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磨削技術(shù)發(fā)展概述
,II3b( l #9Ect@?N0 一般來講，按砂輪線速度Vs的高低將磨削分為普通磨削(Vs<45m/s)、高速磨削(45≤Vs<150m/s)、超高速磨削(Vs≥150m/s)。按磨削
精度將磨削分為普通磨削、精密磨削(加工精度1µm～0.1µm、表面粗糙度Ra0.2µm～0.1µm)、超精密磨削(加工精度<0.1µm，表面粗糙度Ra≤0.025µm)。按磨削效率將磨削分為普通磨削、高效磨削。高效磨削包括高速磨削、超高速磨削、緩進給磨削、高效深切磨削(HEDG)、砂帶磨削、快速短行程磨削、高速重負荷磨削。
>]_^iD]*t j--byk6PB 高速高效磨削、超高速磨削在歐洲、美國和日本等一些工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展很快，如德國的Aachen大學(xué)、Bremm大學(xué)、美國的Connecticut大學(xué)等，有的在實驗室完成了Vs為250m/s、350m/s、400m/s的實驗。據(jù)報道，德國Aachen大學(xué)正在進行目標為500m/s的磨削實驗研究。在實用磨削方面，日本已有Vs=200m/s的磨床在工業(yè)中應(yīng)用。
+cSc0: vZ811U~} 我國對高速磨削及磨具的研究已有多年的歷史，如湖南大學(xué)在70年代末期便進行了80m/s、120m/s的磨削工藝實驗；前幾年，某大學(xué)也計劃開展250m/s的磨削研究(但至今尚未見到這方面的報道)，所以說有些高速磨削技術(shù)還只是實驗而已，尚未走出實驗室，技術(shù)還遠沒有成熟，特別是超高速磨削的研究還開展得很少。在實際應(yīng)用中，砂輪線速度Vs一般還是45～60m/s。
j/fniyJ) u&^KrOM@# 國內(nèi)外都采用超精密磨削、精密修整、微細磨料磨具進行亞微米級以下切深磨削的研究，以獲得亞微米級的尺寸精度。微細磨料磨削，用于超精密鏡面磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均直徑可小至4µm。日本用
激光在研磨過的人造單晶金剛石上切出大量等高性一致的微小切刃，對硬脆材料進行精密磨削加工，效果很好。超硬材料微粉砂輪超精密磨削主要用于磨削難加工材料，精度可達0.025µm。日本開發(fā)了電解在線修整(ELID)超精密鏡面磨削技術(shù)，使得用超細微(或超微粉)超硬磨料制造砂輪成為可能，可實現(xiàn)硬脆材料的高精度、高效率的超精密磨削。作平面研磨運動的雙端面精密磨削技術(shù)，其加工精度、切除率都比研磨高得多，且可獲得很高的平面度。電泳磨削技術(shù)也是一種新的超精密及
納米磨削技術(shù)。
zBu@a:E%H p$qk\efv*4 隨著磨削技術(shù)的發(fā)展，磨床在加工
機床中也占有相當(dāng)大的比例。據(jù)1997年歐洲機床展覽會(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，25%的企業(yè)認為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占23%，鉆削占22%，其它占8%；而磨床在企業(yè)中占機床的比例高達42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%。我國從1949～1998年，開發(fā)生產(chǎn)的通用磨床有1800多種，專用磨床有幾百種，磨床的擁有量占金屬切削機床總擁有量的13%左右�？梢姡ハ骷夹g(shù)及磨床在機械制造業(yè)中占有極其重要的位置。
N-_ APWA 為什么磨削技術(shù)會不斷地發(fā)展？主要原因如下：
m C`*#[ bX,#z, 加工精度高 由于磨削具有其它加工方法無法比擬的特點，如砂輪上參與切削的磨粒多，切削刃多且?guī)缀涡螤畈煌�；僅在較小的局部產(chǎn)生加工應(yīng)力；磨具對斷續(xù)切削、工件硬度的變化不很敏感；砂輪可實現(xiàn)在線修銳等，因而可使加工件獲得很高的加工精度。
P/.<s r=2 t$wb wP 加工效率高 如緩進給深磨，一次磨削深度可達到0～25mm，如將砂輪修整成所需形狀，一次便可磨出所需的工件形狀。而當(dāng)Vs進一步提高后，其加工效率則更高。
`-Ozjb M 1dw{:X=j 工程材料不斷發(fā)展 許多材料(如陶瓷材料、
玻璃材料等)在工業(yè)中的應(yīng)用不斷擴大，有些材料只能采用磨削加工，需要有新的磨削技術(shù)及磨削工藝與之相適應(yīng)。
