机械管理开发现代磨削加工技术的发展刘宏谦（太原理工大学阳泉学院机电系山西阳泉045001）关键固磨削加工高速高效砂轮制造CBN砂轮1磨削技术发展概述一般来说，按砂轮线速度Vs的高低将磨削分为普通磨削（Vs<45m/s），高速磨削（45 Vs<150m/s），超高速磨削（V》150m/s）；按磨削精度分为普通磨削，精密磨削（加工精度1屮。1Mm，表面粗糙度Ra0.2H）。1Mm），超精密磨削（加工精度<01Mm，表面粗糙度RaS0.025Mm）；按磨削效率分为普通磨削，高效磨削，高速高效磨削，超高速磨削。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，曰本已有200m/s的磨床在工业中应用。

　　国内外都采用超精密磨削，精密修整，微细磨料磨具进行亚微米级以下切深磨削的研究，以求得亚微米级的尺寸精度。曰本镜面磨削时使用的砂粒度为4000―8000，其微粉的平均尺寸为1.54Mm，加工后工件表面粗糙度可达0001 4.003Mm.曰本开发了电解在线修整（ELID）超精密镜面磨削技术，使得用超细微超硬磨料制造砂轮成为可能，可实现硬脆材料的高精度、高效率的超精密磨削。作平面研磨运动的双端面精密磨削技术，其加工精度，切除率都比研磨高得多，且可获得很高的平面度。电泳磨削技术也是一种新的超精密级纳米磨削技术。它是在机床无切深进给条件下，利用吸附在磨粒层本身厚度的增加来实现微量进给。在普通磨床上应用该技术，不仅可以有效地降低工件表面粗糙度，同时还可以实现微米级的磨削精度。

　　随着磨削加工技术的发展，磨床在加工机床中也占有相当大的比例。据1997年欧洲机床展览会（EMO）的调查数据表明，25%的企业认为磨削是他们应用的*主要的加工技术，车削只占23%，其它占8%；而磨床在企业中占机床的比例高达42%，车床占23%，铣床占22%，钻床占14%.我国从1949 4998年，开发生产的通用磨床有1800多种，专用磨床有几百种，磨床的拥有量占金属切削机床总拥有量的13%左右。可见，磨削加工技术及磨床在机械制造业中占有极其重要的位置。

　　2磨削技术前沿及相关技术当前，磨削技术除向超精密、高效率和超硬磨料方向发展外，自动化也是磨削技术发展的重要方向之一。

　　目前磨削自动化在CNC技术曰趋成熟和普及基础上，正在进一步向数控化和智能化方向发展，许多专用磨削NC软件和系统已经商品化。磨削是一个复杂的多变量影响过程，对其信息的智能化处理和决策，是实现柔性自动化和*优化的重要基础。目前磨削中人工智能的主要应用包拮磨削过程建模、磨具和磨削参数合理选择、磨削过程监测预报和控制、自适应控制优化、智能化工艺设计和智能工艺库等方面。近几年来，磨削过程建模、模拟和仿真技术有很大发展，并已达到实用水平。

　　磨削加工技术特别就高速高效磨削、精密及超精密磨削来说，所涉及的内容相当广泛，不仅包拮磨削本身的技术，而且也集中了其它相关技术。下面介绍一些关键技术：（1）通过研究磨削机理和磨削工艺，揭示磨削参数。（2）高速，高精度主轴单元制造技术中，主轴单元影响着加工系统的精度，稳定性及应用范围。国外主轴单元技术的发展很快，有些公司专门提供各种功能的主轴单元部件，可以方便地配置到加工中心，超高速切削机床上，如美国福特公司推出的加工中心，其主轴单元就是用的电主轴，其功率为65kW，*高转速达15000r/min，电机的响应时间很短。目前国内主轴单元的转速在10000r/mm以下，且精度，刚性及稳定性都有待提高。（3）精密，高速进给单元制造技术中，进给单元包拮伺服驱动部件、滚动单元、位置监测单元等。

