精密磨削加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展(共3頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精密磨削加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展作者：王永康摘要：精密磨削加工技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，對人們的生產(chǎn)生活、國家國防與航空航天建設(shè)、社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著相當(dāng)重要的作用。本文主要闡述了精密加工技術(shù)的原理、現(xiàn)行狀況、發(fā)展趨勢等。關(guān)鍵詞：精密磨削加工、磨削機(jī)理、磨削技術(shù)的發(fā)展、磨削技術(shù)的未來引言隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷的提高，磨削加工已廣泛應(yīng)用于金屬及其他材料的粗、精加工，是非常重要的切削加工方式。目前，磨削加工已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)精密與超精密加工最有效、應(yīng)用最廣泛的基本工藝技術(shù)，為人們提供高精度、高質(zhì)量、高度自動化的技術(shù)裝備的開發(fā)和研制。磨削是指用磨料或磨具去

2、除材料的加工工藝方法，一般來講，按照砂輪線速度的高低可將其進(jìn)行分類，把砂輪速度低于45 m/s的磨削稱為普通磨削，把砂輪速度高于45 m/s的磨削稱為高速磨削，把砂輪速度高于150m/s的磨削稱為超高速磨削。按磨削效率將磨削分為普通磨削、高效磨削（高速磨削、超高速磨削、緩進(jìn)給磨削、高效深切磨削、砂帶磨削、快速短行程磨削和高速重負(fù)荷磨削）。磨削加工能達(dá)到的磨削精度在生產(chǎn)發(fā)展的不同時期有不同的精度范圍，當(dāng)前，按磨削精度將磨削分為普通磨削（加工精度1m、表面粗糙度R a0.161.25m）、精密磨削（加工精度10.5m、表面粗糙度R a0.041.25m）、超精密磨削（加工精度0.01m、表面粗糙度

3、R a0.01m）。一、精密磨削的內(nèi)涵：精密加工是指在一定發(fā)展時期中，加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到較高程度的加工工藝，當(dāng)前是指被加工零件的加工精度為l0.1µ，表面粗糙度值Ra0.2001µ的加工技術(shù)。精密磨削是目前對鋼鐵等黑色金屬和半導(dǎo)體等脆硬材料進(jìn)行精密加工的主要方法之一，在現(xiàn)代化的機(jī)械和電子設(shè)備制造技術(shù)中占有十分重要的地位。精密磨削主要靠對砂輪的精細(xì)修整，使用金剛石修整工具以極小而又均勻的微進(jìn)給（1015mm /min）。獲得眾多的等高微刃，加工表面磨削痕跡微細(xì)，最后采用無火花光磨。由于微切削、滑移和摩擦等綜合作用，達(dá)到低表面粗糙度值和高精度要求。高精密磨削的切屑很薄，砂輪

4、磨粒承受很高的應(yīng)力，磨粒表面受高溫、高壓作用，一般使用金剛石和立方氮化硼等高硬度磨料砂輪磨削。二、磨削機(jī)理精密磨削一般使用金剛石和立方氮化硼等高硬度磨料砂輪,主要靠對砂輪的精細(xì)修整,使用金剛石修整刀具以極小而又均勻的微進(jìn)給(1015mm/min),獲得眾多的等高微刃,加工表面磨削痕跡微細(xì),最后采用無火花光磨,由于微切削、滑移和摩擦等綜合作用,達(dá)到低表面粗糙度值和高精度要求.超精密磨削采用較小修整導(dǎo)程和吃刀量修整砂輪,靠超微細(xì)磨粒等高微刃磨削作用進(jìn)行磨削。精密與超精密磨削的機(jī)理與普通磨削有一些不同之處：1)超微量切除.應(yīng)用較小的修整導(dǎo)程和修整深度精細(xì)修整砂輪,使磨粒細(xì)微破碎而產(chǎn)生微刃。一顆磨粒變

