超速磨削技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用.doc

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1、超高速磨削技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用一、概述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。高速超高速磨削技術(shù)是磨削T藝本身的革命性躍變，是適應(yīng)現(xiàn)代高科技需要而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興綜合技術(shù)，它集現(xiàn)代機(jī)械、電子、光學(xué)、計(jì)算機(jī)、液壓、計(jì)量及材料等先進(jìn)技術(shù)成就于一體。高速超高速磨削在徳國(guó)、口本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展比較快。徳國(guó)著名磨削專家T“wakoliT博士將其譽(yù)為“現(xiàn)代磨削技術(shù)的最高峰”。日木先端技術(shù)研究學(xué)會(huì)把超高速加工列為五大現(xiàn)代制造技術(shù)之一。國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CTRP)將超

2、高速磨削技術(shù)確定為21世紀(jì)的屮心研究方向Z—，并進(jìn)行合作研究。1.高速磨削技術(shù)的發(fā)展高速加工和超高速加工的概念是由德國(guó)切削物理學(xué)家SalomonC博士1931年首先提出，他發(fā)表了著名的Salomon曲線，創(chuàng)造性地預(yù)言了超越Tnlor切削方程式的非切削工作區(qū)域的存在，提出如能夠大幅度提高切削速度，就可以越過(guò)切削過(guò)稈?產(chǎn)生的高溫死谷而使刀具在超高速區(qū)進(jìn)行高速切削，從而大幅度減少切削丁吋，成倍地提高機(jī)床生產(chǎn)率。他的理論成為后來(lái)的高速超高速磨削的理論依據(jù)。磨削加工是一種古老血自然的制造技術(shù)，應(yīng)用范圍遍布世界各地，然血數(shù)千年來(lái)磨削速度一直

3、處于低速水平。20世紀(jì)后，為了獲得高加工效率，世界發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始嘗試高速磨削技術(shù)。但人們很快就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磨削速度提高到一定程度吋，磨削溫度會(huì)急劇丄升，從而導(dǎo)致砂輪失效和工件表面磨削燒傷，這使磨削速度的提高受到很大限制。1929年徳國(guó)切削專家Carl.J.Salomon博士提出了關(guān)于切削速度與切削溫度0間關(guān)系的假設(shè)，他斷言在高速切削區(qū)，存在一個(gè)“熱溝”，在“熱溝”區(qū)，切削溫度隨切削速度的提高而急劇上升，直到切削溫度達(dá)到最高點(diǎn)，之后溫度隨速度的提高而下降。半切削速度越過(guò)“熱溝”后，繼續(xù)提高切削速度將會(huì)使切削溫度明顯下降。Salomon博

4、士關(guān)于“熱溝”的假設(shè)被后來(lái)的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究所證實(shí)。這-?創(chuàng)造性的科學(xué)論斷為磨削加工朝高速和超高速磨削加工發(fā)展指明了方向，為超高速磨削技術(shù)研究開(kāi)辟了廣闊空間。2?國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀(1)國(guó)外超高速磨削加工技術(shù)進(jìn)展高速超高速磨削加工技術(shù)在美國(guó)和歐洲這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)發(fā)展和當(dāng)迅速。超高速磨削加工技術(shù)的初步探索是始于上世紀(jì)60年代，即便是在那個(gè)吋候研究屮的磨削速度就已經(jīng)達(dá)到了210-230nVso歐洲在高速超高速磨削的研究方面始終處于領(lǐng)先地位。德國(guó)Aachen大學(xué)、Bremen大學(xué)在高效率深切削的高速磨削研究方面取得了高水平成果，研究人員

5、采用高速度、快進(jìn)給、深切入進(jìn)行超高速磨削實(shí)驗(yàn)，可得到高質(zhì)量的磨削效果。柏林技術(shù)大學(xué)機(jī)床加工工藝研究所和霍倫霍夫研究院生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)計(jì)技術(shù)研究所開(kāi)展了創(chuàng)新型磨削工藝，開(kāi)發(fā)出了高速雙面磨削工藝。德國(guó)Aachen工業(yè)大學(xué)在超高速磨削研究屮采用圓周速度500m/s的超高速砂輪進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。美國(guó)馬薩諸塞州立大學(xué)的S.Malkin等在研究超高速磨削實(shí)驗(yàn)吋采用了I49m/s的砂輪速度和電鍍金剛石砂輪硅研究分析了超高速磨削砂輪的地貌和磨削機(jī)理。美國(guó)的EdgetekMachine公司采用單層CBN砂輪推出圓周速度可達(dá)203m/s的超高速磨床。H本高速

6、超高速磨削技術(shù)近十年來(lái)發(fā)展迅速，2000年，□本進(jìn)行了500m/s的超高速磨削實(shí)驗(yàn)，其FI的主要研究磨削過(guò)程的綜合性能以及超高速磨削機(jī)理的分析，其在超高速磨削領(lǐng)域已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先地位。歐洲超高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步較早，最初超高速磨削的基礎(chǔ)研究是在20世紀(jì)60年代末期，實(shí)驗(yàn)室磨削速度已達(dá)210?230m/s。20世紀(jì)70年代末期，超高速磨削采用CBN砂輪，意大利的法米爾(Famir)公司在1973年9月西德漢諾威國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，展出了砂輪圓周速度120m/s的磨軸承內(nèi)環(huán)外溝槽的高速磨床。1980年徳國(guó)Bremen大學(xué)的Werne

7、r教授開(kāi)創(chuàng)了高效深磨的概念，是Bremen大學(xué)出資由徳國(guó)GuhringAutomation公司于1983年制造了卅:界上第一臺(tái)高效深磨的磨床，功率60kW,轉(zhuǎn)速10kr/min,砂輪直徑400mm,砂輪線速度209m/soBremen大學(xué)較早地開(kāi)展了高效深磨技術(shù)研究，該方法是用高線速度、深切入、快進(jìn)給進(jìn)行磨削，可得到高效率、高質(zhì)量的磨削效果。瑞士Studer公司也曾用改裝的S45型外圓磨床進(jìn)行280m/s的磨削試驗(yàn)。1989年，徳國(guó)納霍斯公司推出了80m/s的CN磨床。居林口動(dòng)化公司于1992年制造成功140-160m/s的CB

8、N磨床。到1990年，英國(guó)W.B.Rowe等人進(jìn)彳亍了200m/s的超高速磨削試驗(yàn)研究。20世紀(jì)90年代初，己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了最高砂輪線速度350m/s的磨削實(shí)驗(yàn)。到H前為止,徳國(guó)阿亨工科大學(xué)正在進(jìn)行砂輪線速度為500m/s的超高速磨削試驗(yàn)研究。H前,實(shí)際應(yīng)用的砂輪線速