超高速磨削技术探析

宫笃篪

（江苏安全技术职业学院，江苏 徐州 221003）

超高速磨削技术探析

宫笃篪

（江苏安全技术职业学院，江苏 徐州 221003）

超高速加工是一个相对概念，由于不同加工方式、不同工件材料有不同高速加工范围，因而很难就超高速加工的切削速度给出一个确切的定义。概括地说，超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具与磨具，能可靠地实现高速运动，极大地提高材料切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术，其切削速度通常比常规高10倍左右。

超高速磨削；技术特征；关键技术?

自20世纪30年代德国萨洛蒙博士首次提出高速切削概念以来，经过20世纪50年代的机理与可行性研究，20世纪70年代的工艺技术研究，20世纪80年代全面系统的高速切削技术研究，到20世纪90年代后期，商品化高速切削机床大量涌现；21世纪初，高速加工技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。

1 国内外高速磨削技术简介

在超高速加工技术中，超硬材料工具是实现超高速加工的前提和先决条件，超高速磨削技术是现代超高速加工的工艺方法。

（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，工业发达国家对超高速加工的研究起步早，水平高。在此项技术中，处于领先地位的国家主要有德国、日本、美国、意大利等。

（2）我国磨削技术的发展情况。超高速磨削技术在国外发展十分迅速，在国内也引起了高度重视。我国高速磨削起步较晚，近年来，我国在高速、超高速加工的各关键领域（如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面）也进行了较多的研究并有相应的研究成果。

2 超高速磨削加工的优越性

（1）可以大幅度提高磨削效率。

（2）磨削力小，零件加工精度高。

（3）可以获得低粗糙度表面。

（4）可大幅度延长砂轮寿命，有助于实现磨削加工自动化。

（5）可以改善加工表面的完整性。

3 超高速磨削的关键技术

（1）超高速磨削砂轮。①超高速磨削砂轮的材料。超高速磨削用砂轮应具有强度高、抗冲击强度高、耐热性好、微破碎性好、杂质含量低等优点。超高速磨削砂轮可以使用Al2O3、SiC、CBN和金刚石磨料。从超高速磨削的发展趋势看，CBN和金刚石砂轮在超高速磨削中所占的比重越来越大；②超高速砂轮的修整。超高速单层电镀砂轮一般不需修整。特殊情况下利用粗磨粒、低浓度电镀杯形金刚石高速磨削加工特点修整器对个别高点进行微米级修整。试验表明，当修整轮进给量在3～5μm时不仅保证了工件质量，而且可以延长砂轮寿命。

（2）超高速主轴和超高速轴承。①超高速电主轴技术。超高速磨削主要采用大功率超高速电主轴。高速电主轴惯性扭矩小，振动噪声小，高速性能好，可缩短加减速时间；②超高速轴承技术。高速主轴采用的轴承有滚动轴承、气浮轴承、液体静压轴承和磁悬浮轴承几种形式。目前国外多数高速磨床采用的是滚动轴承。

4 超高速磨削技术的应用

超高速磨削的应用技术有高效深切磨削、超高速外圆磨削、超高速精密磨削、快速点磨削、硬脆材料及难加工材料超高速磨削等。

（1）超高速外圆磨削。提高砂轮速度有助于减少磨削表面粗糙度，可实现高效率超高速精密磨削。超高速外圆磨削是使用150～200m/s及以上的砂轮周速和CBN砂轮，配以高性能CNC系统和高精度微进给机构，对主轴、曲轴等零件外圆回转表面进行超高速精密磨削加工的方法，它既能够保证高的加工精度，又可获得高的加工效率。

（2）快速点磨削（Quick-point Grinding）。快速点磨削集成了超高速磨削、CBN超硬磨料及CNC柔性加工三大先进技术，具有优良的加工性能，是超高速磨削技术在高效率、高柔性和大批量生产高质量稳定性方面的又一新发展。既有数控车削的通用性和高柔性，又有更高的效率和精度，砂轮寿命长，质量非常稳定，是新一代数控车削和超高速磨削的极佳结合，成为超高速磨削的主要技术形式之一。

5 结语

超高速磨削是提高磨削效率、降低工件表面粗糙度和提高工件加工质量的先进加工技术，超高速磨削的最大优越性在于能越过磨削“热沟”的影响，减少传入工件的磨削热，从而减少或避免工件表面的磨削“烧伤”，保证工件加工质量。

[1]朱从容.超高速磨削及其关键技术[J].磨床与磨削，2000，（4）.

[2]赵恒华，冯宝富，高贯斌，蔡光起.超高速磨削技术在机械制造领域中的应用[J].东北大学学报（自然科学版），2003，（6）.

宫笃篪（1969-），男，大学本科，讲师，主要研究方向：机械制造与自动化。