先进磨削技术的新发展

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磨削加工中顺逆磨研究现状与发展

磨削加工中顺逆磨研究现状与发展

磨削加工中顺逆磨研究现状与发展发布时间:2021-12-04T11:24:09.085Z 来源:《中国科技信息》2021年11月上31期作者:徐海涛[导读] 工程陶瓷材料因优异的力学性能,广泛应用于轴承制造、冶金化工、切削刀具、生物工程等行业,甚至在固体火箭发动机内衬、航天器喷嘴、导弹整流罩、陶瓷装甲等高精尖领域关键零部件也有应用。

但陶瓷材料特殊的成型工艺和晶体结构决定其具有高硬度和高脆性,加工过程易出现裂纹、烧伤、亚表面损伤等缺陷,这给工程陶瓷广泛用于工业各领域带来巨大挑战。

目前业界较认可和广泛应用的工程陶瓷加工方法仍是磨削加工,但其低效率、高成本的缺点促使研究者们不断探索新的加工技术。

齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司徐海涛黑龙江齐齐哈尔 161000摘要:工程陶瓷材料因优异的力学性能,广泛应用于轴承制造、冶金化工、切削刀具、生物工程等行业,甚至在固体火箭发动机内衬、航天器喷嘴、导弹整流罩、陶瓷装甲等高精尖领域关键零部件也有应用。

但陶瓷材料特殊的成型工艺和晶体结构决定其具有高硬度和高脆性,加工过程易出现裂纹、烧伤、亚表面损伤等缺陷,这给工程陶瓷广泛用于工业各领域带来巨大挑战。

目前业界较认可和广泛应用的工程陶瓷加工方法仍是磨削加工,但其低效率、高成本的缺点促使研究者们不断探索新的加工技术。

关键词:顺、逆磨;磨削力;磨削温度;表面特性引言一般情况下砂轮线速度高于45m/s的磨削称为高速磨削,而高于150m/s的超高速磨削可以称作是磨削技术的史上一次跳跃性的发展。

超高速磨削是一项新兴技术产业发展的产物,它作为综合性的加工技术促进了现代精密加工技术发展要求;超高速磨削加工领域涉及到很多相关方面的的技术,如:现代机械、纳米加工、计算机、液压、控制、光学、计量及先进材料。

超高速磨削是在德国首先发展起来,然后在欧美和日本等国家和地区得到扩展。

高速磨削加工的发展趋势正朝着采用超硬磨料磨具,高速高效、精密超精密磨削工艺以及绿色生态磨削方向发展。

气流磨发展趋势

气流磨发展趋势

气流磨发展趋势
气流磨是一种将压缩空气作为磨削介质的磨削工艺。

它具有无毒、无污染、无火花、无反冲等优点,逐渐成为一种环保、高效的磨削技术。

以下是气流磨发展的一些趋势:
1. 高效节能:随着气流磨技术的发展,新型的高效节能气流磨设备逐渐出现。

这些设备采用了更先进的喷嘴设计和气流控制技术,能够实现更高的磨削效率和更低的能耗。

2. 自动化:随着自动化技术的不断进步,越来越多的气流磨设备开始实现自动化控制和运行。

通过采用自动化系统,可以提高磨削的精度和稳定性,减少人工干预,提高生产效率。

3. 多功能化:气流磨磨削范围广泛,可以用于各种材料的磨削。

随着气流磨磨削技术的不断推进,越来越多的功能和适应性被添加到气流磨设备中。

例如,一些气流磨设备可以通过更换不同的喷嘴和研磨材料,实现对不同材料的磨削和加工。

4. 磨削精度提高:随着气流磨技术的成熟和改进,磨削精度也在不断提高。

新的气流磨设备采用了更高精度的喷嘴和控制系统,可以实现更高的磨削精度和更好的表面质量。

5. 应用领域扩大:目前,气流磨主要应用于金属加工、陶瓷加工和粉体制备等领域。

随着技术的不断发展,气流磨的应用领域也在不断扩大。

例如,气流研磨技术正在被应用于半导体材料的加工和纳米级颗粒的制备。

总的来说,气流磨作为一种绿色高效的磨削技术,具有广阔的发展前景。

未来,随着技术的不断创新和突破,气流磨将进一步提高磨削效率和精度,扩大应用领域,并逐渐取代传统的磨削工艺。

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。

磨削技术的发展及关键技术-文献综述

磨削技术的发展及关键技术-文献综述

磨削技术的发展及关键技术摘要:砂带磨削几乎能用于加工所有的工程材料,作为在先进制造技术领域有着"万能磨削"和"冷态磨削"之称的新型工艺,砂带磨削已成为与砂轮磨削同等重要的不可缺少的加工方法。

