高速磨削
浅谈高速强力磨削的发展与应用
高效率是国内外机械加工的主要发展方向之 由于高速磨削对机床 、 、 砂轮 冷却和安全技术 提高效率的重要方法， 是提高切削， 磨削速度及 力一面都有特殊要求 ， 这将增加机床成本。 因此 ， 目 增大进给量。 目 前高速磨削已广泛应用于生产， 普 前高速磨削还只是在少数工件上使用。 遍认为 ５～ ０ ／的高速磨削是经济可行 的。最高 ０８ ｍｓ ２强力磨削 磨 削速度已达到 １０ ／ ２ ｍｓ ，试 验室 的速度 已达到 强力磨削是指大进给量或大磨削深度， 提高 以 ２ ０２ ０ ／ １－５ ｍｓ 。现在行的工件的实际磨削速度可以提 金属去除率的力一法。 高到 ３ ０＃。 前正朝着高速度磨削 、 ０ ｎｓ 目 强力磨削， 高 ２ ． １主要牦 速强 力磨削 力一 向发展 。 它可以代替一部分车削、 铣削和刨削等强 力磨 １高 速磨 削 削应用适 当时， 可以直接从毛坯磨成成品， 粗精加 高速磨削是指砂轮线速度在 ４ 米砂 以上的磨 工一次完成； ５ 加工效率可提高 ４ ５ 可以减少加工 ￣ 倍； 削力一法。 高速磨削是提高磨削效率的重要途经之 设备， 由于不同加工工序所需要的装卸调整等 节省 辅助时间； 它不受工件表面条件（ 、 如锈 硬点、 断续表 面等） 以及材料硬度 ， 韧性的限制； 加工精度和表面 １ ． １高速磨削的特点
这是具有 上述两种磨削耗 的方法 ３ ． １高速强力磨削的应用 可用于磨削外圆及平面， 主要是用切人式磨削 法磨削圆柱形零件外圆型面、 沟槽、 多直径台阶。 可 将一般车削及磨削丁ｆ合并为 芋 一道工序。 工件的 余 量一般在 １ － ５ ｍ， ． ２ ｍ 表面粗糙度 Ｒ 为超过 ６ ３ ａ ３微 分， 精度不超过＿ ． ６ ｍ ＋ ０ ｍ 。目 ０７ 前高速强力磨削已 在 生产中得到一些应用。例如： 磨削汽车齿轮轴 、 转向 节、 万向节及耐热合金透平叶片根音 齿轮等。 Ｉ 榫 ， 上述高速磨削及强力磨削多在精密铸造 ， 锻件 的大批量生产或中小批类似零件生产和 自动化程 度较高的机床上推广使用。 ３ ． ２高速强力磨削的不是及其解决的 措施 由于磨削速提高 ， 功能增大， 出现了振动加剧， 热量 增加等问题 ， 常可采用下列措施来解决。
磨削技术论文：超高速磨削及其优势探析
磨削技术论文：超高速磨削及其优势探析一、概述超高速磨削作为一种高精度精密加工技术，已在各个领域得到广泛应用。
本文将从超高速磨削的基本原理入手，分析其优势，探讨其在建筑领域的应用前景。
二、基本原理超高速磨削是利用高速旋转的砂轮磨削工件表面，以达到高精度加工的一种技术。
它与传统的磨削技术不同之处在于，超高速磨削使用的砂轮转速通常在1万~10万转/分之间，较传统的磨削转速快得多。
这种高速磨削技术可以大幅提高加工效率，同时还能够获得更高的精度和光洁度。
三、优势分析1. 精度高超高速磨削的砂轮转速快，磨削力大，可以快速去除工件表面杂质，得到更加精细的加工表面，精度可达到0.005mm以下。
2. 效率高由于砂轮转速快，磨削力大，超高速磨削速度比传统磨削技术快得多。
工件加工时间可以降低30%以上，大幅提高生产效率。
3. 造价低超高速磨削使用的砂轮寿命长，能够在保证加工效率的情况下，延长更换周期，降低磨具成本。
4. 应用范围广超高速磨削是一种高效、环保、精细化的磨削技术，可适用于各种材料的加工，包括金属、非金属材料、陶瓷材料等。
5. 环保超高速磨削使用的是无毒、无害、无污染的磨料，减少了对环境的污染。
四、应用前景在建筑领域，超高速磨削技术可以用于加工各类构件。
它能够大幅节约加工时间，提高生产效率。
同时，它还能精细加工各类构件表面，达到工艺标准，节约原材料，降低生产成本。
在未来，超高速磨削技术有望得到更加广泛的应用。
五、案例分析1. XXX公司的构件加工中，采用超高速磨削技术，成功优化了加工效率，降低了产品成本，得到了客户的一致好评。
2. XX公司将超高速磨削技术应用于钢筋加工中，减少了加工时间，提高了钢筋的精度和尺寸的一致性，受到了建筑公司的赞扬。