　　数控机床普遍采用旋转电机与滚动丝杠组合的轴向进给方案。但随着高速高精度加工的发展，国内外都采用直线伺服电机直接驱动技术，可达到较高的调整质量，如德国西门子公司就在CIMT97作了直线电机120m/min高速进给的表演，而且它的*大进给速度可达220m/min，*大推力6600N，*大位移距离为504mm.我国与国外相比还有很大差距，我国的快速进给速度一般为24m/min.（4）砂轮制造及其新技术中，CBN砂轮和人造金刚石砂轮的应用越来越广泛，而砂轮的许用线速度也要求较高，一般在80m/s以上，而德国Aachen工业大学已芫成砂轮线速度Vs=400m/s的实验，现正进行目标为500m/s的实验。曰本在实用磨削方面富有成效，丰田工机等公司生产的Vs=200m/s的超高速磨床已付诸工业实际应用。在CIMT2001上，湖南大学展出了数控高速凸轮磨床CNC8312，其CBN砂轮线速度可达120m/s.（5）机床支承技术及辅助单元技术中，机床支承柱主要是指机床的支承构件的设计及制造技术；辅助单元技术包拮快速工件装夹技术，高效冷却润滑过滤系统，机床安全装置，主轴及砂轮的动平衡技术等。（6）砂轮在线修整技术中，砂轮由于磨钝和磨损，需要及时进行修整，特别是对超细磨料砂轮而言，更需要频繁修整。（7）磨削过程的检测控制技术中，检测与控制，主要通过传感器，分析及信号处理，对磨削过程进行实时监控。（8）磨削过程的仿真与虚拟，利用计算机仿真，可以模拟磨削过程，并能分析和预测不同条件下磨削效果和磨床的性能，但仿真必须建立在有充分实验数据的基础之上；虚拟磨床是虚拟制造技术中的一个新的研究领域，可以建立一个逼真的虚拟磨削环境。总之，我们一方面要跟踪国际科学研究的前沿，更要有创新，要符合国情，所研究成果要能应用于生产，这样才能推动我国机械工业的进步。

　　3磨削技术发展的几个推动因素磨削加工技术之所以能够不断发展，其主要原因：（1）加工精度高由于磨削具有其它加工方法无法比拟的特点，如砂轮上参与切削的磨粒多，切削刃多且几何形状不同仅在较小的局部产生加工应力；磨具对断续切削，工件硬度的变化不很敏感；砂轮可实现在线修锐等，因而可使加工件获得很高的加工精度。（2）加工效率高如缓进给深磨，一次磨削深度可达到0 25mm，如果将砂轮修整成所需的形状，一次便可磨出所需的工件形状。而当进给速度进一步提高后，其加工效率则更高。（3）工程材料的发展由于许多新的材料在工业中的应用不断扩大，而有些材料只能用磨削加工，所以需要新的磨削技术及磨削工艺与之相适应。（4）新的磨料磨具如SG磨料，人造金刚石砂轮和CBN砂轮的出现，扩大了磨削加工的应用范围。SG磨料的磨削性能介于刚玉与CBN之间，价格适中。金刚石砂轮适用于磨削硬、脆金属和磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷和宝石等高硬脆性大的非金属材料。CBN砂轮适用于磨削淬硬钢和耐热合金钢等高硬度韧性大的金属材料。（5）相关技术的发展如砂轮制造技术，控制技术，运动部件的驱动技术等，都能促进磨削技术及磨削装备的发展。

　　4结束语近几年来国外磨削技术发展迅速，例如对硬脆材料磨削机理及工艺的研究，利用干磨削热量同时进行工件热处理，以及不使用磨削液的无污染磨削等方面，我国均有一定差距。为此，我们一方面要积极开展引进国外先进磨削技术的研究工作；同时在国内应结合生产，系统地开展和推广各种先进与实用的磨削技术。

　　只有这样，才能使我国的磨削技术尽快赶上国外先进水平，并能做到有所发展与创新。

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