高速強力磨削在機械加工中的發展與應用

摘 要：就目前的零件加工制造業來說，既保證零件的質量又有著高效的生產率是企業者所一直追求的目標。現代技術下零件加工工藝不斷的進步，近些年發展起來的高速強力磨削工藝就是其中之一。其不但大大滿足了零件加工的高效高質要求并且成本也低，因此越來越多的機械加工企業選擇了高速強力磨削技術作為發展方向。

關鍵詞：高速強力磨削；機械加工；零件質量；磨削效率

時間是就是金錢，高效率一直都是各行各業所追求的生產目標。機械加工也不例外，國際上普遍認可的提高機械加工效率的方法是提高速度和增大進給數量。對于速度方面，目前世界上可以達到的最高的磨削速度是300m/s，當然，這是針對某些特定的零件而言的。應用最廣泛的生產速度大約是在五十米到八十米每秒，在這個速度下的生產效率是目前磨削程序中經濟可行的。而實驗室中的速度已經可以達到二百一十米到二百五十米每秒的速度，這正是現實生產中生產者所追求的目標。

1 高速磨削

高速磨削是對磨削效率提高的有效辦法之一，這就注定了磨削速度是重要基礎。高速磨削對于砂輪的速度要求起碼在四十五米每秒以上。

1.1 特點：相較于普通磨削工藝，高速磨削技藝對于砂輪的耗損也下降一倍，但是對于零件的生產效率會提高一到三倍，加工精度也因為磨削力下降了四成左右而相應有所提高。這是因為，速度的提高使得對于工件磨削表面磨耕后的隆起減少，也就是說工件表面質量有所提高。

1.2 必要措施：因為高速磨削工藝的特殊性，就注定了高速磨削需要使用特定的工具。高速砂輪的使用，高速磨床的應用，以及減小輔助的時間，比如自動上料和檢測。

1.3 發展和應用

目前，高速磨削技藝在世界范圍內推廣開來，目前國內外存在的磨床品種多種多樣，已經推廣和采用的有外圓、曲軸、凸輪、軸承、平面、內圓等等，目前國內使用的是五十到八十米每秒，世界上最高已經達到了一百五十米。

目前國外高速磨削采用較多的是軸承行業磨削軸承環內外溝，在發動機行業高速磨削也得到廣泛應用，甚至有些國家會使用多個砂輪進行高速磨削以提高磨削效率。

當然，高速磨削工藝不是適用于任何材料的，對于容易在加工過程中產生裂紋的耐熱合金就不使用。此外當砂輪線速度高于四十五米時加工效率也會下降。

在目前的實踐應用中，高速磨削還只是用于加工某些特殊的工件，這是由于高速磨削對于客觀條件有著特殊要求的原因。工藝對于機床、砂輪以及操作都有著特殊的要求。

2 強力磨削

金屬去除率的提高也是工件加工過程中值得關注的問題，而利用加大進給量和加大磨削深度的強力磨削就是另外一種辦法。

2.1 特點：它可以代替一部分車削、銑削和刨削等；合理的利用強力磨削工藝可以簡化制作工藝，將粗加工和精加工合二為一。這樣就大大提高的了工件的加工效率，減少設備投入，不但節省工序也節省了各個工序的輔助工作時間，并且強力磨削液不會收到材料表面條件以及材料的本身硬度的影響。

2.2 強力磨削的應用

目前國內外強力磨削已應用到平面磨、外圓磨等磨床上。強力磨削采用較多的是主軸圓臺平面磨床。切入式外用圓磨床及端面外圓磨床。磨床功率73.5-110.3kW；主軸平面磨床最大功率為220.5kW，可能出現730kW的機床，生產率達到500-600cm/min，每小進金屬切除率（270-320）kg，一次切深最大可達37mm。

強力磨削在兵器工業中也得到了廣泛的應用。美國的M60A1中型坦克車體兩側安裝12個扭力軸的傾斜基面是與車體底部澆濤在一起的，用一般切削力一法難以加工，采用強力磨削解決了加工困難，是用兩合Merairg強力磨床同時在兩側加工，去除余量為6. 35mm，每臺磨床功率為110.25kW，采用直徑為762mm，厚度為203mm的多級砂輪。

美國華特弗里特兵工廠加工105mm坦克加農炮的炮門握柄采用強力磨削，毛坯是4340炮鋼，硬度HKC42，以前采用普通車削、切檀和磨削加工，需要分五次加工，時間為75min，現在用強力磨削一次加工完成，時間只需7-l0min，改用強力磨削只需40min，磨削時所采用的砂輪線速度為38m/s。

3 高速強力磨削

這是具有上述兩種磨削特點的方法

3.1 高速強力磨削的應用

可用于磨削外圓及平面，主要是用切入式磨削法磨削圓柱形零件外圓型面、溝槽、多直徑臺階。可將一般車削及磨削工序合并為一道工序。工件的余量一般在1.3-2.5mm，表面粗糙度Ra為超過6.3微分，精度不超過±0.076mm。目前高速強力磨削已在生產中得到一些應用。

3.2 高速強力磨削的不是及其解決的措施

由于磨削速提高，功能增大，出現了振動加劇，熱量增加等問題，常可采用下列措施來解決。

3.2.1 砂輪力一面主要是提高強度。①采用細粒度磨料；②采用結合性能強的結合劑，如，加硼陶瓷結合劑，硼玻璃結合劑等；③采用中心孔局部增強砂輪或改變砂輪結構，如，無中心孔砂輪和砂瓦組合砂輪。立力一氮化硼砂輪已有應用。砂輪修整多采用金剛石滾輪。

3.2.2 機床力一面主要是加強剛性。采用靜壓軸承、靜壓導軌、改進主軸和床身剛性，采用砂輪平衡和自動平衡裝置。

3.2.3 冷卻力一面。為了粉碎氣流采用特殊冷卻噴咀，使氣流產生偏析；采用高壓冷卻，增加冷卻液流量和容量。研究新成份油劑冷卻或在水劑中加入添加劑以提高冷卻效果。

3.2.4 安全防護力一面普遍是加厚砂輪罩殼厚度，采用半封閉或全封閉罩殼，罩殼內填充塑料，橡膠襯墊，采用自動關閉砂輪罩殼等。

4 結束語

對與零件加工行業，高速強力磨削應用的時間還尚短，作為新興的加工技藝，強力高速磨削還有很多未完善的技術難題。但是正是因為發展歷史短暫，所以應用的新技術廣泛，在未來的實踐中，通過科研人員的實驗以及實踐，高速磨削以及強力磨削技術一定會得到完善和提高并廣泛在實踐中得到應用。