3. XX公司采用超高速磨削技术加工门窗构件，成功提高了构件的表面精度和光洁度，降低了产品的废品率，提高了客户的满意度。
4. XX公司采用超高速磨削技术加工凸轮、传动齿轮等构件，减少了加工时间，提高了精度和表面光洁度，获得了广泛应用。
高速强力磨削在机械加工中的发展与应用
高速强力磨削在机械加工中的发展与应用
高速强力磨削是一种在机械加工中相对较新的技术，它的应用领域包括航空航天、汽车、电子、半导体等领域。
高速强力磨削的发展源于对精度、表面质量和加工效率的要求。
高速强力磨削的基本原理是利用高速旋转的砂轮在磨削过程中带动工件旋转，以达到高效、精度高的加工效果。
相较于传统的磨削加工方法，高速强力磨削具有加工效率高、加工表面精度高和磨损小等优势，因此在汽车工业、模具制造和医疗器械制造等领域得到广泛应用。
在航空航天领域，高速强力磨削被广泛应用于钛合金、铝合金等难加工材料的表面加工和腔孔加工，以及零件修整和修复等工艺。
与传统的磨削加工相比，高速强力磨削在加工效率和表面质量上都有明显提高的优势。
在汽车工业上，高速强力磨削技术在轴承、传动零件、气门座等核心零件的加工中应用较广，而且随着汽车行业的快速发展，对零件加工的要求不断提高，高速强力磨削技术将会有更加广泛的应用。
在电子及半导体领域，高速强力磨削主要应用于硬盘盘片和半导体等超精密零件的制造，因其能够实现极高的加工精度和表面质量，而且磨削切进量小、残留应变小，从而提高了零件的使用寿命。
综上所述，在机械加工中，高速强力磨削技术是一种具有广泛应用前景的技术，尤其是难加工材料的加工领域和超精密零件的制造领域。
随着技术的不断发展，高速强力磨削技术在未来有望成为机械加工领域的主流加工方式之一。
叙述高速磨削对砂轮的要求。
《叙述高速磨削对砂轮的要求》1.高速磨削，那砂轮得特别硬。
这就像战士上战场得有好武器，砂轮不硬可不行。
比如磨那些超硬的材料，要是砂轮不硬，一下子就磨坏了。
2.砂轮得很平衡。
这就像车的轮子得平衡，不然跑起来会晃。
要是砂轮不平衡，高速转动的时候那得多吓人。
比如会引起很大的震动，甚至可能会飞出去。
3.要有好的耐热性。
这就像夏天得耐热的人才能受得了，砂轮耐热性不好可不行。
比如高速磨削会产生很多热量，要是不耐热，很快就坏了。
4.砂轮的粒度得合适。
这就像做菜放盐得适量，粒度不合适可不行。
比如太粗了磨得不好看，太细了又磨不动。
5.强度得高。
这就像建房子得用结实的材料，砂轮强度不高可不行。
比如高速转动的时候要是强度不够，很容易就碎了。
6.形状得保持好。
这就像人的身材得保持好，砂轮形状不好可不行。
比如要是变形了，磨出来的东西就不标准了。
7.结合剂得好。
这就像胶水得粘得牢，结合剂不好可不行。
比如要是结合剂不牢固，砂轮上的磨粒很容易掉下来。
8.表面得光滑。
这就像人的脸得光滑才好看，砂轮表面不光滑可不行。
比如会影响磨削效果，还可能会刮伤工件。
9.精度得高。
这就像做手表得精度高，砂轮精度不高可不行。
比如要磨出很精确的尺寸，就得有高精度的砂轮。
10.耐用性得好。
这就像买个耐用的东西才划算，砂轮不耐用可不行。
比如要是用几下就坏了，那得多浪费啊。
结论：高速磨削对砂轮要求可不少，得选好砂轮才能磨出好工件。
高速磨削加工工艺及应用
Ｈ ｉｈ Ｓ ｅ ｄ Ｇ ｒｎ ｉ ｇ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｅ ｎ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｇ ｐ ｅ ｉ ｄ ｎ ｃ ｏ ｏ ｉｓ ａ ｄ Ａｐ ｌｃ ｔｏ
Ｘｕ Ｓ ｏ ｏ ｇ ｈａ ｈ ｎ
（ ｕ ｎ ｄ ｎ ｏａｉ ａ Ｃ ｌｇ ｆ ｎ ｕｔ Ｇ ａ ｇ ｏ ｇＶ ｃｔ ｎ ｌ ｏｌ ｅｏ ｄ ｓ ｙ＆ Ｃ ｍｍｅｃ ， ａ ｇｈ ｕ５ ０ １ Ｃ ｉａ ｏ ｅ Ｉ ｒ ｏ ｒｅＧｕ ｎ ｚｏ １ ５ ０， ｈｎ ）
能达 到与 车 、 、 铣 刨等切 削加 工相媲 美的金属 磨 除率 ， 实现 对难 磨 材料 的 高性 能加 工 。 阐述 了高 能
速磨 削加 工工 艺的确 定 ， 高速磨 削加 工在工业 中的具体应 用 ， 以及进 一 步提 高磨 削速度 的设 想。
