下载文档原格式
磨削技术论文：超高速磨削及其优势探析一、概述超高速磨削作为一种高精度精密加工技术，已在各个领域得到广泛应用。
本文将从超高速磨削的基本原理入手，分析其优势，探讨其在建筑领域的应用前景。
二、基本原理超高速磨削是利用高速旋转的砂轮磨削工件表面，以达到高精度加工的一种技术。
它与传统的磨削技术不同之处在于，超高速磨削使用的砂轮转速通常在1万~10万转/分之间，较传统的磨削转速快得多。
这种高速磨削技术可以大幅提高加工效率，同时还能够获得更高的精度和光洁度。
三、优势分析1. 精度高超高速磨削的砂轮转速快，磨削力大，可以快速去除工件表面杂质，得到更加精细的加工表面，精度可达到0.005mm以下。
2. 效率高由于砂轮转速快，磨削力大，超高速磨削速度比传统磨削技术快得多。
工件加工时间可以降低30%以上，大幅提高生产效率。
3. 造价低超高速磨削使用的砂轮寿命长，能够在保证加工效率的情况下，延长更换周期，降低磨具成本。
4. 应用范围广超高速磨削是一种高效、环保、精细化的磨削技术，可适用于各种材料的加工，包括金属、非金属材料、陶瓷材料等。
5. 环保超高速磨削使用的是无毒、无害、无污染的磨料，减少了对环境的污染。
四、应用前景在建筑领域，超高速磨削技术可以用于加工各类构件。
它能够大幅节约加工时间，提高生产效率。
同时，它还能精细加工各类构件表面，达到工艺标准，节约原材料，降低生产成本。
在未来，超高速磨削技术有望得到更加广泛的应用。
五、案例分析1. XXX公司的构件加工中，采用超高速磨削技术，成功优化了加工效率，降低了产品成本，得到了客户的一致好评。
2. XX公司将超高速磨削技术应用于钢筋加工中，减少了加工时间，提高了钢筋的精度和尺寸的一致性，受到了建筑公司的赞扬。
3. XX公司采用超高速磨削技术加工门窗构件，成功提高了构件的表面精度和光洁度，降低了产品的废品率，提高了客户的满意度。
4. XX公司采用超高速磨削技术加工凸轮、传动齿轮等构件，减少了加工时间，提高了精度和表面光洁度，获得了广泛应用。
磨削技术的发展及关键技术摘要：砂带磨削几乎能用于加工所有的工程材料，作为在先进制造技术领域有着"万能磨削"和"冷态磨削"之称的新型工艺，砂带磨削已成为与砂轮磨削同等重要的不可缺少的加工方法。
综观近几年来国内外各类机床及工具展览会和国际生产工程学会的学术会议，结合砂带磨削在国内外各行业的应用状况，可以看出砂带磨削在制造业中发挥着越来越重要的作用，有着广泛的应用及广阔的发展前景。
关键字：磨削砂带机床技术Keyword:Grinding Abrasive belt Machine tool Technology一，前言砂带磨床是一种既古老而又新兴的工艺。
近30多年来,粘满尖锐砂粒的砂布或砂纸制成一种高速的多刀多刃连续切削工具用于砂带磨床之后,砂带磨削技术获得了很大的发展。
这种砂带磨削技术远远超越了原有的只用来加工和抛光的陈旧概念。
现在砂带磨床的加工效率甚至超过了车、铣、刨等常规加工工艺,加工精度已接近或达到同类型机床的水平,机床功率的利用率领先于所有的金属切削机床,应用范围不仅遍及各行各业,而且对几乎所有的材料,无论是金属还是非金属都可以进行加工。
长期以来不大引人注意的砂带磨削工艺现在正进入现代化发展的新阶段。
而数控磨床又是磨床的发展方向，所以研究数控砂带磨床本有很大的意义。
【正文】一.磨削技术的发展及关键技术1.磨削技术发展史高速高效磨削、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快，如德国的Aachen大学、美国的Connecticut大学等，有的在实验室完成了速度为250m/s、350m/s、400m/s的实验。
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，日本已有200m/s的磨床在工业中应用。
