超高速磨削、超精密磨削、超声波磨削

超高速主轴和轴承
超高速轴承技术： 主轴系统核心是高速精密轴承，高速磨床多采
用滚动轴承； 滚动轴承提高极限转速的措施： ➢ 1）提高精度；
2）合理选择材料 ➢ 陶瓷轴承： ✓ 优点：重量轻，热膨胀系数小; ✓ 硬度高; ✓ 耐高温，高温尺寸稳定性好; ✓ 耐腐蚀，弹性模量比钢高; ✓ 非磁性等; ✓ 寿命提高3-6倍，极限转速提高60%，温升降低35%-60%； ✓ 缺点：制造难度大，成本高，对拉伸应力和缺口应力敏感；
3.6 抛光加工拉术
3.6.1 抛光加工的定义 3.6.2 抛光加工的机理 3.6.3 抛光加工的方法——机械抛光、化学抛光、 化学机械抛光、液体抛光、电解抛光和磁流变抛光 3.6.4 抛光加工的特点 3.6.5 抛光加工工艺及应用
3.7 超声加工技术
3.7.1珩磨加工技术 珩磨加工原理、特点及其要素
3.4.1 定义 3.4.2 超精密磨削机理 3.4.3 超精密磨削工艺 3.4.4 超精密磨削砂轮及其修整 3.4.5 超精密磨削对机床和环境的要求 3.4.6 影响超精密磨削的主要因素 3.4.7 在线电解修整磨削
3.5 研磨加工技术
3.5.1 定义 3.5.2 研磨加工机理 3.5.3 研磨加工分类 3.5.4 研磨加工特点 3.5.5 研磨工艺及应用 3.5.6 研磨方法应用实例
3 超高速磨削、超精密磨削、研磨 、抛光、珩磨、超声波磨削技术
3.2.1 超高速磨削的发展 3.2.2 超高速磨削的相关技术 3.2.3 高速磨削加工工艺 3.2.4 高速磨削的应用 3.2.5 高速磨削发展前景
3.3 缓进给磨削
1、定义： 2、缓进给磨削工艺 3、特点： 4、应用：
3.4 超精密磨削
磨的概念；1983，居林自动化公司制造了第一台高效深磨快进 磨床， Vs=100-180m/s，高压油冷却，实现以磨代铣，一次成 形；1984，AES奖，1988，发表文章，标志新纪元开始；
§3.2.2 超高速磨削的相关技术
超高速磨削的砂轮： 结构和制造：要求：抗冲击强度高，耐热性好，
微破碎性好，杂质含量低； 磨料：Al2O3，SiC，CBN和金刚石； 结合剂：树脂，陶瓷，金属；
速度：树脂，陶瓷+ Al2O3，SiC，CBN 125m/s； 极硬的CBN和金刚石 150m/s；单层电镀CBN 250m/s；
基体：铝基体，碳纤维塑料(CFRP)，CFRP+M 复合基体；
§3.2.2 超高速磨削的相关技术
单层超硬磨料砂轮： 单层高温钎焊超硬磨料砂轮：化学冶金结
合界面从根本上改变磨粒、结合剂、基体 的结合强度；300-500m/s，锋利，容屑空 间大，不易堵塞，磨削； ➢ 空心球； ➢ 拱形球； 德国FAG公司研制了HS70和HS719系列新型高速
主轴轴承，减少了球直径，增加了球数，提高了 轴承结构的刚性；
超高速主轴和轴承
陶瓷轴承：日本东北大学研制CNC超高速平 面磨床使用陶瓷轴承，转速达30000rpm;
气浮轴承：日本东芝：ASV40加工中心， 30000rpm;
3.7.2 珩磨加工技术——方法及应用 超声波振动珩磨 平顶珩磨 液体珩磨
3.7.3超声磨削加工技术 机理 特点 应用
3.2.1 超高速磨削技术现状与发展
高效深磨 定义：磨削深度很大，磨削速度、进给速度不必很小，达到很
高的磨削效率。 高效深磨：1979，P.G.Wemer，结合缓进给磨削，提出高效深
磨削液的选择与使用
磨削液：油基磨削液润滑作用好，可防止CBN磨 耗，抑制CBN水解，提高砂轮耐用度，降低磨削 功率，提高表面完整性；必须有油气分离装置； 发展趋势是添加极压添加剂的水基磨削液：替代 油基；
磨削液供液压力： 气流：圆周环流，浸透流，内部流，径向流； 砂轮转速越高，空气层越厚，使磨削液难以进入磨削区； 普通供液方法与干磨无异； 提高压力到几至几十兆帕，使磨削液冲破强力气流进入磨
超高速主轴和轴承
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； 德国：500m/s，25KW，30000-40000r/min； 日本：研制新型超高速磨头，250000r/min； 大功率高速电主轴优点：惯性扭矩小，振动噪声小，高
速性能好，可缩短加减速时间； 技术难点：发热散热，价格成本；
§3.2.2 超高速磨削的相关技术
欧洲：单层电镀CBN砂轮开槽、成形磨削；日本：金属、陶瓷 薄片砂轮；
美国:金属单层砂轮(MSL):CBN+铜焊+金属基体，磨粒突出比 大，容屑空间大，结合剂抗拉强度高，磨削力低，提高了磨 削效率极限，制造成本极高；
砂轮结构优化：根据机床性能、使用要求、加 工对象进行设计优化
3.2.3 高速磨削加工工艺
磨削用量选择
削区，过高压力会使磨削液发热并易使空气渗入，飞溅雾 化加剧；
磨削液的选择与使用
➢ 砂轮结构：内冷却砂轮 ➢ 喷嘴：锯齿形楔形结构清洗效果好，冷却不理想
；直角喷嘴设计简单，效果好，应用广泛； ➢ 供液方法：高压形成油雾，切削磨削工作区分离
封闭，并采用离心和静电方法进行油气分离； ➢ 低温磨削：N2，CO2
我国：至今没有专用砂轮，研究处于起步阶段；
超高速磨削的砂轮
砂轮修整： ➢ 一般不需修整，特殊：粗磨粒、低浓度电镀杯形修整
器微米级修整； ➢ 金属结合剂砂轮一般用电解修锐； ➢ 陶瓷结合剂砂轮修整：日本，丰田工机：GZ50超高速
外圆磨床：金刚石滚轮以25000r/min的转速，以 0.1μm的进给精度进行修整；
磁力轴承：功耗小，维护成本低，不需复杂密封， 但成本太高，控制复杂，日本Koyoseikok公司、 德国Kapp公司；
磁悬浮轴承：德国Kapp公司砂轮主轴,60000rpm， GMN公司主轴单元，100000rpm;
液体动静压混合轴承
进给系统
要求有很高的进给速度和运动加速度，有些机床 进给速度可达60-200m/min，加速度可达10100m/s2，定位精度达0.5-0.05 μm。