关键 词 ： 高速磨 削 ； 工工 艺 ； 用 加 应
等先进 技术 于一 体 。 日本先进 技 术研究 会 把高速加
工列 为五大 现代 制造技 术 之一 。国际生 产 工程学会 （ １ Ｐ 将高 速磨 削技术 确定 为 面 向 ２ ＣＲ ） １世纪 的 中心 研究 技术 之一 。
世纪 ９ ０年代磨 削 速度 最 高 已 达 ５ ０ ｍ／Ｓ ０ 。在 实 际 应 用 中 ， 削速度 在 １ ０ｍ／Ｓ以上 即被称 为高速 磨 磨 ０
ｒ ｔ ｎ ｈｇｈ ｓ ｅ ｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ｒ ｃ ｓ ，ｓ ｃｆｃ ａ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｇ ｓ ｅ ｉ ｄｉｇ ｐｒ ｃ ｓ ｎ ｈ ｕ ｔ ａ ｅ ｏ ｉ ｐ ｅ ｒｎ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｐｅ ｉｉ ｐｐ ｉ ｔｏ ｆｈｉｈ ｐｅ ｄ ｇｒｎ ｎ ｏ ｅ ｓａ ｄ ｔ ｏ ｇｈ ｓ ｃ ｏｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｎｔ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｇｒｎｄ ｎ ｒ ｃ ｓ ． ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｏ ｈ ｇ ｐ ｅ ｉ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ Ｋｅ ｒ ： ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｇｒｎｄ ｎ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｔｃ ｏｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｈ ｇ ｐ ｅ ｉ ｉ ｇ； ｏ ｅ ｎ ｅ ｈｎ ｌｇｙ； ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ａ ｌ ｔｏ ｃ
超高速加工技术
（2）汽车制造。
1
2
3
4
钻孔 表面倒棱 内侧倒棱 铰孔
高速钻孔 表面和内侧倒棱
专用机床 5轴×4工序 = 20轴（3万件/月）
刚性（零件、孔数、孔径、孔型固 定不变）
高速加工中心 1台1轴1工序（3万件/月）
柔性（零件、孔数、孔径、 孔型可变）
图12 汽车轮毂螺栓孔高速加工实例（日产公司）
（3）模具制造。
b）高速模具加工的过程
图14 两种模具加工过程比较
生产剃须刀的石墨电极
生产球形柄用的铜电极
图15 高速切削加工电火花加工用工具电极
（4）难加工材料领域。硬金属材料（HRC55～62），可 代替磨削，精度可达IT5~IT6级，粗糙度可达0.2～1um。
（5）超精密微细切削加工领域。
粗铣整体铝板； •精铣去口； •钻680个直径为3mm的小孔。 时间为32min。
在机床的主轴上，定子安装在主轴单元的壳体中，采用水冷 或油冷。精度高、振动小、噪声低、结构紧凑。
高速加工技术的发展与应用
图5 HSM600U型数控五轴高速加工中心
生产厂家：瑞士Mikron 主轴转速：最高42000 rpm
主轴功率：13 KW 进给速度：最高40 m / min
定位精度：0.008 mm
重复定位精度：0.005mm
图6 HSM 系列高速五轴联动小型立式加工中心
图7 HSM800 图9 HSM400
• Bremen大学在高效深磨的研究方面取得了世界公 认的高水平成果，并积极在铝合金、钛合金、铬镍 合金等难加工材料方面进行高效深磨的研究。
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。
高速磨削方法简介.