我国对高速磨削及磨具的研究已有多年的历史。
如湖南大学在70年代末期便进行了80m/s、120m/s的磨削工艺实验。
熙塑笠凰．高速磨削相关技术探究谈正秋(苏州工业职业技术学院机电机系，江苏苏州215104)脯羁高速磨削技术将继续克服当前存在的某些技术障碍，得到更快的发展，随著科学技术的不断进步和发展，对零件的加工精度和生产率提出了更高的要求，高速磨《4技术吏加显示出它的重安挂。
本文理论联系实际，对高速磨削相关技术进行了捐}讨。
联薹建词高速磨削技术；发展；趋势由于对高速磨削极限的研究取得突破性进展，高速磁悬浮轴承开始进入实用阶段，高回转强度的超硬磨科磨具日益普及，主轴系统在先平衡技术不断完善，使高速磨削加工技术必将迈匕—个新台阶，从磨削速度E看，这是—个人们一直追求的目标。
1国内高速磨肖q技术的发展我国高速磨削技术的研究起步较晚，与国外有较大的差距。
自1958年开始推广高速磨削技术，当时第一汽车厂、第一砂轮厂等相继试验成功50m，s高速砂轮，并进行磨削试验。
1964年，郑州磨料磨具磨削研究／i f r,Te洛阳拖拉机厂合作进行50m／s高速磨削试验，在机床改装和工艺等方面获得一定效果。
1975年，河南省南阳机床厂试制成功了M Sl332型80m，s高速外圆磨床，至1977年，全国已有17个省市770台磨床采用50m，s高速磨削技术，湖南大学已在实验室内成功地对100m／s和120m／s高速磨削进行试验。
目前，实验室磨削速度已达150m／s左右。
在高速磨削机床方面，我国与国外的主要差距在于机床的关键功能部件的研究开发落后于市场需求，如转速2000r／m i n以上的大功率刚性主轴，无刷环形扭矩电机，大行程直线电机、快速响应数控系统等技术尚未完全掌握。
在高速磨削砂轮材料方面我国已取得了很大的发展，特别是人造金刚石、立方氮化硼砂轮在磨削中的推广应用，使得高速磨削技术有了新的发展，并逐步和其它高效磨削技术相结合于—体。
2高速磨肖B技术的发展趋势1)在高速机床领域具有小质量、大功率的高转速主轴，与其配套的高速轴承技术、高速电机技术、高速主轴的润滑系统，及监控技术等将随之快速发展。
高速机床的关键技术和发展趋势【摘要】高速切削是切削加工发展的主要方向之一，高速机床是实现高速切削的基础。
近年来，高速切削技术的快速发展带动了高速机床制造技术的进步，不仅体现在传统机床关键部件的重大改进，而且产生了新的机床结构以及关键零部件，把机床制造技术带入了一个新的领域。
本文具体分析研究了高速机床的关键技术和发展趋势。
【关键词】高速机床关键技术发展趋势中图分类号：tg508 文献标识码：a 文章编号：高速机床是指能够进行高速切削的机床。
目前适用于进行高速切削的加工中心和数控机床，其主轴转速一般都在10000r/min以上，有的高达60000-100000r/min，主电机功率15-80kw。
高速切削还在进一步发展中，不同加工方式和不同材料的高速切削范围也有所差别，表1给出了几种典型加工方式的高速切削范围。
表1 典型加工方式的高速加工范围高速切削要求高速机床的主轴和工作台具备极高的加速度性能，主轴从启动到最高转速（或相反）只用1-2s，工作台的加速（减速）度要达到1-10g。
如此高的加速度会对机床造成巨大的动载荷，必须提高机床的动、静刚度，因此高速机床的产生使机床从“速度设计”进入“加速度设计”的新阶段。
与常规加工相比，高速加工有许多突出的优点：单位时间的材料切除率可增加3-6倍；切削力可降低30%以上，特别有利于薄壁细长工件的高速精密加工；95%-98%的切削热被切屑带走，工件可基本保持冷态；高速加工能加工出非常光洁、精密的零件，如高速铣削和高速车削可以达到磨削的光洁度；工件表面残余应力非常小。
高速加工技术首先在美国航空航天工业中得到广泛应用，如今汽车工业和模具工业也越来越多采用高速加工。
