高速磨削的发展及其相关应用技术ppt课件.ppt

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1、XXXXX高速磨削的发展及其相关应用技术XXX高速磨削的优势2高速磨削的概念31高速磨削的技术4高速磨削的发展33内容提纲21高速磨削的概念常规磨削高速磨削超高速磨削高速加工(High-speedMachining)和超高速加工(Super-HighspeedMachining)的概念源于德国著名学者Salomon，他于1931年预言了材料的切削加工在高速、超高速领域有可能会变得更加轻松和容易。这为后来的高速甚至超高速磨削的发展指明了方向，对于高速超高速磨削技术的实用化也起到了直接的推动作用。高速磨削的概念

2、31高速磨削的概念（1）高速磨削的机理特点划擦（弹性变形）耕犁（塑性变形）切削（形成切屑）砂轮速度越大，弹塑性区域就越小41高速磨削的概念单颗磨粒切厚变薄磨粒切入工件干涉切入角小参与切削磨粒增多单颗磨粒磨削力变小切屑形成时间短，工件表面塑性变形层变浅应变率响应温度滞后，致使工件磨削温度降低（2）高速磨削的机理特点提高磨削速度52高速磨削的优势(a)增加磨削速度，单颗磨粒切厚减少。砂轮磨损降低，粗糙度和磨削力也就小了。（HighQualityGrinding）(b)通过优化用量参数，使磨削厚度保持不变，那

3、么增加磨削速度，磨削效率将会大幅提高。（HighPerformanceGrinding）62高速磨削的优势磨削力小可以大幅度提高磨削效率砂轮磨损小，使用寿命长能获得更低粗糙度的磨削表面减少磨削表面的热损伤，具有好的表面完整性高速磨削的优点：72高速磨削的发展在越过产生磨削热损伤的区域后，增大磨削用量，能有效遏制热损伤。这就开拓出一个广阔的高速磨削参数领域,为实现超高速的磨削提供了理论基础。但在机理深入和磨削工艺方面，针对不同的工程材料所开展的研究，还很不全面，尚未形成完整的理论体系，还需进行广泛的研究，找出

4、内在规律。（1）高速磨削的机理方面82高速磨削的发展单颗金刚石磨粒高速磨削GH4169成屑去除机理研究试验（1）高速磨削的机理探索案例试验装置和磨削轨迹示意图92高速磨削的发展（1）高速磨削的机理探索案例试验中砂轮转速20-165m/s,最大切厚保持在8μm，倾角θ为4゜P为磨粒每旋转一周时，在工件上行走的螺旋间距。即：其中Vf为工件进给速度，Vs为砂轮旋转速度。显而易见，磨粒在向X轴行进过程中，切屑厚度逐渐增大。102高速磨削的发展（1）高速磨削的机理探索案例砂轮转速为20m/s时的工件表面形态2高速磨削

5、的发展（1）高速磨削的机理探索案例砂轮转速为100m/s时的工件表面形态砂轮转速为165m/s时的工件表面形态上式中O’B为x，那么成屑临界切厚可以由上得出。切削区域耕犁和切削交界划擦区域切屑划擦区域切削区域耕犁区域122高速磨削的发展（1）高速磨削的机理探索案例从图可以看出，砂轮转速100m/s是个拐点，表明材料去除机理在此时发生了转变。当速度低于100m/s时，随速度增加，材料应变率比温度增加的快，所以致使塑性降低，材料成屑较容易，而当速度高与100m/s时，材料热软化效应在成屑中起到了主导作用。132

6、高速磨削的发展（1）高速磨削的机理探索案例左图显示了磨屑的形态，可以看出一面比较光滑；一面褶皱明显。高速磨削条件下，这主要是由于工件GH4169高应变率和低热导率引起的近似绝缘剪切，进而导致形成碎片切屑。依据切削原理，得出速度对单颗磨粒切削GH4169剪切频率的影响规律。速度与剪切频率近似成线性增加，因而成屑过程中绝缘切削变得容易，切屑碎片面积变小。142高速磨削的发展（1）高速磨削的机理探索案例左图为示意图，定义隆起区域面积与沟槽总面积之比为隆起比。当速度低于60m/s时，隆起比迅速下降，该阶段主要受材料

7、加工硬化影响。随后，隆起比随速度增加是由单颗磨粒磨削温度上升较快而导致的材料热软化效应引起。152高速磨削的发展（1）高速磨削的机理探索案例I阶段是材料加工硬化主导阶段，II阶段是材料热软化主导阶段。因而，湿磨情况下拐点是100m/s，干磨拐点变为20m/s162高速磨削的发展（1）高速磨削的机理探索案例因此，在单颗金刚石磨粒高速磨削GH4169试验中，材料成屑过程中的划擦、耕犁和切削过程可由成屑临界切厚曲线和塑性变形临界切厚两条曲线划分，而引起该划分的关键因素是砂轮速度。从成屑临界厚度和隆起比随速度变化情

8、况，可知其存在拐点，本次试验为100m/s，同时这也是材料应加工硬化和热软化在成屑过程中谁起主导作用的划分关键。金属材料塑性和变形速率之间也存在拐点。173高速磨削的发展（2）高性能磨具的出现a超硬磨粒材料：金刚石、CBN磨粒微晶氧化铝磨粒b高强度砂轮基体钢、铝，CFRP等复合材料c高性能结合剂和制作工艺：树脂、金属、陶瓷、电镀、钎焊183高速磨削的发展南京航空航天大学机电学院（3）高性能磨床的开发a超高速磨床主