综观近几年来国内外各类机床及工具展览会和国际生产工程学会的学术会议,结合砂带磨削在国内外各行业的应用状况,可以看出砂带磨削在制造业中发挥着越来越重要的作用,有着广泛的应用及广阔的发展前景。

关键字:磨削砂带机床技术Keyword:Grinding Abrasive belt Machine tool Technology一,前言砂带磨床是一种既古老而又新兴的工艺。

近30多年来,粘满尖锐砂粒的砂布或砂纸制成一种高速的多刀多刃连续切削工具用于砂带磨床之后,砂带磨削技术获得了很大的发展。

这种砂带磨削技术远远超越了原有的只用来加工和抛光的陈旧概念。

现在砂带磨床的加工效率甚至超过了车、铣、刨等常规加工工艺,加工精度已接近或达到同类型机床的水平,机床功率的利用率领先于所有的金属切削机床,应用范围不仅遍及各行各业,而且对几乎所有的材料,无论是金属还是非金属都可以进行加工。

长期以来不大引人注意的砂带磨削工艺现在正进入现代化发展的新阶段。

而数控磨床又是磨床的发展方向,所以研究数控砂带磨床本有很大的意义。

【正文】一.磨削技术的发展及关键技术1.磨削技术发展史高速高效磨削、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快,如德国的Aachen大学、美国的Connecticut大学等,有的在实验室完成了速度为250m/s、350m/s、400m/s的实验。

据报道,德国Aachen大学正在进行目标为500m/s 的磨削实验研究。

在实用磨削方面,日本已有200m/s的磨床在工业中应用。

我国对高速磨削及磨具的研究已有多年的历史。

如湖南大学在70年代末期便进行了80m/s、120m/s的磨削工艺实验。

精密和超精密加工现状与发展趋势

精密和超精密加工现状与发展趋势

精密和超精密加工现状与发展趋势一、精密和超精密加工的概念与范畴通常,按加工精度划分,机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。

目前,精密加工是指加工精度为1~0.1µ;m,表面粗糙度为Ra0.1~0.01µ;m的加工技术,但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的,今天的精密加工可能就是明天的一般加工。

精密加工所要解决的问题,一是加工精度,包括形位公差、尺寸精度及表面状况;二是加工效率,有些加工可以取得较好的加工精度,却难以取得高的加工效率。

精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。

传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。

a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工,属于涂附磨具磨削加工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。

b. 精密切削,也称金刚石刀具切削(SPDT),用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工,主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工,如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等,比一般切削加工精度要高1~2个等级。

c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动,加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1µ;m,最好可到Ra0.025µ;m,主要用来加工铸铁及钢,不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。

d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液,工件及研具作相互机械摩擦,使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。

精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度,被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025µ;m加工变质层很小,表面质量高,精密研磨的设备简单,主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工,也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。

e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工,主要用来降低工件表面粗糙度,常用的方法有:手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。