5、成多顆磨粒,相當(dāng)于砂輪粒度變細(xì),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.微刃是砂輪精細(xì)修整而成的,分布在砂輪表層同一深度上的微刃數(shù)量多,等高性好,從而加工表面的殘留高度極小。3)單顆粒磨削加工過程.磨粒是一顆具有彈性支承和大負(fù)前角切削刃的彈性體,單顆磨粒磨削時在與工件接觸過程中,開始是彈性區(qū),繼而是塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū),最后是彈性區(qū),這與切屑形成形狀相符合。4）連續(xù)磨削加工過程.工件連續(xù)轉(zhuǎn)動,砂輪持續(xù)切入,開始磨削系統(tǒng)整個部分都產(chǎn)生彈性變形,磨削切入量(磨削深度)和實(shí)際工件尺寸的減少量之間產(chǎn)生差值即彈性讓刀量.此后,磨削切入量逐漸變得與實(shí)際工件尺寸減少量相等,磨削系統(tǒng)處于穩(wěn)

6、定狀態(tài).最后,磨削切入量到達(dá)給定值,但磨削系統(tǒng)彈性變形逐漸恢復(fù)為無切深磨削狀態(tài)。三、精密磨削技術(shù)的歷史與發(fā)展磨削加工是利用磨料去除材料的加工方法，也是人類最早使用的生產(chǎn)技藝方法。18 世紀(jì)中期世界上第一臺外圓磨床問世，由石英石、石榴石等天然磨料敲鑿成為磨具，用天然磨料和粘土燒結(jié)成砂輪，隨后又研制出平面磨床。20 世紀(jì)40 年代末，人造金剛石出現(xiàn)；1957 年立方氮化硼研制成功；隨著磨削技術(shù)的發(fā)展，特別是超硬磨料人造金剛石砂輪與立方氮化硼砂輪的應(yīng)用，磨削加工應(yīng)用范圍日益增大，磨削加工精度及加工效率也不斷提高。磨削技術(shù)得到快速發(fā)展，磨床在加工機(jī)床中也占有相當(dāng)大比例。據(jù)1997 年歐洲機(jī)床展覽會(E

7、MO)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，25% 企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用最主要加工技術(shù)，車削只占23% ，鉆削占22% ，其它占8% ；而磨床在企業(yè)中占機(jī)床比例高達(dá)42% ，車床占23% ，銑床占22% ，鉆床占14% 。我國從19492007 年，開發(fā)生產(chǎn)通用磨床有1800 多種，專用磨床有幾百種，磨床擁有量占金屬切削機(jī)床總擁有量15% 左右?？梢姡ハ骷夹g(shù)及磨床在機(jī)械制造業(yè)中占有極其重要位置。近年來,國外對精密和超精密磨削技術(shù)的開發(fā)研究獲得了不少成果,主要體現(xiàn)在ELID鏡面磨削新工藝的研究和加工硅片以及非球面零件的應(yīng)用上.日本國家理化學(xué)研究所的大森整教授于1987年研制成功了在線修整砂輪的ELID鏡面磨削新工藝

8、. ELID鏡面磨削技術(shù)是利用在線電解修整作用連續(xù)修整砂輪來獲得恒定的出刃高度和良好的容屑空間,同時,在砂輪表面逐漸形成一層鈍化膜,當(dāng)砂輪表面的磨粒磨損后,鈍化膜被工件表面磨屑刮擦去除,電解過程繼續(xù)進(jìn)行,對砂輪表面進(jìn)行修整,加工表面粗糙度達(dá)到0.020.01µ,表面光澤如鏡。美國在應(yīng)用ELID磨削技術(shù)加工電子計(jì)算機(jī)半導(dǎo)體微處理器方面已取得突破性進(jìn)展,在國防、航空航天及核工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究也在進(jìn)行.PeiZJ等人對自旋轉(zhuǎn)磨削法精密磨削硅片的加工過程以及加工參數(shù)、砂輪粒度、冷卻液供給等加工條件對磨削力、硅片面型精度、表面磨削紋路、表面粗糙度的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。德國是最早研究EL