例如用小直径立铣刀对模具型腔进行超高速铣削，因为效率高、精度高、表面光洁，故可省去后续的电加工和手工研磨等工序，大大加快了新产品的开发周期。
常用的机床关键件如钢球式机械主轴、滚珠丝杆、数控系统以及现有的设计理念已不能支撑高速机床, 由此产生了一系列的技术创新, 如高速滚珠丝杆、直线电机、电主轴、高性能数控系统、新型结构及新设计理念。
* 国家自然科学基金资助项目（编号:50475052） 教育部科学技术研究重点项目（编号:104190）高校博士学科点专项科研基金资助项目（编号:20040145001）高速超高速磨削技术发展与关键技术*青岛理工大学 机械工程学院 ( 266033) 李长河东北大学 机械工程与自动化学院 (110004) 修世超 蔡光起摘 要 论述了高速超高速磨削加工技术的发展、特点以及关键技术。
关键词 高速超高速 磨粒加工 关键技术1 高速/超高速磨削技术发展超高速磨削技术是现代新材料技术、制造技术、控制技术、测试技术和实验技术的高度集成，是优质与高效的完美结合，是磨削加工工艺的革命性变革。
德国著名磨削专家T.Tawakoli 博士将超高速磨削誉为“现代磨削技术的最高峰”。
日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。
在1996年国际生产工程学会（CIRP ）年会上超高速磨削技术被正式确定为面向21世纪的中心研究方向之一，是当今在磨削领域最为引人注目的技术。
高速加工(High-speed Machining)和超高速加工（Ultra-High Speed Machining ）的概念是由德国切削物理学家Carl.J.Salomon 博士于1931年首先提出，他发表了著名的Salomon 曲线，创造性地预言了超越Talor 切削方程式的非切削工作区域的存在，提出如能够大幅度提高切削速度，就可以越过切削过程产生的高温死谷而使刀具在超高速区进行高速切削，从而大幅度减少切削工时，成倍地提高机床生产率。
他的预言对后来的高速甚至超高速磨削的发展指明了方向，为高速超高速磨削技术研究开辟了广阔的空间，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。
通常将砂轮线速度大于45 m/s 的磨削称为高速磨削，而将砂轮线速度大于150 m/s 的磨削称为超高速磨削。
超高速磨削在欧洲、日本和美国等发达国家发展较快。
欧洲高速超高速磨削技术的发展起步比较早， 最初在20世纪60年代末期就开始进行高速超高速 磨削的基础研究，当时实验室的磨削速度就已经达到210～230 m/s 。
20世纪70年代，超高速磨削开始采用CBN 砂轮。
1973年9月意大利的Famir 公司在西德汉诺威国际机床展览会上，展出了砂轮圆周速度120 m/s 的RFT-C120/50R 型磨轴承内套圈外沟的高速实用化磨床。
1979年德国Bremen 大学的P.G .Werner 教授撰文预言了高效深磨区存在的合理性，由此开创了高效深磨的概念。
1983年德国Bremen 大学出资由德国Guhring Automation 公司制造了当时世界上第一台高效深磨的磨床，功率为60 kW ，转速为10 000 r/min ，砂轮直径为φ400 mm ，砂轮圆周速度达到了209 m/s 。
德国Guhring Automation 公司于1992年成功制造出砂轮线速度为140～160 m/s 的CBN 磨床，并正在试制线速度达180 m/s 的样机。
德国Aachen 大学、Bremen 大学在高效深磨的研究方面取得了世界公认的高水平成果，其方法是用高线速度、深切入、快进给进行磨削，可得到高效率、高质量的磨削效果。
