超速磨削技术在机械制造领域的发展与应用.doc

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1、超高速磨削技术在机械制造领域的发展与应用一、概述通常将砂轮线速度大于45m/s的磨削称为高速磨削，而将砂轮线速度大于150m/s的磨削称为超高速磨削。高速超高速磨削技术是磨削T艺本身的革命性跃变，是适应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术，它集现代机械、电子、光学、计算机、液压、计量及材料等先进技术成就于一体。高速超高速磨削在徳国、口本和美国等发达国家发展比较快。徳国著名磨削专家T“wakoliT博士将其誉为“现代磨削技术的最高峰”。日木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(CTRP)将超

2、高速磨削技术确定为21世纪的屮心研究方向Z—，并进行合作研究。1.高速磨削技术的发展高速加工和超高速加工的概念是由德国切削物理学家SalomonC博士1931年首先提出，他发表了著名的Salomon曲线，创造性地预言了超越Tnlor切削方程式的非切削工作区域的存在，提出如能够大幅度提高切削速度，就可以越过切削过稈•产生的高温死谷而使刀具在超高速区进行高速切削，从而大幅度减少切削丁吋，成倍地提高机床生产率。他的理论成为后来的高速超高速磨削的理论依据。磨削加工是一种古老血自然的制造技术，应用范围遍布世界各地，然血数千年來磨削速度一直

3、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。但人们很快就发现，当磨削速度提高到一定程度吋，磨削温度会急剧丄升，从而导致砂轮失效和工件表面磨削烧伤，这使磨削速度的提高受到很大限制。1929年徳国切削专家Carl.J.Salomon博士提出了关于切削速度与切削温度0间关系的假设，他断言在高速切削区，存在一个“热沟”，在“热沟”区，切削温度随切削速度的提高而急剧上升，直到切削温度达到最高点，之后温度随速度的提高而下降。半切削速度越过“热沟”后，继续提高切削速度将会使切削温度明显下降。Salomon博

4、士关于“热沟”的假设被后来的实验和科学研究所证实。这-•创造性的科学论断为磨削加工朝高速和超高速磨削加工发展指明了方向，为超高速磨削技术研究开辟了广阔空间。2•国内外研究现状(1)国外超高速磨削加工技术进展高速超高速磨削加工技术在美国和欧洲这样的发达国家和地区发展和当迅速。超高速磨削加工技术的初步探索是始于上世纪60年代，即便是在那个吋候研究屮的磨削速度就已经达到了210-230nVso欧洲在高速超高速磨削的研究方面始终处于领先地位。德国Aachen大学、Bremen大学在高效率深切削的高速磨削研究方面取得了高水平成果，研究人员

5、采用高速度、快进给、深切入进行超高速磨削实验，可得到高质量的磨削效果。柏林技术大学机床加工工艺研究所和霍伦霍夫研究院生产设备和设计技术研究所开展了创新型磨削工艺，开发出了高速双面磨削工艺。德国Aachen工业大学在超高速磨削研究屮采用圆周速度500m/s的超高速砂轮进行了实验。美国马萨诸塞州立大学的S.Malkin等在研究超高速磨削实验吋采用了I49m/s的砂轮速度和电镀金刚石砂轮硅研究分析了超高速磨削砂轮的地貌和磨削机理。美国的EdgetekMachine公司采用单层CBN砂轮推出圆周速度可达203m/s的超高速磨床。H本高速

6、超高速磨削技术近十年来发展迅速，2000年，□本进行了500m/s的超高速磨削实验，其FI的主要研究磨削过程的综合性能以及超高速磨削机理的分析，其在超高速磨削领域已经处于国际领先地位。欧洲超高速磨削技术的发展起步较早，最初超高速磨削的基础研究是在20世纪60年代末期，实验室磨削速度已达210〜230m/s。20世纪70年代末期，超高速磨削采用CBN砂轮，意大利的法米尔(Famir)公司在1973年9月西德汉诺威国际机床展览会上，展出了砂轮圆周速度120m/s的磨轴承内环外沟槽的高速磨床。1980年徳国Bremen大学的Werne

7、r教授开创了高效深磨的概念，是Bremen大学出资由徳国GuhringAutomation公司于1983年制造了卅:界上第一台高效深磨的磨床，功率60kW,转速10kr/min,砂轮直径400mm,砂轮线速度209m/soBremen大学较早地开展了高效深磨技术研究，该方法是用高线速度、深切入、快进给进行磨削，可得到高效率、高质量的磨削效果。瑞士Studer公司也曾用改装的S45型外圆磨床进行280m/s的磨削试验。1989年，徳国纳霍斯公司推出了80m/s的CN磨床。居林口动化公司于1992年制造成功140-160m/s的CB

8、N磨床。到1990年，英国W.B.Rowe等人进彳亍了200m/s的超高速磨削试验研究。20世纪90年代初，己经实现了最高砂轮线速度350m/s的磨削实验。到H前为止,徳国阿亨工科大学正在进行砂轮线速度为500m/s的超高速磨削试验研究。H前,实际应用的砂轮线速