皮肤磨削术在皮肤科的应用进展

皮肤磨削术在皮肤科的应用进展

皮肤磨削术在皮肤科的应用进展引言随着现代科技的不断发展,皮肤磨削术在皮肤科的应用也不断取得了进展。

皮肤磨削术是一种通过机械、化学或激光等手段去除皮肤表面外层组织的方法,可以用于治疗皮肤疾病、改善皮肤质地、去除皱纹和色斑等。

本文将对皮肤磨削术的应用进展进行详细介绍,包括现有技术的发展、临床应用情况以及未来的发展趋势。

一、现有技术的发展1. 机械磨削术机械磨削术是最早出现的皮肤磨削技术,其原理是通过物理摩擦去除皮肤表面的角质层和表皮层,从而促进皮肤的再生和修复。

随着科技的进步,机械磨削术的设备和材料得到了不断改进,包括磨砂机、刨削器等工具的使用,有效提高了术后的效果和安全性。

化学磨削术是通过化学药物或化学制剂作用于皮肤表面,使其发生脱落和再生的方法。

目前常用的化学磨削剂包括果酸、水杨酸、尿素等,这些化学物质可以刺激皮肤代谢和再生,促进胶原蛋白的合成,从而改善皮肤质地和减轻皱纹。

激光磨削术是利用激光技术对皮肤进行磨削和去除,其优势在于精准、无创伤和恢复快。

目前常用的激光磨削术包括微钻激光、CO2激光、飞秒激光等,这些激光技术可以针对不同的皮肤问题进行治疗,包括痤疮疤痕、色斑、皱纹等。

二、临床应用情况1. 皮肤磨削术在疑难痤疮的治疗中的应用疑难痤疮是一种顽固性的慢性皮肤病,传统疗法难以有效治疗。

而通过机械磨削术、化学磨削术以及激光磨削术的应用,可以改善皮肤质地、促进炎症消退、减轻痘疤和色斑,显著改善患者的生活质量。

随着人口老龄化的加剧,皮肤老化问题日益突出。

机械磨削术、化学磨削术以及激光磨削术可以通过去除老化的皮肤组织、促进胶原蛋白的生成和皮肤再生,起到延缓皮肤老化、改善皱纹和松弛的作用。

色素沉着病变是一种常见的皮肤疾病,表现为色素沉着和色斑,严重影响患者的外貌和心理健康。

激光磨削术通过作用于色素颗粒和黑色素细胞,破坏色素颗粒的结构和代谢,以及促进色斑的脱落和再生,取得了显著的治疗效果。

三、未来的发展趋势1. 定制化治疗随着个体化医疗的发展,未来皮肤磨削术将更加趋向于个性化和定制化治疗。

浅谈特种陶瓷材料磨削加工技术的现状及方法

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浅谈特种陶瓷材料磨削加工技术的现状及方法
苏 志 强
( 大埔县科技开发 中心 , 东 大埔 5 4 0 ) 广 1 20
摘 要 : 陶瓷属 于脆性材料 , 特种 具有很 强的耐腐蚀、 耐磨损、 高温 能力和 良好 的化 学惰性等特 点, 耐 其物理机械 性能( 尤其是韧性和强度) 与金 属材料 有较 大差异。 加工性能差 , 加工难度大。主要就 陶瓷磨 削的研究现状及发展状 况进行 了 削加工 ; 磨 方法
特种陶瓷具有较高的硬度和强度, 很强的耐腐蚀、 耐磨损、 耐高温能力 和良好的化学惰性等 , 广泛应用于航空航天、 化工 、 军事、 机械、 电子电器以 及精密制造等领域。2 世纪 8 年代以来, 、 美、 O 0 德 日、 英等发达 国家非常重 视特种陶瓷的开发及应用。竟相投人大量的资金及 ^ 在特种陶瓷加工 、 力, 理论和技术 、 产品开发和应用等方面取得了很大的 进展。 特种陶瓷属于脆性材料, 硬度高 、 脆性大 , 加 工性能 差 , 加工 难度 大 。因此 , 研究 特种 陶瓷材料的磨削机理, 选择最佳的磨削方法是 当前要解决的主要问题。从 E 世纪 9 年代开始 , 0 国内外学者进行了大量的研究, 在陶瓷磨削的新型方 式、 陶瓷磨削的材料去除机理 、 磨削烧伤、 磨削表面完整性等的影响因素 、 不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的研究成果。 本文主 要就陶瓷磨削的研究现状及发展状况进行了归纳和总结。 l特种陶瓷材料磨削机理的发展 1 . 1国内外关于磨削机理的研究 。由于磨削对象陶瓷材料具有高硬度 和高脆性的梅 , 而磨削工具砂轮, 则随磨粒尺寸 、 形状和磨粒分布的随机 性以及磨削运动规律的复杂性。因此 , 给磨削机理的研究带来了很大的困 难。 目前 , 国内外学者的研究大多数使用“ 压痕断裂力学’ 或“ 切削加工” 模型来近似处理。 