强力磨削的特点
（1）它可以代替一部分车削、铣削和刨削等; （2）强力磨削应用适当时，可以直接从毛坯磨成 成品，粗精加工一次完成; （3）加工效率成倍提高;
（4）可以减少加工设备，节省由于不同加工工序 所需要的装卸调整等辅助时间;
（5）它不受工件表面条件（如锈、硬点、断续表 面等）以及材料硬度，韧性的限制; （6）加工精度和表面粗糙度小。
三、砂带磨削
1.砂带磨削原理： 砂带磨削是以砂带 作为磨具并辅之以 接触轮(或压磨板)、 张紧轮、驱动轮等 磨头主体以及张紧 快换机构、调偏机 构、防(吸)尘装置 等功能部件共同完 成对工件的加工过 程。具体讲就是将 砂带套在驱动轮、 张紧轮的外表面上, 并使砂带张紧和高 速运行,根据工件形 状和加工要求以相 应接触和适当磨削 参数对工件进行磨 削或抛光,如下图所 示。（1为接触轮， 2为张紧轮，3为砂 带，4为工件)
国内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，自 1958 年，我国开始推广高速磨削技术。1977 年， 湖南大学在实验室成功地进行了100m/ s 和 120m/ s 高速磨削试验。湖南大学开始针对一台 250m/ s 超高速磨床主轴系统进行高速超高速研 究，并在国内首次进行了磁浮轴承设计[14]。
20 世纪90年代至现在，东北大学一直在开展超高 速磨削技术的研究，并首先研制成功了我国第一 台圆周速度200m/s、额定功率55kW 的超高速试 验磨床，最高速度达250m/s[1]。
一、高速磨削
磨削原理
关于高速磨削机理的研究，研究者一般是用最 大切屑（磨屑）厚度dmax来解释高速磨削中诸多磨 削现象：在保持其他参数不变，仅增大磨削速度vs 情况下，单位时间内磨削区的磨粒数增加，每个磨 粒的切下的磨屑厚度变小，导致每颗磨粒承受的磨 削力大大变小，dmax减小，每个磨削刃上的作用切 削力减小，dmax减小也能改善表面粗糙度Ra和减 缓切削力对砂轮磨损的影响，另外，总磨削力随sv 增大而减小；在保持dmax不变，即增大vs同时成比 例地提高工件进给速度vw，或者加大磨削深度，每 个磨削刃上的作用切削力及磨削力并没有改变，但 随vw提高而成比例地提高材料磨除率
高速磨削相关技术探究
熙塑笠凰．高速磨削相关技术探究谈正秋(苏州工业职业技术学院机电机系，江苏苏州215104)脯羁高速磨削技术将继续克服当前存在的某些技术障碍，得到更快的发展，随著科学技术的不断进步和发展，对零件的加工精度和生产率提出了更高的要求，高速磨《4技术吏加显示出它的重安挂。
本文理论联系实际，对高速磨削相关技术进行了捐}讨。
联薹建词高速磨削技术；发展；趋势由于对高速磨削极限的研究取得突破性进展，高速磁悬浮轴承开始进入实用阶段，高回转强度的超硬磨科磨具日益普及，主轴系统在先平衡技术不断完善，使高速磨削加工技术必将迈匕—个新台阶，从磨削速度E看，这是—个人们一直追求的目标。
1国内高速磨肖q技术的发展我国高速磨削技术的研究起步较晚，与国外有较大的差距。
自1958年开始推广高速磨削技术，当时第一汽车厂、第一砂轮厂等相继试验成功50m，s高速砂轮，并进行磨削试验。
1964年，郑州磨料磨具磨削研究／i f r,Te洛阳拖拉机厂合作进行50m／s高速磨削试验，在机床改装和工艺等方面获得一定效果。
1975年，河南省南阳机床厂试制成功了M Sl332型80m，s高速外圆磨床，至1977年，全国已有17个省市770台磨床采用50m，s高速磨削技术，湖南大学已在实验室内成功地对100m／s和120m／s高速磨削进行试验。
目前，实验室磨削速度已达150m／s左右。
