隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和高性能科技產(chǎn)品對(duì)機(jī)械零件的加工精度、表面粗糙度、表面完整性、加工效率和批量化質(zhì)量穩(wěn)定性的要求越來越高。在世界范圍內(nèi)更加強(qiáng)了磨削理論基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，新的磨粒加工方法和先進(jìn)磨粒加工技術(shù)、工具與裝備不斷涌現(xiàn)，將磨粒加工這一古老的加工工藝技術(shù)迅速推向新高度，并成為先進(jìn)加工制造工藝與裝備的重要組成部分。高速/超高速、高效率、自動(dòng)化/數(shù)控化/智能化、超精密等既是當(dāng)前先進(jìn)磨粒加工工藝技術(shù)的主要內(nèi)容，也是先進(jìn)加工制造工藝與裝備的重要學(xué)科前沿。普通磨削的單位材料去除率不足10 mm3/mm·s，與普通車削、銑削相去甚遠(yuǎn)。所以，提高磨粒加工效率一直是人們不懈追求的目標(biāo)。根據(jù)磨屑去除機(jī)理，材料磨除率可以表示成磨屑平均斷面積、磨屑平均長度和單位時(shí)間內(nèi)參與切削的磨粒數(shù)三者的乘積。因此，如果要提高磨削效率：
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%* @ hS` 1）可以采用高速和超高速及寬砂輪磨削來增加單位時(shí)間作用的磨粒數(shù);
[.4D<}e 2）采用深切磨削以增大磨屑長度;
#EO] ,!JM 3）采用重負(fù)荷等強(qiáng)力磨削方式以增大磨屑平均斷面積。
15!b]': 4\2~wSr 單獨(dú)或綜合采用這些方法從而使單位材料去除率較普通磨削有較大提高的工藝技術(shù)均為高效率磨粒加工技術(shù)。它主要包括:高速、超高速磨削、緩進(jìn)給深磨、高效深切磨削、強(qiáng)力磨削和強(qiáng)力晰磨、高速重負(fù)荷荒磨、砂帶磨削、硬脆/難加工材料高效率磨削、高效率研磨和拋光等。其中高速與超高速磨削、緩進(jìn)給深切磨削、高效深切磨削、砂帶磨削和重負(fù)荷荒磨技術(shù)的發(fā)展最為引人注目。
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2 高效率磨粒加工技術(shù)發(fā)展
@%#!-wC-5 v0 |"[qGb 1) 高速超高速磨削
ZRCUM"R_ ^ Kh>La:>O 超高速磨削技術(shù)是現(xiàn)代新材料技術(shù)、制造技術(shù)、控制技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的高度集成，是優(yōu)質(zhì)與高效的完美結(jié)合，是磨削加工工藝的革命性變革。通常將砂輪線速度大于45m/s的磨削稱為高速磨削，而將砂輪線速度大于150m/s的磨削稱為超高速磨削。超高速磨削在歐洲、日本和美國等發(fā)達(dá)國家發(fā)展較快。歐洲高速超高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步比較早，最初在20世紀(jì)60年代末期就開始進(jìn)行高速超高速磨削的基礎(chǔ)研究，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室的磨削速度就已經(jīng)達(dá)到210～230m/s。1979年德國Bremen大學(xué)的P. G. Werner教授撰文預(yù)言了高效深磨區(qū)存在的合理性，由此開創(chuàng)了高效深磨的概念。1983年德國Bremen大學(xué)出資由德國Guhring Automation公司制造了當(dāng)時(shí)世界上第一臺(tái)高效深磨的磨床，功率為60kW，轉(zhuǎn)速為10000r/min，砂輪直徑為400mm，砂輪圓周速度達(dá)到了209m/s。Aachen工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室磨削速度已達(dá)到500m/s，這一速度已突破了當(dāng)前機(jī)床與砂輪的工作極限。瑞士Studer公司開發(fā)的CBN砂輪磨削線速度在60m/s以上，并向120～130m/s方向發(fā)展。
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B4;P)\ 2 美國60年代中期開始提高陶瓷砂輪的線速度，1967年諾頓公司在市場(chǎng)上出售線速度為61m/s的砂輪和磨床。到70年代初，60m/s的磨床已有相當(dāng)數(shù)量，70m/s,80 m/s乃至90m/s的磨床也相繼出現(xiàn)。1993年，美國的Edgetek Machine公司首次推出的超高速磨床，采用單層CBN砂輪，圓周速度達(dá)到了203m/s,用以加工淬硬的鋸齒等可以達(dá)到很高的金屬切除率。美國Connecticut大學(xué)磨削研究與發(fā)展中心的無心外圓磨床，最高磨削速度250m/s。2000年美國馬薩諸塞州立大學(xué)的S.Malkin等人，以149m/s的砂輪速度，使用電鍍金剛石砂輪通過磨削氮化硅，研究砂輪的地貌和磨削機(jī)理。目前美國的高效磨削磨床很普遍，主要是應(yīng)用CBN砂輪�？蓪�(shí)現(xiàn)以160m/s的速度，75mm3/mm·s的磨除率，對(duì)高溫合金Incone1718進(jìn)行高效磨削，加工后Ra1～2µm，尺寸公差±13µm 。另外采用直徑400mm的陶瓷CBN砂輪，以150～200m/s的速度磨削，可達(dá)到RaO.81µm，尺寸公差±2.5～5µm。美國高速磨削的一個(gè)重要研究方向是低損傷磨削高級(jí)陶瓷。
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