9、ID磨削技術(shù)的幾個國家之一.在1991年就有德國的機(jī)床廠家進(jìn)行了系列ELID專用機(jī)床的設(shè)計(jì).此外,英、法等國對ELID磨削技術(shù)也進(jìn)行了深入的研究。 我國對精密磨削的研究尚處于初級階段,主要集中在高校.哈爾濱工業(yè)大學(xué)以袁哲俊教授為首的ELID課題組研制成功了ELID磨削專用的脈沖電源、磨削液和砂輪,在國產(chǎn)機(jī)床上開發(fā)出平面、外圓和內(nèi)圓ELID磨削裝置,實(shí)現(xiàn)了多種難加工材料的精密鏡面磨削.目前正積極推廣普及該技術(shù),實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品化。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院的研究者利用固結(jié)磨粒低頻振動(頻率為0.520、振幅為0.53)壓力進(jìn)給的精整加工,研究了適宜的經(jīng)濟(jì)加工條件及有關(guān)參數(shù),并驗(yàn)證了經(jīng)過磨削加工后的陶瓷工件,再經(jīng)

10、過超精加工可以進(jìn)一步降低其表面粗糙度,可降低24個等級。清華大學(xué)在集成電路超精密加工設(shè)備、磁盤加工及超精密砂帶磨削和研拋、金剛石微粉砂輪超精密磨削等方面進(jìn)行了深入研究,并有相應(yīng)產(chǎn)品問世。四、精密磨削存在的問題以及發(fā)展前景精密和超精密磨削技術(shù)在各方面均取得迅速發(fā)展,已成為先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一.在今后的研究中應(yīng)著重關(guān)注以下幾個問題：1)超精密磨削的基本理論和工藝研究,著重研究多顆粒磨削機(jī)理、磨削表面生成及影響因素等；2)開發(fā)高精度、高性能、高自動化的加工機(jī)械及測試裝置的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及軸承；3)目前鏡面磨削技術(shù)存在的問題是向高速回轉(zhuǎn)的砂輪供電非常困難,通常采用接觸式電刷供電設(shè)備,該設(shè)備復(fù)雜昂貴

11、,影響了鏡面磨削技術(shù)的推廣應(yīng)用；4)開發(fā)適于超精密加工并能獲得超高精度，超高表面質(zhì)量的新型材料，如超微粉燒結(jié)金屬、新高分子材料等。磨削技術(shù)發(fā)展很快，在機(jī)械加工中起著非常重要的作用。目前，磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢是：發(fā)展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削機(jī)理并開發(fā)其新的磨削加工技術(shù)，研制高精度、高剛性的自動化磨床。五、結(jié)束語隨著機(jī)械產(chǎn)品精度、可靠性和壽命的要求不斷提高，高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、高功能性的新型材料的應(yīng)用增多，磨削加工技術(shù)在磨削機(jī)理、磨料磨具開發(fā)、精密超精密磨削、高速超高速磨削、磨削自動化和智能化、磨削工藝過程監(jiān)控與檢測技術(shù)、磨削加工軟件技術(shù)等方面發(fā)展迅速，在機(jī)械加工中起著至關(guān)重要的作用。因此，我們應(yīng)深入研究國外先進(jìn)磨削技術(shù)，系統(tǒng)地開展和推廣各種先進(jìn)與實(shí)用的磨削技術(shù)，積極推進(jìn)我國機(jī)械制造工藝技術(shù)的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)1蔡光起,馮寶富,趙恒華.磨削技術(shù)的最新進(jìn)展J.世界制造技術(shù)與裝備市場,2003(1):16-19.2袁哲俊,王先逵.精密和超精密加工技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.3趙恒華，王穎磨削加工技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀J制造技術(shù)與機(jī)床，2007(7)：3941，6.4左磊淺談高速及超高速磨削加工J科技視野，2009(17)：55. 5鄧朝暉,劉建,曹德芳,等.納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削的材料去除機(jī)理及磨削加工技術(shù)