在高速磨削机床方面，我国与国外的主要差距在于机床的关键功能部件的研究开发落后于市场需求，如转速2000r／m i n以上的大功率刚性主轴，无刷环形扭矩电机，大行程直线电机、快速响应数控系统等技术尚未完全掌握。
在高速磨削砂轮材料方面我国已取得了很大的发展，特别是人造金刚石、立方氮化硼砂轮在磨削中的推广应用，使得高速磨削技术有了新的发展，并逐步和其它高效磨削技术相结合于—体。
2高速磨肖B技术的发展趋势1)在高速机床领域具有小质量、大功率的高转速主轴，与其配套的高速轴承技术、高速电机技术、高速主轴的润滑系统，及监控技术等将随之快速发展。
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高速磨削高速磨削是国内外正在大力研究并逐步推广的一种先进的机械加工方法 , 它是近代磨削加工技术发展的一种新工艺 , 与普通磨削相比 , 其优点是能够大大提高被加工工件的精度 , 降低零件表面粗糙度。
随着科学技术的不断进步和发展 , 对零件的加工精度和生产率提出了更高的要求 , 高速磨削技术更加显示出它的重要性。
1 国外高速磨削技术的现状与发展趋势早在上世纪 50年代 , 国外就已经开始研究高速磨削 , 到 60年代 , 许多国家在高速磨削方面的研究更加得到普遍重视 , 并取得了许多成功经验 , 如日本京都大学工学部冈村健二郎教授首先提出了高效磨削理论 , 当时在日本也是盛行一时。
德国阿亨大学Optiz教授系统地发表了 60m /s高速磨削的实验结果。
在 70年代 , 高速磨削在许多工业国家迅速发展 , 60m /s以上高速磨床品种超过 50种 , 少数磨床磨削速度达到 125m /s, 到了 80年代 , 许多国家继续在提高磨削速度上进行努力 , 但是高速磨削并未按原先预料的情况发展 , 它受到许多条件的制约 , 如受到机床结构、动态特性、砂轮速度及磨料耐磨性等的限制 , 实际上在这个时期磨削速度的提高也受到了一定的限制。
近年来 , 高速磨削加工技术又有了很大发展 , 主要表现在以下几个方面 :(1)高速磨削机理方面。
在越过能产生磨削热损伤的国限带之后 , 磨削用量进一步加大不仅不会使热损伤加剧 , 反而会使其不再发生。
这一发现 , 开拓出一个广阔的高速磨削参数领域 , 为实现超高速的磨削提供了理论基础 , 加上人造金刚石和立方氮化硼在砂轮制造中的大量应用 , 高速磨削得以再度兴起 , 并实现了线速度高于普通磨削 5 - 6倍甚至更高的超高速磨削。
(2)高速磨削的有利环节。
继喷雾润滑轴承和空气润滑轴承之后 , 利用磁力承受负荷的磁悬浮轴承已进入实用阶段 , 它的转速可以在主轴强度所能承受的限度内任意提高。
砂轮自动平衡技术得到进一步发展 , 现已研制出全自动砂轮平衡系统。
在高压冷却系统方面 , 国外不少厂家生产的高速磨床都装有高压冷却喷嘴和高压清洗喷嘴、油雾分离装置、油温冷却装置等。
90年代 , 市场上已出现了磨削速度为 80 ～ 140m /s的磨床 , 实验室磨削速度已经达到250m /s。
(3)磨削速度。
今年以来 ,由于应用了可承受高回转速度的钢合金基体单层电镀 CBN 砂轮和磁悬浮主轴轴承,使得磨削速度有了很大的提高。
在德国高速磨削技术发展迅速,其研究成果将高速磨削技术推向一个高水平。
同时 , 美国、日本和欧洲的一些国家也在大力发展高速磨削技术。
德国 DAPP公司生产出的高速缓进给磨床主轴转速达 6 ×104r /m in砂轮线速度 250m /s;德国阿亨大学正在积极开展研究 500m /s超高速磨削。
2 国内高速磨削技术的发展我国高速磨削技术的研究起步较晚 , 与国外有较大的差距。
自1958年开始推广高速磨削技术 , 当时第一汽车厂、第一砂轮厂等相继试验成功 50m /s 高速砂轮 , 并进行磨削试验。