2 如:O世纪 8 0年代初, 和 L w 首先建立了钝压痕 F an 器、 尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析研究模型 , 提出了应力强度因子 公式 K E・E , R 根据脆性断裂力学条件 K ≥ , 出了脆性断裂白l 导 勺 临界载 荷 P K, B 他又根据材料的屈服条件 ≥ , 导出了塑性变形模式下l 界 l 缶 载荷 P r 或 P 婿_ 。研究指出: Y Y H ^ 陶瓷材料的去除机理通常为裂 纹扩展和脆性断裂, 而当材料硬度降低 , 压痕半径小 , 摩擦剧烈, 并且载荷 小时 , 会 出现塑 性变形 。 就 1 8 年 , nsk 进一步提出,陶瓷材料以不同的方式被去除依赖于 97 I a i a I 材料上缺陷的大小和密度, 诸如裂纹 、 裂缝和应力场的大小。 海野邦昭也在 其专著中提出材料的去除机理受到高温强度的影响。 19 年 , 9 1 我国东北大学, 郑焕文 、 蔡光起教授对含钼金属陶瓷进行磨 削实验 , 通过测定单位磨削力 , 磨削能和磨削 比, 以及使用 s M对陶瓷表 E 面和切削 区域进行观察, 探索了金属陶瓷材料的去除机理。 19 年 , K i r at n 9 9 德国 a e l e 大学的G Wa ek 指出, s su r r ce n 在磨削新型陶 瓷和硬金属等硬瞻材料时, 磨削过程及结果与材料去除机理紧密相关 。材 料去除机理是 由材料特性 、 磨料几何形状、 磨料切入运动以及作用在工件 和磨粒上的机械及热载荷等因素的交互作用决定的。另外 , 平面磨削过程 还受 到接 触 区动态 特性 的影响 。 1 特种材料的 . 2 基本去除机理。 在特种陶瓷材料加工过程的研究中, 最 复杂的便是材料的去除机理。据 国内外研究表明, 在特种陶瓷磨削加工过 程中, 材料去除主要基于以下几种去除机理: 晶粒去除、 剥落 、 脆性断裂 、 破 碎、 晶界微破碎等瞻性去除方式, 粉末化去除和塑性去除方式等。 l 材料的脆性去除机理。 2l 通常情况下, 陶瓷磨削过程中, 材料脆性去 除是通过空隙和裂纹的成形或延展、 剥落及碎裂等方式来完成的, 具体方 式主要有 以下几种 : 晶粒去除、 材料剥落 、 脆性断裂、 晶界微破碎等。在晶粒 去除过程中, 材料是以整个晶粒从工件表面上脱落 的方式被去除的。19 92 年 ,. Rc esn提出在材料剥落去除机理中,材料是因磨削过程中所生 DW.ihro 的横向和径向裂纹的扩展而形成局部剥落的。 该方式的主要缺陷是裂纹的 扩展会大大降低工件的机械强度。19 年 、9 6年 X 、 HK3 h mr 9 5 19 uH.. a a iS等 . 人相继指出. 对氧化铝、 氮化硅 、 等陶瓷材料的加工表明。 在陶瓷磨削过程 中晶界微破碎和材料晶粒状位错在材料去除过程中也起到了关键的作用。 1 2材料的粉末化去除机理。在精密磨削过程中, . 2 当磨削深度在亚微 米级时, 碎裂和破碎不会发生 , 此时主要可能产生材料粉末化现象。 材料粉 末化去除机理认为 , 磨削过程 中磨粒会引起流体静态压应力, 该压应力所 包围的局部剪切应力场引起晶界或晶问微破碎 ,从而产生材料粉末化现 象。陶瓷材料晶粒因粉末化去除被碎裂成更细的晶粒, 并形成粉末域。 1 3材料的塑性去除机理。 . 2 塑性去除机理主要是指陶瓷磨削的延性域 磨削 。 在—定 的加工条件下 , 任何脆性材料均能够以塑性流动的方式被去

陶瓷材料磨削加工的技术研究与发展现状

陶瓷材料磨削加工的技术讨论与进呈现状工程陶瓷具有很多优良的性能,比如较高的硬度和强度,很强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温本领和良好的化学惰性等,因此在航空航天、化工、军事、机械、电子电器以及精密制造领域的应用日益广泛。

目前各发达国家如德、日、美、英等国特别重视工程陶瓷的开发及应用。

80时代以来,各国竞相投人大量的资金及人力,在工程陶瓷加工理论和技术、产品开发和应用等方面取得了很大的进展。

由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤,这会导致陶瓷元件强度的降低,进而限制了大材料去除率的采纳。