据Aachen 工业大学实验室的Koeing 和Ferlemann 宣称，该实验室已经采用了圆周速度达到500 m/s 的超高速砂轮，这一速度已突破了当前机床与砂轮的工作极限。
另外Braunschweig 大学、Berlin 工业大学等也在进行此方面的研究。
瑞士Studer 公司开发的CBN 砂轮磨削线速度在60 m/s 以上，并向120～130 m/s 方向发展。
S40 CBN 砂轮磨床，在125 m/s 时高速磨削性能发挥最为充分，即使在500 m/s 也能照常工作。
目前在试验室内正用改装的S45型外圆磨床进行线速度为280m/s 的磨削试验。
德国Kapp 公司很早就对超高速磨床的研制进行过尝试，目前该公司制造的高效深磨用超高速磨床利用线速度300 m/s 的砂轮在60 s 内对有10个沟槽的成组转子毛坯完成一次磨削成形，砂轮寿命可完成转子加工1300个，宽度精度为2µm 。
Schaudt公司以生产凸轮磨床、外圆磨床为主，曾在改装的T3型磨床上进行了超高速磨削试验。
Naxas Union公司为其高速磨床研制出变厚度CBN砂轮。
Song Machinery公司也相继开发并推出了各类高速磨床。
美国在20世纪60年代中期开始提高陶瓷砂轮的线速度，1967年诺顿公司在市场上出售线速度为61m/s的砂轮和磨床。
到20世纪70年代初，60m/s 的磨床已有相当数量，70m/s、80m/s乃至90m/s 的磨床也相继出现。
辛辛那提-米拉克隆公司到1969年已生产了100多台高速磨床，其中有80 m/s 的无心磨床。
本迪克斯公司1970年生产了91m/s 的切入式高速磨床，在70s内就可以从汽车轴的六个面上磨掉1磅重(约454g)的金属。
1971年，美国Carnegie-Mellon大学制造了一种无中心孔的钢质轮，在其周边上镶有砂瓦，其试验速度可达185 m/s，工作速度125m/s，用于磨削和切断不锈钢锭，也可用于外圆磨削。
1993年，美国的Edgetek Machine 公司首次推出的超高速磨床，采用单层CBN砂轮，圆周速度达到了203m/s，用以加工淬硬的锯齿等可以达到很高的金属切除率。
美国Connecticut大学磨削研究与发展中心的无心外圆磨床，最高磨削速度250 m/s。
2000年美国马萨诸塞州立大学的S.Malkin 等人，以149m/s的砂轮速度，使用电镀金刚石砂轮通过磨削氮化硅，研究砂轮的地貌和磨削机理。
目前美国的高效磨削磨床很普遍，主要是应用CBN砂轮。
可实现以160m/s的速度、75mm3/mm·s 的磨除率，对高温合金Incone l718进行高效磨削，加工后R a1～2µm，尺寸公差±13 mm。
另外采用直径Φ400mm的陶瓷CBN砂轮，以150～200 m/s的速度磨削，可达到R a0.8µm，尺寸公差±2.5～5 mm。
美国高速磨削的一个重要研究方向是低损伤磨削高级陶瓷。
传统的方法是采用多工序磨削，而高速磨削试图采用粗精加工一次磨削，以高的材料去除率和低成本加工高质量的氮化硅陶瓷零件。
日本的超高速磨削主要不是以获得高生产率为目的，而对磨削过程的综合性能更感兴趣。
它的磨除效率普遍地维持在60 mm3/mm·s以下，这是与欧洲超高速磨削高效深磨工艺的显著差别。
日本在20世纪70年代中期，不少工厂生产45m/s和60 m/s的磨床，如日平产业公司生产了5R16×36型曲柄销高速磨床(60m/s)，三井精机于1972年生产了80m/s的高速磨床，切入成型磨铸铁工件，加工时间仅为59s。
1985年前后，在凸轮和曲轴磨床上，磨削速度达到了80m/s。
1990年10月底在第五届“日本国际机床展览会”上，日本推出了120m/s 的高速磨床。
之后，开始开发160m/s以上的超高速磨床。
1993年前后，使用单颗粒金刚石进行了250m/s的超高速磨削试验研究。
1994年用使用铍（Be）芯金刚石砂轮进行了超高速磨削研究。