1964年 , 郑州磨料磨具磨削研究所和洛阳拖拉机厂合作进行 50m /s高速磨削试验 , 在机床改装和工艺等方面获得一定效果。
1975年 ,河南省南阳机床厂试制成功MS1332型80m/s高速外圆磨床 , 至1977年 , 全国已有 17个省市 770台磨床采用 50m /s高速磨削技术,湖南大学已在实验室内成功地对 100m /s和 120m /s高速磨削进行试验。
目前 , 实验室磨削速度已达 150m /s左右。
在高速磨削机床方面 , 我国与国外的主要差距在于机床的关键功能部件的研究开发落后于市场需求 ,如转速 2000 r /m in以上的大功率刚性主轴 , 无刷环形扭矩电机 , 大行程直线电机、快速响应数控系统等技术尚未完全掌握。
在高速磨削砂轮材料方面我国已取得了很大的发展 , 特别是人造金刚石、立方氮化硼砂轮在磨削中的推广应用 , 使得高速磨削技术有了新的发展 , 并逐步和其它高效磨削技术相结合于一体。
3 高速磨削技术的发展趋势由于对高速磨削极限的研究取得突破性进展 , 高速磁悬浮轴承开始进入实用阶段 , 高回转强度的超硬磨料磨具日益普及,主轴系统在先平衡技术不断完善,使高速磨削加工技术必将迈上一个新台阶 ,从磨削速度上看,这是一个人们一直追求的目标。
可以相信,亚音速乃至超音速磨削已经不会太遥远了。
同时高速磨削也必将与其它各种磨削技术相结合。
作为先进制造技术的一项全新实用技术,高速磨削技术将继续克服当前存在的某些技术障碍 ,得到更快的发展,体现在以下几个主要方面 :(1)在高速机床领域具有小质量、大功率的高转速主轴 ,与其配套的高速轴承技术、高速电机技术、高速主轴的润滑系统 ,及监控技术等将随之快速发展。
(2)磨削砂轮方面也将随着高速磨削技术发展的需要得到新的发展。
(3)高速磨削机理的理论研究、仿真研究和虚拟研究等工作将得到进一步深入开展,高速磨削过程的物理本质与变化规律将被进一步弄清。
4高速磨削相关技术分析我国的高速磨削技术与国外相比尚有较大距,其主要原因是我国高速磨削相关技术不能满足更高线速度的要求。
4.1高速主轴系统高速主轴系统是高速磨削技术最重要的关键技术之一,目前主轴转速在15000～30000r/min的加工中心越来越普及,更高的超高速主轴系统也正在研制开发中。
高速主轴由于转速极高,主轴零件在离心力的作用下产生振动和变形,高速运转磨擦热和大功率内装电机产生的热会产生高温和热变形。
因此对主轴的结构重量、刚性、热稳定性及主轴监测系统等方面提出了更高的要求。
高速主轴系统的核心是高速精密轴承。
因滚动轴承有很多优点,故目前国外大多数高速磨床采用的是滚动轴承。
为了提高极限转速,主要采取如下措施:第一,提高制造精度等级,但这样会使轴承价格成倍增长。
第二,合理选择材料,如利用陶瓷材料作滚动体,但缺点是制造难度大、成本高、热膨胀系数小,对拉伸应力和缺口应力较感。
第三,改进轴承结构,德国FAG轴承公司开发了HS70和HS719系列的新型高速主轴轴承,它将现有的球直径约缩小至70%,增加了球数,从而提高了轴承结构的刚性,若润滑合理,其连续工作dn值可达250万。
采用空心滚动体可减少滚动体质量,从而减少离心力和陀螺力矩。
为减少外圈所受的应力,还可以使用拱形球轴承,高速旋转时,球与外圈两点接触。
由于应力分散,轴承寿命可大大提高。
高速磨削机床的主轴设计采用了先进的主轴轴承。
润滑和散热等新技术,目前高速主轴主要采用陶瓷轴承、磁悬浮轴承,空气轴承和液体动静压轴承等,主轴轴承的润滑对主轴转速的提高起着重要作用,高速主轴一般采用油、空气润滑或喷油润滑。
近年来 , 随着液体动静压混合轴承的出现与发展 , 它在高速精密磨床中的应用也受到人们关注。
若合理选择有关参数可使轴承在零速到最大转速 , 以及在最小到最大偏心范围内 ,都有较大的承载能力,这是其它轴承所不能比拟的。
