中，未变形的磨削层的厚度小，磨粒不易破损脱落，砂轮的耐久性增加，磨削力降低。在一定的金属切除率下，砂轮速度增加，砂轮径向磨损量降低，表面粗糙度得到改善。 线速度增加，切屑变薄，工件表面磨削痕迹深度变浅，表面残留凸峰变小，表面粗糙度得到改善。 d超高速磨削机理，(4)磨削温度超高速磨削时磨粒在磨削区的移动速度和工件进给速度大幅度加快的应变率响应温度延迟的影响降低了工件表面磨削温度，因此，超越了磨削容易产生烧伤的区域，扩大了磨削工艺参数的应用范围。 d超高速磨削机理，27，e，超高速磨削加工相关技术，超高速砂轮的结构和制造要求：强度高，抗冲击性强，耐热性好，微破碎性好，杂质含量低。 超高速磨削砂轮磨粒：金刚石、CBN、SiC等。 CBN和金刚石砂轮在超高速磨削中的比例越来越大。 超高速磨削粘合剂：树脂、陶瓷、金属粘合剂。 日本陶瓷结合剂砂轮达到300m/s，单层镀CBN砂轮达到250m/s。 d超高速磨削相关技术超高速磨削砂轮、超高速磨削砂轮的结构与制造80年代，国外开发了单层高温钎焊硬质合金砂轮，从根本上改善了磨料、粘合剂(钎焊合金材料)与基体之间的强度。 线速度可达300-500m/s。 欧洲：主要采用单层镀CBN砂轮进行高效成形磨削和开槽磨削。 日本：金属和陶瓷结合剂的薄片砂轮很多。 我国没有超高速砂轮磨削专用砂轮，刚开始研究。 d超高速磨削相关技术超高速磨削砂轮、砂轮修整在磨削过程中，砂轮变钝，磨损失去正确的几何形状，应及时修整。 修剪可分为整形和尖锐修整两个过程。 整形达到砂轮要求的几何形状和精度。 夏普是使磨粒突出的粘结剂，产生必要的切屑收容空间，提高磨削能力。 整形方法有车削法、磨削法和金刚石轮法。 尖锐的修复方法有自由磨粒法和固结修复工具修复法两种，另外还有电解在线修复法、电火花修复法等。 超高速单层电镀砂轮一般不需要保养。 超高速金属粘合剂砂轮一般实施电解修补。 d超高速磨削相关技术超高速磨削砂轮，超高速磨削主要采用大动率超高速主轴。 优点：惯性转矩小，振动噪音小，高速性能好，可缩短加减速时间。 难点：如何减少电机的发热，如何散热？ d超高速磨削相关技术超高速磨削砂轮、超高速主轴系统的核心是高速精密轴承。 国外多使用滚动轴承，但钢球轴承并不理想。 提高限制速度的方法： (1)提高制造精度。 (但成本高) (2)合理选择材料，陶瓷球轴承具有重量轻、热膨胀系数小、硬度高、耐高温、超高温时尺寸稳定、耐腐蚀、非磁性等优点。 (制造难度高，对拉伸应力和缺口应力敏感) (3)改善轴承结构。 (缩小球径，增加球数，采用提高刚性的中空滚动体，减少离心力和陀螺转矩等)，采用d超高速磨削相关技术的超高速磨削砂轮，超高速磨削砂轮不仅需要静平衡，还需要进行分级平衡，以保证在工作转速下的稳定磨削。 主要采用自动在线平衡技术，工作条件自动识别失衡量的大小和相位。 d超高速磨削相关技术超高速磨削砂轮平衡技术、砂轮自动平衡技术三种形式： (1)机电自动平衡技术美国公司用微机控制微电机移动平衡装置内部的微重块，修正砂轮不平衡量。 (2)液体注入平衡技术德国公司提出砂轮液体自动平衡装置。 (3)液汽式平衡技术美国公司采用氟利昂作为平衡介质，开发了液汽砂轮平衡装置。 d超高速磨削相关技术超高速磨削砂轮平衡技术，油性磨削液(矿物油)的润滑作用优于水性磨削液。 (1