1996年日本又推出了125 m/s CBN砂轮平面磨床。
日本在超高速磨削领域处于领先地位，丰田工机在其开发的G250型CNC超高速外圆磨床上装备了其最新研制的Toyoda Stat Bearing轴承，使用砂轮圆周速度200 m/s的陶瓷结合剂CBN砂轮，对回转类零件进行高效高精度柔性加工。
日本的三菱重工、冈本机床制作所等公司均能生产应用CBN砂轮的超高速磨床，日本的三菱重工推出的CA32-U50A型CNC超高速磨床，采用陶瓷结合剂CBN砂轮圆周速度达到了200m/s。
日本广泛地用CBN砂轮取代一般砂轮，其目的是达到加工的高效率化、省力和无人化。
至2000年，日本已进行500m/s 的超高速磨削试验。
Shinizu等人，为了获得超高磨削速度，利用改制的磨床，将两根主轴并列在一起；一根作为砂轮轴，另一根作为工件主轴，并使其在磨削点切向速度相反，取得了相对磨削速度为V S+V W的结果，砂轮和工件间的磨削线速度实际接近1000m/s。
这是迄今为止，公开报道的最高磨削速度。
我国高速磨削起步较晚，1958年开始推广高速磨削技术，当时第一汽车厂、第一砂轮厂、第二砂轮厂等相继试制成功50 m/s高速砂轮，并进行了磨削试验。
1964年，磨料磨具磨削(三磨)研究所和洛阳拖拉机厂合作进行了50 m/s高速磨削试验，在机床改装和工艺等方面获得一定成果。
1974年在洛阳召开了全国性高速磨削经验交流和推广会议。
在这期间，华中工学院、郑州磨料磨具磨削研究所等先后进行了50～60 m/s的磨削试验，湖南大学进行了60～80m/s高速磨削试验。
1975年10月，河南省南阳机床厂试制成功了MS132型80m/s高速外圆磨床。
1976年，上海机床厂、上海砂轮厂、郑州磨料磨具磨削研究所、华中工学院、上海交通大学、广州机床研究所、武汉材料保护研究所等组成高速磨削试验小组，对80 m/s、100 m/s高速磨削工艺进行了试验研究。
与此同时，上海机床厂设计制造了MBSA1332型80 m/s半自动高速外圆磨床，磨削效率达到了车削和铣削的水平。
东北大学与阜新第一机床厂合作，研制成功F1101型60 m/s高速半自动活塞专用外圆磨床。
至1977年，全国已有17个省市770台磨床采用50m/s高速磨削技术。
1982年10月，湖南大学进行了60 m/s高速强力凸轮磨削工艺试验研究，为发展高速强力磨削凸轮轴磨床和高速强力磨削砂轮提供了实验数据。
上世纪八十年代初，东北大学进行了大量的高速磨削试验研究。
以东北大学为主开发的YLM-1型双面立式半自动修磨生产线，磨削速度达到80 m/s，磨削压力在2500～5000N以上。
1995年，汉江机床厂使用陶瓷CBN砂轮，进行了200 m/s的超高速磨削试验。
广西大学于1997年前后开展了80m/s的高速低表面粗糙度的磨削试验研究工作。
至2000年湖南大学一直在开展高速磨削研究工作。
在2000年中国数控机床展览会上，湖南大学推出了最高线速度达120m/s的数控凸轮轴磨床。
从2002年开始，湖南大学开始针对一台250 m/s超高速磨床主轴系统进行高速超高速研究，并在国内首次进行了磁浮轴承设计。
2001年，广西大学开展了高速磨削表面微观形貌的研究。
20世纪90年代至现在，东北大学一直在开展超高速磨削技术的研究，并首先研制成功了我国第一台圆周速度200m/s、额定功率55kW、最高砂轮线速度达250m/s 的超高速试验磨床，并先后进行了超高速大功率磨床动静压主轴系统研究、200 m/s电镀CBN超高速砂轮设计与制造、超高速磨削成屑机理研究、超高速磨削热传递机制研究、高速钢的高速深磨研究、超高速单颗粒CBN磨削试验研究、高速单颗粒磨削机理研究、超高速磨削温度场研究、超高速磨削砂轮表面气流场的研究、超高速磨削机理分子动力学的仿真以及磨削智能化等方面的研究，部分研究成果达到国际先进水平或持平。
