精密磨削加工技术的应用与发展

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1、精密磨削加工技术的应用与发展作者：王永康摘要：精密磨削加工技术是现代机械制造业的一项关键技术之一，对人们的生产生活、国家国防与航空航天建设、社会的经济发展冇着相当重要的作用。本文主要阐述了精密加工技术的原理、现行状况、发展趋妁等。关键词：精密磨削加工、磨削机理、磨削技术的发展、磨削技术的未来引言随着科学技术水平不断的提高，磨削加工已广泛应用于金属及其他材料的粗、精加工，是非常重要的切削加工方式。目前，磨削加工已经成为现代机械制造领域中实现精密与超精密加T最有效、应用最广泛的基本T艺技术，为人们提供高精度、高质量、高度自动化的技术装备的开发和研

2、制。磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法，一般来讲，按照砂轮线速度的高低可将其进行分类，把砂轮速度低于45m/s的磨削称为荇通磨削，把砂轮速度高于45m/s的磨削称为高速磨削，把砂轮速度高于150m/S的磨削称为超高速磨削。按磨削效率将磨削分为齊通磨削、高效磨削（高速磨削、超高速磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削、快速短行程磨削和高速重负荷磨削）。磨削加工能达到的磨削精度在生产发展的不同时期冇不同的精度范围，当前，按磨削精度将磨削分为普通磨削（加工精度〉lPm、表面粗糙度RaO.161.25pm）、精密磨削（加工精度1〜0.5um

3、、表而粗糙度Ra0.04~l.25um）、超精密磨削（加工精度＜0.01um、表而粗糙度Ra彡0.01um）。一、精密磨削的内涵:精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表而质景达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工精度为I〜0.bm,表面粗糙度值RaO.2〜0.Olmn的加工技术。精密磨削是目前对钢铁等黑色金属和半导体等脆硬材料进行精密加工的主要方法之一，在现代化的机械和电子设缶制造技术屮占有十分重要的地位。精密磨削主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整工具以极小而乂均匀的微进给（10〜15醐/min）。获得众多的等高微刃，加工表

4、面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨。由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。高精密磨削的切屑很薄，砂轮磨粒承受很高的应力，磨粒表面受高温、高压作用，一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮磨削。二、磨削机理精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等尚硬度磨料砂轮，主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整刀具以极小而乂均匀的微进给（10〜15mm/min），获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨，由T微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表側粗糙度值和高精度要求.超精密磨削采用较小修整导程和吃刀景修整砂轮

5、,靠超微细磨粒等高微刃磨削作用进行磨削。精密与超精密磨削的机理与普通磨削有一些不同之处：1）超微量切除.应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒细微破碎而产生微刃。一颗磨粒变成多颗磨粒，相当于砂轮粒度变细，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。2）微刃的等高切削作用.微刃是砂轮精细修整而成的，分布在砂轮表层同一深度上的微刃数量多,等高性好,从而加工表面的残留高度极小。3）单颗粒磨削加工过程.磨粒是一颗具有弹性支承和人负前角切削刃的弹性体，单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区,最后是弹性区，这与切屑形

6、成形状相符合。4）连续磨削加工过程.工件连续转动，砂轮持续切入，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切入量（磨削深度）和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量.此后，磨削切入量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态.最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态。三、精密磨削技术的历史与发展磨削加工是利用磨料去除材料的加工方法，也是人类最早使用的生产技艺方法。18世纪巾期世界上第一台外圆磨床W世，巾石英石、石榴石等天然磨料敲凿成为磨具，用天然磨料和粘土烧结成砂轮，随后又研制出平面磨床。20世纪

7、40年代末，人造金刚石出现；1957年立方氮化硼研制成功；随着磨削技术的发展，特别是超硬磨料人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮的应用，磨削加工应用范围日益增人，磨削加工精度及加工效率也不断提高。磨削技术得到快速发展，磨床在加工机床屮也占有相当大比例。据1997年欧洲机床展览会（EM0）调査数裾表明，25%企业认为磨削是他们应用最主要加工技术，车削只占23%,钻削占22%,其它占8%;而磨床在企业中占机床比例高达42%,车床占23%，铣床占22%，钻床占14%。我国从1949〜2007年，开发生产通用磨床有1800多种，专用磨床冇儿百种，磨床拥冇景

8、占金属切削机床总拥冇景15%左右。可见，磨削技术及磨床在机械制造业中占冇极其重要位置。近年来，国外对精密和超精密磨削技术的幵发研究获得了不少成果,主要体现在ELI1