高速强力磨削在机械加工中的发展与应用

高速强力磨削在机械加工中的发展与应用研究员级高级工程师宋志强（原哈尔滨空调股份有限公司副总经理，黑龙江哈尔滨150078）摘要：就目前的零件加工制造业来说，既保证零件的质量又有着高效的生产效率是企业者所一直追求的目标。现代技术下零件加工工艺不断的进步，近些年发展起来的高速强力磨削工艺就是其中之一。其不但大大满足了零件加工的高效高质要求并且成本也低，因此越来越多的机械加工企业选择了高速强力磨削技术做为发展方向。关键词：高速强力磨削；机械加工；零件质量；磨削效率时间是就是金钱，高效率一直都是各行各业所追求的生产目标。机械加工也不例外，国际上普遍认可的提高机械加工效率的方法是提高速度和增大进给数量。对于速度方面，目前世界上可以达到的最高的磨削速度是300m/s，当然，这是针对某些特定的零件而言的。应用最广泛的生产速度大约是在五十米到八十米每秒，在这个速度下的生产效率是目前磨削程序中经济可行的。而实验室中的速度已经可以达到二百一十米到二百五十米每秒的速度，这正是现实生产中生产者所追求的目标。1高速磨削高速磨削是对磨削效率提高的有效办法之一，这就注定了磨削速度是重要基础。高速磨削对于砂轮的速度要求起码在四十五米每秒以上。1.1特点：相较于普通磨削工艺，高速磨削技艺对于砂轮的耗损也下降一倍，但是对于零件的生产效率会提高一到三倍，加工精度也因为磨削力下降了四成左右而相应有所提高。这是因为，速度的提高使得对于工件磨削表面磨耕后的隆起减少，也就是说工件表面质量有所提高。1.2必要措施：因为高速磨削工艺的特殊性，就注定了高速磨削需要使用特定的工具。高速砂轮的使用，高速磨床的应用，以及减小辅助的时间，比如自动上料和检测。1.3发展和应用目前，高速磨削技艺在世界范围内推广开来，目前国内外存在的磨床品种多种多样，已经推广和采用的有外圆、曲轴、凸轮、轴承、平面、内圆等等，目前国内使用的是五十到八十米每秒，世界上最高已经达到了一百五十米。目前国外高速磨削采用较多的是轴承行业磨削轴承环内外沟，在发动机行业高速磨削也得到广泛应用，甚至有些国家会使用多个砂轮进行高速磨削以提高磨削效率。当然，高效磨削工艺不是适用于任何材料的，对于容易在加工过程中产生裂纹的耐热合金就不适用。此外当砂轮线速度高于四十五米时加工效率也会下降。在目前的实践应用中，高速磨削还只是用于加工某些特殊的工件，这是由于高速磨削对于客观条件有着特殊要求的原因。工艺对于机床、砂轮以及操作都有着特殊的要求。2强力磨削金属去除率的提高也是工件加工过程中值得关注的问题，而利用加大进给量和加大磨削深度的强力磨削就是另外一种办法。2.1特点：它可以代替一部分车削、铣削和刨削等；合理的利用强力磨削工艺可以简化制作工艺，将粗加工和精加工合二为一。这样就大大提高了工件的加工效率，减少设备投入，不但节省工序页节省了各个工序的辅助工作时间，并且强力磨削液不会受到材料表面条件以及材料的本身硬度的影响。2.2强力磨削的应用目前国内外强力磨削已应用到平面磨、外圆磨等磨床上。强力磨削采用较多的是主轴圆台平面磨床。切人式外用圆磨床及端面外圆磨床。磨床功率73.5—110.3kw；主轴平面磨床最大功率为220.5kw，可能出现730kw的机床，生产率达到500—600cm/min，每小进金属切除率（270—320）kg，一次切深最大可达37mm。强力磨削在兵器工业中也得到了广泛的应用。美国的M60A1中型坦克车体两侧安装12个扭力轴的倾斜基面是与车体底部浇涛在一起的，用一般切削力一法难以加工，采用强力磨削解决了加工困难，是用两合Merairg强力磨床同时在两侧加工，去除余量为6.35mm，每台磨床功率为110.25kw，采用直径为762mm，厚度为203mm的多级砂轮。美国华特弗里特兵工厂加工105mm坦克加农炮的炮门握柄采用强力磨削，毛坯是4340炮钢，硬度HKC42，以前采用普通车削、切檀和磨削加工，需要分五次加工，时间为75min，现在用强力磨削一次加工完成，时间只需7—10min，改用强力磨削只需40min，磨削时所采用的砂轮线速度为38m/s。3高速强力磨削这是具有上述两种磨削特点的方法3.1高速强力磨削的应用可用于磨削外圆及平面，主要是用切入式磨削法磨削圆柱形零件外圆型面、沟槽、多直径台阶。可将一般车削及磨削工序合并为一道工序。工件的余量一般在1.3—2.5mm，表面粗糙度Ra为超过6.3微分，精度不超过±0.076mm。目前高速强力磨削已在生产中得到一些应用。3.2高速强力磨削的不是及其解决的措施由于磨削速提高，功能增大，出现了振动加剧，热量增加等问题，常可采用下列措施来解决。3.2.1砂轮力一面主要是提高强度。①采用细粒度磨料；②采用结合性能强的结合剂，如，加硼陶瓷结合剂，硼玻璃结合剂等；③采用中心孔局部增强砂轮或改变砂轮结构，如，无中心孔砂轮和砂瓦组合砂轮。立力一氮化硼砂轮已有应用。砂轮修整多采用金刚石滚轮。3.2.2机床力一面主要是加强刚性。采用静压轴承、静压导轨、改进主轴和床身刚性，采用砂轮平衡和自动平衡装置。3.2.3冷却力一面。为了粉碎气流采用特殊冷却喷咀，使气流产生偏析；采用高压冷却，增加冷却液流量和容量。研究新成份油剂冷却或在水剂中加入添加剂以提高冷却效果。3.2.4安全防护力一面普遍是加厚砂轮罩壳厚度，采用半封闭或全封闭罩壳，罩壳内填充塑料，橡胶衬垫，采用自动关闭砂轮罩壳等。4结束语对于零件加工行业，高速强力磨削应用的时间还尚短，作为新兴的加工技艺，强力高速磨削还有很多未完善的技术难题。但是正是因为发展历史短暂，所以应用的新技术广泛，在未来的实践中，通过科研人员的实验以及实践，高速磨削以及强力磨削技术一定会得到完善和提高并广泛在实践中得到应用。