对陶瓷高效磨削加工而言,根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时获得最大的材料去除率。

目前陶瓷的加工成本己达到整个陶瓷元件成本的80%~90%,高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用。

陶瓷材料广阔的应用前景和多而杂的加工特性,都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解。

从上世纪90时代开始,国内外学者进行了大量的讨论,在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的讨论成果。

本文重要就陶瓷磨削的讨论现状及进展情形进行了归纳和总结。

1陶瓷材料磨削机理的进展1)磨削机理的讨论由于砂轮的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的多而杂性,给磨削机理的讨论带来了很大的困难。

在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性,大多数讨论都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来貌似处理。

20世纪80时代初,Frank和Lawn 首先建立了钝压痕器、尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析讨论模型,提出了应力强度因子公式K=aEP/C2/3,依据脆性断裂力学条件KKC,导出了脆性断裂的临界载荷PBC=CbK,他又依据材料的屈服条件ssY,导出了塑性变形模式下临界载荷PYYC=s3/g3(或PYYC=H3Y/g3)。

首届刀具磨削最新技术和发展方向研讨会召开


术尖端水平。研 讨会 大容量的讲座和互动使与会来宾刀具加 _ 高精度化 的理念得 到强化和提升。 T - 近年来, 随着全球刀具磨 削业的蓬勃发展 , 国作为 高精度磨 削机床 的生产基地 , 来越 多的得 德 越 到来 自 世界各地的关注, 也有很 多国内刀具制造企业将 产品打入 欧洲市场列入企业战略 策划 中。欧
金属切 削刀具技 术协会 ( C A) 合主办, CT 联 为期 两天 的研讨 会 旨在推 广刀具磨 削最新技 术和 发展 方
向, 促进 中国制造业高效刀具 、 削技术的应 用和 国际竞争力的提 高。 切
研讨会邀请 了国外众 多品牌刀具磨 削供 应商到会参加 , 瓦尔特机床作 为国 内刀具制造商的合作 伙伴 , 也积极 参与到活动 中, 并在研讨会上着重介 绍 了瓦 尔特机 床在磨 削金 刚石 ( C 刀具的技 术 P D)
上 市 心 得 进 入 创 业板 最 大收 益 : 户信 任 度 大幅提 高 。 客
在 昨 日的现场会上 , 者采访到 了汉威 电子董事长任红 军, 记 谈起 进入创 业板 几个月来的感 受, 任
红军说 : 从 企业层 面来看 , “ 品牌 、 象上 了一个新层 次, 自身来看, 形 从 感觉担子 突然重 了很 多, 竟 毕
能, 可能对机床造成损坏 , 还 导致在b- 过程 中不得不频频停机 , Y - 以清理被切屑堵塞 的区域 。使 用断
亮相 。
德 国金刚石刀具制造 商 Lc i at 司为 P D刀具开发 断屑槽 已有近 1 ahDa n 公 m C O年历 史, 是该领域 的技 术先驱。该公 司于 19 99年 1月获得 了第一个 P D断屑槽技 术专利 , C 该专利是专 门针对 P D刀 C
具 在航 空和 汽 车制 造 业的 应 用 而 开发 的 。

精密和超精密加工技术现状和发展趋势

精密和超精密加工技术现状和发展趋势1.引言国际上在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、德国和日本发达国家中,美国、日本、德国等在高技术领域(如国防工业、集成电路、信息技术产业等)之所以一直领先,与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。

由于加工技术水平的发展,精密和超精密加工划分的界限逐渐向前推移,但在具体数值上没有确切的定义。

被加工零件的尺寸精度在 1.0~0.1μm,表面粗糙度Ra在0.1~0.03μm之间的加工方法称为精密加工。

超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm,表面粗糙度Ra小于0.025μm,以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术,亦称之为亚微米级加工技术,且正在向纳米级加工技术发展超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件。

2.发展现状美国是开展研究最早的国家,也是迄今处于世界领先地位的国家。

早在50年代末,由于航天等尖端技术发展的需要,美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术,并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床,用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件。

20世纪80年代后期,美国通过能源部“激光核聚变项目”和陆、海、空三军“先进制造技术开发计划”,对超精密金刚石切削机床的开发研究,投入了巨额资金和大量人力,实现了大型零件的微英寸超精密加工。