GBT|1c'i `GdH ,:S> 新的磨料磨具 如人造金剛石砂輪、CBN砂輪的出現(xiàn)，擴大了磨削加工的應(yīng)用范圍。
K3M.ZRh\;` {\CWoFht> 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 如砂輪制造技術(shù)、控制技術(shù)、運動部件的驅(qū)動技術(shù)、支撐技術(shù)等，促進了磨削技術(shù)及磨削裝備的發(fā)展。
4(LLRzzW 總之，磨削技術(shù)發(fā)展很快，在機械加工中起著非常重要的作用。目前，磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢是，發(fā)展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削機理并開發(fā)其新的磨削工藝技術(shù)，研制高精度、高剛性的自動化磨床。
GK!@|Kk8q7 xr7}@rq"U< 2 磨削的關(guān)鍵技術(shù)研究
M<d!j I9) tx~,7TMS/ 就磨削而言，特別就高速高效磨削、精密及超精密磨削而言，其涉及的內(nèi)容廣泛，不僅包括磨削本身的技術(shù)，也集中了其它相關(guān)的技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)介紹如下：
NjpWK ;L bxtH`^ 2.1 磨削機理及磨削工藝的研究
u~ipB*Zf F8"J<VJ7 通過對磨削機理和磨削工藝的研究，揭示各種磨削過程、磨削現(xiàn)象的本質(zhì)，找出其變化規(guī)律，例如，磨削力、磨削功率、磨削熱及磨削溫度的分布、切屑的形成過程、磨削燒傷、磨削表面完整性等的影響因素和條件；不同工件材料(特別是難加工材料和特殊功能材料)和磨削條件的最佳磨削
參數(shù)；磨具的磨損，新型磨具材料的磨削性能等，只有通過磨削機理和磨削工藝的研究，才能確定最佳的磨削范圍，獲取最佳的磨削參數(shù)。
o{ `x : Fa [^D~$l* 對普通磨削而言，在磨削機理和磨削工藝方面已開展了廣泛而深入的研究。在精密及超精密磨削、高速高效磨削的磨削機理和磨削工藝方面，針對不同的工程材料(如陶瓷和玻璃)國內(nèi)外開展了一些研究，但還很不全面，尚未形成完整的理論體系，還需進行廣泛的研究，找出其內(nèi)在的規(guī)律�？梢�，需要進一步研究的重點有，①磨削過程、磨削現(xiàn)象(如磨削力、磨削溫度、磨削燒傷及裂紋等)的研究；②磨削工藝參數(shù)優(yōu)化的研究；③不同材料(常用材料)的磨削機理的研究；④磨削過程的計算機模擬與仿真的研究。
h7^&: 1n +Uv* 2.2 高速、高精度主軸單元制造技術(shù)
FH w%ynC \X _}\_c,d 主軸單元包括主軸動力源、主軸、軸承和機架幾個部分，它影響著加工系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性及應(yīng)用范圍，其動力學(xué)性能及穩(wěn)定性對高速高效磨削、精密超精密磨削起著關(guān)鍵的作用。
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ep?/ 提高砂輪線速度主要是提高砂輪主軸的轉(zhuǎn)速，特別是在砂輪直徑受到限制的場合(如內(nèi)圓磨削)。因而，適應(yīng)于高精度、高速及超高速磨床的主軸單元是磨床的關(guān)鍵部件。而對于高速高精度主軸單元系統(tǒng)，應(yīng)該是剛性好，回轉(zhuǎn)精度高，運轉(zhuǎn)時溫升小、穩(wěn)定性好、可靠，功耗低，壽命長，同時，成本也應(yīng)適中。要滿足這些要求，主軸的制造及動平衡，主軸的支撐(軸承)，主軸系統(tǒng)的潤滑和冷卻，系統(tǒng)的剛性等是很重要的。
<%Nf"p{K B=L!WGl<! 國外主軸單元技術(shù)的發(fā)展很快，有些公司專門提供各種功能的主軸單元部件，這種主軸單元部件可以方便地配置到加工中心、超高速切削機床上。近年來高速和超高速磨床越來越多地用電主軸作為其主軸單元部件，如美國福特公司和英格索爾(Ingersoll)公司推出的加工中心，其主軸單元就是用的電主軸，其功率為65kW，最高轉(zhuǎn)速達15,000r/min，電機的響應(yīng)時間很短；在EMO'97上，電主軸是機床制造技術(shù)中最熱門的功能部件，參展商達36家；美國Landis公司的超高速曲軸、凸輪軸磨床的砂輪主軸，也都用電主軸。
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