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超高速磨削技术[参考].pdf
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超高速磨削技术[参考].pdf
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高速 / 超高速磨削技术
摘要 :超高速点磨削是一种先进的高速磨削技术,它集成了高速磨削、 CBN 超硬磨料及 CNC 车削
技术,具有优良的加工性能。对国内外高速磨削技术发展的作了比较详细的介绍,重点论述和分析
了超高速点磨削的技术特征、关键技术和在汽车制造中的应用,最后分析了我国汽车工业发展超高
速点磨削技术的必要性。
关键词 : 超高速点磨削 ; 技术特征 ; 关键技术 ; 汽车工业
Abstract: Super-highspeed point-grinding is an advanced manufacture technology that
hasintegrated high speed grinding ,thin super-abrasive wheel and CNC turning
technologies ,and has m any excellent performance sin grindingshafts process. The
development and the technical characters o f super-highspeed point-grinding were
introduced ,and the key technology and applicationon automobile manufacturing o f
super-high speed point-grindingwere also analyzed. The significance of super-h igh
speed point-grindingon automobile manufacturing was presented.
Keywords: Super-high speed point-grinding; Technicalcharacteristics;Key technology;
Automobile manufacturing
1.国内外高速磨削技术简介
通常所说的 “磨削 ”主要是指用砂轮或砂带进行去除材料加工的工艺方法。它是应用广泛的高效精密
的终加工工艺方法。一般来讲,按砂轮线速度 V 的高低将磨削分为普通磨削 ( Vs < 45m/ s) 、高速
磨削 ( 45 ≤ Vs<150m/s) 、超高速磨削 (Vs≥150m/s)[1]。20 世纪 90 年代以后,人们逐渐认识到高速和
超高速磨削所带来的效益,开始重视发展高速和超高速磨削加工技术,并在实验和研究的基础上,
使其得到了迅速的发展 [2] 。
1.1 国外磨削技术的发展
磨削加工是一种古老而自然的制造技术,应用范围遍布世界各地,然而数千年来磨削速度一直处于
低速水平。 20 世纪后,为了获得高加工效率,世界发达国家开始尝试高速磨削技术 [2] 。在高速、
超高速精密磨削加工技术领域,德国及欧洲领先,日本后来居上,美国则在奋起直追 [3] 。
1.1.1 欧洲磨削技术的发展情况
超高速切削的概念源于德国切削物理学家 Carl.J.Salomon 博士 1929 年所提出的假设,即在高速
区当切削速度的“死谷”区域,继续提高切削速度将会使切削温度明显下降,单位切削力也随之降
低[1] 。
欧洲高速磨削技术的发展起步早。最初高速磨削基础研究是在 20 世纪 60 年代末期,实验室磨削速
度已达 210-230m/s。 70 年代末期,高速磨削采用 CBN 砂轮。意大利的法米尔 ( Famir ) 公司在 1973
年 9 月西德汉诺威国际机床展览会上,展出了砂轮圆周速度 120m/s 的 RFT-C120/ 50R 型磨轴承内
套圈外沟的高速适用化磨床 [1] 。德国的 Guehring Automation 公司 1983 年制造了功率 60kW 、转速
10000r/min 、砂轮线速度 209m/s[4]和砂轮直径 400mm 的强力磨床。该公司于 1992 年成功制造出砂
轮线速度为 140-160m/s 的 CBN 磨床,线速度达 180m/s 的样机 [5] 。Aachen 大学、 Bremm 大学等在
实验室已完成了 Vs 为 250m/s、350m/ s 的实验。瑞士 Studer 公司开发的 CBN 砂轮线速度在 60m/s
以上,并向 120-130m/s 方向发展 [2、 6、7]。目前在试验室内正用改装的 S45 型外圆磨床进行
280m/s 的磨削试验。瑞士 S40 高速 CBN 砂轮磨床,在 125m/s 时,高速磨削性能发挥最为充分,在
500m/s 时也能照常工作。
1.1.2 美国磨削技术的发展情况
1967 年,美国的 61m/s 磨床投入市场, 1969 年生产出 80m/s 的高速无心磨床。 1970 年,本迪克斯
公司曾生产了 91m/s 切入式高速磨床。 1971 年,美国 Carnegie Mellon 大学制造了一种无中心孔的
钢质轮,在其周边上镶有砂瓦,其试验速度可达 185m/s,工作速度达到 125m/s,用于不锈钢锭磨
削和切断,也可用于外圆磨削。 1993 年,美国的 Edgetek Machine 公司首次推出的超高速磨床,采
用单层 CBN 砂轮,圆周速度达到了 203m/ s,用以加工淬硬的锯齿等,可以达到很高的金属切除
率。美国 Connectiout 大学磨削研究与发展中心的无心外圆磨床,最高磨削速度 250m/s,主轴功率
30kW ,修整盘转速 12000r/min ,砂轮自动平衡,自动上料。 2000 年美国马萨诸塞州立大学的
S.Malkin 等人,以 149m/s 的砂轮速度,使用电镀金刚石砂轮通过磨削氮化硅研究砂轮的地貌和磨
削机理。至 2000 年, T. W. Hwang 等人一直在进行超高速磨削研究。目前美国的高效磨削磨床很普
遍,一个重要的研究方向是低损伤磨削高级陶瓷,试图采用粗精加工一次磨削,以高的材料去除率
和低成本加工高品质的氮化硅陶瓷零件 [8] 。
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