如美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室已经研制出一台大型光学金刚石车床(Large Op tics Diam ond Turn ing Machine, LODTM ), 是一台最大加工直径为1.63m的立式车床,定位精度可达28nm,借助在线误差补偿能力,它已实现了距离超过1m而直线度误差只有±25nm 的加工。

在美国能源部支持下,LLI实验室和Y-12工厂合作,与1983年成功地研制出大型超精密金刚石车床(DTM—3型)。

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先进磨削技术的新发展
摘要:磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法,磨削加工的发展趋势正朝 着采用超硬磨料、磨具,高速、高效、高精度磨削工艺及柔性复合磨削、绿色生态 磨削方向发展。

为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面 粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求,近年出现了一些先进的磨 削加工技术,其中以超高砂轮线速度和超硬磨料砂轮为主要技术特征的超高速外圆 磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。

我们也需要了解超高 速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性,把握高速超高速磨削加工技术的发展前 景。

为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完 整性、 加工效率和批量化质量稳定性的要求, 近年出现了一些先进的磨削加工技术, 其中以超高砂轮线速度为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点 磨削技术的发展最为引人注目。

关键词:先进磨削 超高速磨削 发展方向 关键技术 正文: 超高速磨削是近年迅猛发展的一项先进制造技术, 被誉为现代磨削技术的最高 峰。

日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。

国际生产工 程学会将超高速磨削技术确定为面向 21 世纪的中心研究方向之一。

东北大学自上 世纪 80 年始一直跟踪高速/超高速磨削技术发展,并对超高速磨削机理、机床设备 及其关键技术等开展了连续性的研究,建造了我国第一台额定功率 55kw 、最高砂 轮线速度达 250m/s 的超高速试验磨床,进行了超高速大功率磨床动静压主轴系统 研究、电镀 CBN 超高速砂轮设计与制造、超高速磨削成屑机理及分子动力学仿真研 究、超高速磨削热传递机制和温度场研究、高速钢等材料的高效深磨研究、超高速 单颗磨粒 CBN 磨削试验研究、超高速磨削砂轮表面气流场和磨削摩擦系数的研究 等,部分研究成果达到国际先进水平。