4. 2 磨料磨具应用方面作为高速磨削用砂轮,应具有高强度、高抗冲击强度、耐热性、微破碎性、杂质含量低等优点。
金刚石和立方氮化硼 (CBN )磨料因其独特的优异性能被制成各种磨具和切削工具 ,在各种材料的加工中得到了广泛的应用。
同时超硬磨料磨具以耐用度高和性能保持好等优点 , 而成为CNC 磨床和磨削加工中心的必备工具。
在钢基轮盘上镀附单层超硬磨料的砂轮不仅是适应高速磨削的唯一磨具 , 还是解决高精度复杂形状成型磨削的有效途径。
金刚石和 CBN 等超硬磨料的使用大大推进了高速磨削技术的发展。
因此 , 从世界磨床发展趋势看 , 金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮在磨削中占有越来越大的比重。
上世纪 90年代 , 陶瓷或树脂结合剂 CBN 砂轮、金刚石砂轮线速度可达 125m /s, 有的可达 150 m /s, 而单层电镀 CBN砂轮的线速度可达 250 m /s左右 , 因此它是很有发展前途的。
金刚石除被用于制造磨具而在硬脆材料的高效磨削加工中得到了普遍的应用外,金刚石修整滚轮的发展应用,也对高效磨削技术进步起了极大的推动作用。
在高速磨削技术中金刚石滚轮的应用正稳步增长。
当前 CBN 砂轮的应用在某些工业化国家中已进入普及阶段 , 即已从工具行业推广到其它金属加工行业 ;从一般磨削发展到缓进给磨削、高精度磨削和高速磨削。
目前 , 日本汽车行业的曲轴和曲轴销已全部采用CBN 砂轮加工 , 在日本工具制造厂的磨削加工车间已很难见到普通磨料的使用。
4. 3 润滑冷却技术润滑冷却技术也是高速磨削的另一个关键技术,针对滚动轴承而言,润滑方法包括油脂润滑、油气润滑、喷注润滑和环下润滑。
冷却液多采用非水溶性油剂,对于因高速磨削造成的油雾应加以分离,混杂在磨削中的磨屑要可靠过滤,磨削液还要经过冷却处理。
为改善主轴系统的热特性,一般采用轴承水冷与轴心水冷的“双水冷却”方法。
试验表明,工作端的热位移比无冷却状态降低70%以上。
4.4高速磨削的安全防护与实时监控系统从总体上看,高速磨削加工的安全保障包括以下几方面:(1)机床操作者及机床周围现场人员的安全保障。
(2)避免机床、刀具、砂轮和工件有关设施的损伤。
(3)识别和避免可能引起重大事故的工况。
机床及磨削过程的监测包括:磨削力监测以控制砂轮磨损;机床功率监测可间接获得砂轮磨损信息;主轴转轴监测;砂轮破损监测;主轴轴承状况监测等。
高效磨削时磨削热问题的研究*1为使产生的磨削热最小 ,应力求磨削比能最小。
因此高效磨削只着眼于利用砂轮在高速下的动态锋利效应来降低磨削比显然是不够的。
因为除了速度因素以外 ,诸如砂轮结构 (开槽与否 )、工作面地貌以及用量组合条件等都可对磨削比能产生显著影响。
根据不同加工要求优化磨具工作面地貌以及根据优化后的地貌进一步优化用量的组合条件 ,可以明显提高磨具的锋利度 ,大幅度降低磨削比能。
国外静电植砂的高效砂带磨被公认是实施这一对策取得成功的范例 ,但在高效砂轮磨削中却见不到运用这一对策的研究报告。
因此,研制单层钎焊超硬磨料砂轮就成为一个重要的发展方向。
目前国内使用的单层超硬磨料砂轮无一例外都是电镀而成 ,有关单层高温钎焊超硬磨料砂轮的设计和研制至今仍是空白。
电镀砂轮上的镀层金属并不是磨具行业严格意义上的结合剂 ,在镀层金属与基体和磨料的界面上由于不存在牢固的冶金化学结合 ,磨料实际上只是被机械包埋镶嵌在镀层金属中,因而把持力不大 ,在负荷较重的高效磨削作业中 ,砂轮容易因磨粒脱落或镀层成片剥落而导致整体失效。
另外也正因为不存在牢固的冶金化学结合 ,为了增加把持力,就必须增加镀层厚度 ,减少磨粒的出露高度 ,这又带来容屑空间变小、砂轮容易发生堵塞的弊端。