超高速磨削技术特点: 超高速磨削之所以应用这么广泛,与它特有的特点是分不开的,主要体现在以 下几个方面 磨削效率高。

超高速磨削时,单位时间内通过磨削区的磨粒数增多,如保持每 颗磨粒的切深与普通磨削一样,其切入进给量可以大大增加,金属去除率 得到提 高, 磨削效率大幅度提高。

加工精度高。

在进给量不变的条件下,超高速磨削的磨屑厚度更薄,在磨削效 率不变时,法向磨削力随磨削速度的增大而大幅度减小,继而减小磨削过程中的变 形,提高工件的加工精度。

可以得到高质量、小粗糙度值的工件表面。

砂轮耐用度 大幅提高,有利于实现磨削加工自动化。

超高速磨削时,单颗磨粒的切削力较小, 使每颗磨粒的可切削时间相对延长。

可磨削难加工材料。

超高速磨削可实现硬脆 材料的延性域磨削,使陶瓷材料的 磨削加工成为了现实,并且能够获得极好的磨削表面质量和极高的磨削效率。

大幅度提高磨削效率,设备使用台数少。

磨削力小、磨削温度低、加工表面完整 性好。

砂轮使用寿命长,有助于实现磨削加工的自动化。

实现对难加工材料的磨削 加工。

超高速磨削不仅可对硬脆材料实行延性域磨削, 而且对钦合金、 镍基耐热合金、 高温合金、铝及铝合金等高塑性的材料也可获得良好的磨削效果。

超高速磨削纯铝 的实验表明,当磨削速度超过 200m /s 时,工件表面硬化程度和表面粗糙度值开始


减小,表面完整性得到改善。

因为加载速度提高使得塑性应变点后移,增加了材料 在弹性小变形阶段被去除的机率。

因此塑性材料静态应力波速是实现“脆性”加工 的临界点。

超高速磨削关键技术: 超高速磨削砂轮 超高速磨削砂轮应具有良好的耐磨性、高动平衡精度和机械强度、高刚度和良 好的导热性等。

以此来实现高性能加工。

主轴系统 超高速磨床的主轴最高转速在 10000r / mm 以上,传递的磨削功率常为几十千 瓦,故要求其主轴系统刚性好、回转精度高、温升小、空转功耗低。

近年来,超高 速磨床越来越多地使用电主轴。

超高速回转的砂轮动不平衡引起的振动会严重影响主轴系统的工作性能和磨 削质量。

除了砂轮和主轴系统预先要进行严格的动平衡外,还应当在磨削的过程中 实施在线自动平衡。

砂轮自动平衡系统一般由电子传感及控制系统和平衡头组成。

在高速及超高速磨床上常用的在线动平衡系统主要有液体式、气体式及机械式三 种。

砂轮在线动平衡装置是高速磨床上的重要组成部分。

美国、日本和德国等工业 发达的国家在高速磨床上均采用了自动平衡系统。

砂轮修整技术 超硬磨料砂轮的修整特别是在线修整迄今仍是研究的热点。

电解修整(ELlD ) 法适合金属结合剂超硬磨料砂轮的在线修整,激光修整法不仅便于修整树脂或金属 结合剂超硬磨料砂轮,而且热影响区小、砂轮修整损耗小和易于实现自动化,修整 效率也高,有很好的发展前景。

目前对 CBN 砂轮的修整广泛采用接触在线修整法, 借助传感系统控制砂轮和修整工具的接触,然后通过进给系统进行微米级进给,得 到理想的砂轮形貌,从而保证了精密及超精密加工的要求。

磨削液供给系统 超高速磨削中,由于砂轮极高速旋转形成的气流屏障阻碍了磨削液有效地进人 磨削区,使接触区高温得不到有效的抑制,工件易出现烧伤,严重影响零件的表面 完整性和机械物理性能。

因此,磨削液供给系统对提高和改善工件质量、减少砂轮 磨损至关重要。

超高速磨削常用的冷却液注人方法有高压喷射法,空气挡板辅助截 断气流法,气体内冷却法,径向射流冲击强化换热法等。

为提高供液效果,应对供 液系统参数包括供液压力、流量、磨削液喷注位置、喷嘴结构及尺寸等进行优化设 计,此外系统还需配有高效率油气分离和吸排风单元。

超高速磨削进给系统 目前数控机床进给系统主要采用滚珠丝杠传动。

随着高速超高速加工技术的发 展,国内外都采用了直线伺服电机直接驱动技术。

使用高动态性能的直线电机结合 数字控制技术,避免了传统的滚珠丝杠传动中的反向间隙、弹性变形、磨擦磨损和 刚度不足等缺陷,可获得高精度的高速移动并具有极好的稳定性。

结语: 超高速磨削是先进制造的前沿技术,在获得高效率,高精度的同时,又能对各 种材料和形状进行高表面完整性和低成本加工,因此也正为世界工业发达国家所重 视,并已开始进入实用化阶段。

随着超硬磨料磨具的应用和发展,高速大功率精密 机床及数控技术、新型磨削液和砂轮修整等相关技术、以及磨削自动化和智能化等 技术的发展,使超高速磨削和高效率磨削技术在机械制造领域具有更加重要的地 位,发展前景广阔。

我国应在现有条件下,大力加强各种新型超高速磨削技术的研


究、推广和应用,对提高我国机械制造业的加工水平具有十分重要的意义。

参考文献: 1 孔宪玉 先进制造技术研究与发展 黑龙江科技信息 2012 2 牛景丽 陈东海 现代超精密加工机床的发展及对策 机床与液压 2010 3 李伯民 赵波 现代磨削技术 机械工业出版社 2003 4 司国斌 张艳 精密超精密加工及现代精密测量技术 机械研究与应用 2006 5 刘启东 徐春广 超精密机床数控伺服系统及其控制机理-机床与液压 2005 6 侯亚丽 李长河 卢秉恒 超高速磨削相关技术与工业应用 2009 7 赵恒华 王颖 磨削加工技术的发展及现状 制造技术与机床 2007 8 冯宝富 超高速磨削技术在机械制造领域中的应用 东北大学学报 2003 9 左磊 浅谈高速及超高速磨削加工 科技视野 2009 10 荣烈润 面向 21 世纪的超高速磨削技术金属加工 2010 11 庞子瑞 王晋生 超高速磨削的特点及其关键技术 机械设计与制造 2007















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