【正文】 類(lèi)發(fā)明人造金剛石之后 ,在制造磨具上就多用人造金剛石作磨具 ,在極個(gè)別的應(yīng)用范圍內(nèi)才采用天然金剛石 ? 總之 ,天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢(shì) ? 現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)磨削加工科學(xué)技術(shù)新進(jìn)展 1. 繼續(xù)提高磨削效率 進(jìn)一步發(fā)展高速磨削 ,不僅在普通外圓 ?內(nèi)圓 ?軸承磨床上提高速度 ,而且也在諸如軋輥磨床 (險(xiǎn)峰機(jī)床廠 )上也由 35m/s 提高到 45m/s 以上 ?在采用動(dòng)壓軸承主軸條件下實(shí) 現(xiàn)了高效高速低粗糙度磨削 (廣西大學(xué) ?湖南大學(xué) )?在一汽早已將高速磨削定為許多工藝的必行工序 ? 發(fā)展緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削工藝及機(jī)床 ,例如北京機(jī)床研究所與北京第四機(jī)床廠在國(guó)內(nèi)最早發(fā)展此種機(jī)床 ,近年又在杭州機(jī)床廠等單位發(fā)展了HZ029 型液壓緩進(jìn)給成型磨床 ,MLK7140 型數(shù)控緩進(jìn)深切成形強(qiáng)力磨床 ?河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 電機(jī)功率后者已達(dá) 32kW?在生產(chǎn)中的應(yīng)用除了加工汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)葉片根部外 ,在游標(biāo)卡尺零件 ,三爪卡盤(pán)零件 ,50mm以上深溝槽磨削 ,均有很大進(jìn)步 ,天津機(jī)床廠還發(fā)展了 MKL7132 型數(shù)控緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削機(jī)床 ? 迅速發(fā)展高效砂帶磨削 工藝 ,例如對(duì)汽油機(jī)葉片工作面加工 ,鎳材及鈦材的磨削 ,190 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋磨削 ,合金鋼線材 ?帶材磨削 ,大型寬鋼板表面磨削專(zhuān)用尤門(mén)式磨床的開(kāi)發(fā)等 (東北工學(xué)院 ?湖南大學(xué) ?華中理工大學(xué)等 )?由于鄭州第二砂輪廠成功地引進(jìn)了寬砂帶靜電植砂全套設(shè)備 ,并且年產(chǎn)量達(dá)數(shù)百萬(wàn)平方米 ,因而為今后在國(guó)內(nèi)更廣泛應(yīng)用砂帶磨削創(chuàng)造了很好的條件 ?沈陽(yáng)地區(qū)的礦山機(jī)器廠 ,重型機(jī)器廠對(duì)砂帶磨削均有不同的開(kāi)拓應(yīng)用 ?重慶大學(xué)青年工學(xué)碩士黃云同志和重大機(jī)械廠在科研和生產(chǎn)相結(jié)合方面 ,成功地闖出了一條新路 ,研制成功并取得了多種型號(hào)有自己專(zhuān)利的砂簡(jiǎn)易磨床 ,現(xiàn)已 達(dá)到年產(chǎn)數(shù)百臺(tái)規(guī)模 ? 發(fā)展重負(fù)荷磨削 ?磨削速度已達(dá) 80m/s 及壓力250~500kgf(2500N~5000N)以上使金屬去除率大大提高 ?冶金行業(yè)近年自國(guó)外引進(jìn)不少高效鋼坯磨床外 ,由冶金部組織東北工學(xué)院 ,蘇州冶金機(jī)械廠等單位開(kāi)發(fā)了 YLM1 型雙面立式半自動(dòng)修磨生產(chǎn)線 ,填補(bǔ)了當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)空白 ?重慶特殊鋼廠發(fā)展的鋼坯磨削技術(shù)在生產(chǎn)中經(jīng)過(guò)多年考驗(yàn)證明是成功的 ?在這方面第三砂輪廠已擁有大批量生產(chǎn)高速重負(fù)荷砂輪的技術(shù)能力及生產(chǎn)能力 ,第三砂輪廠不僅已對(duì) 63m/s 250~500kgf 砂輪進(jìn)行了鑒定 ,而且也已試制了 80m/s重負(fù)荷砂輪 ,在磨料方面已采用了粗粒度剛玉 ,燒結(jié)剛玉及二者混合壓制燒結(jié)產(chǎn)品 ,得到了用戶(hù)歡迎 ?從磨削科技進(jìn)展看 ,在高速重負(fù)荷磨削方面由于寶山鋼廠 ?大冶 ?大連 ?長(zhǎng)城 ?齊齊哈爾諸鋼廠引進(jìn)國(guó)外許多鋼坯磨床 ,而促進(jìn)了重負(fù)荷磨削的發(fā)展 ? 發(fā)展了其它各種形式的磨削 ?如磁力研磨 (哈工大 )?砂頁(yè)輪拋光磨削(河北煤建學(xué)院 ),磨料流加工工藝 (一汽 ),立軸平磨的強(qiáng)力磨削 (東工 )?河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 為了提高磨削效率而積極研究各種磨削液 ,如對(duì)鈦材的加工 (西北工大 ),SM2 化學(xué)合成磨削液 (東工 ),發(fā)展 GL1 系列重力式紙帶過(guò)濾機(jī) (上海磨研所 )?而大連組合 機(jī)床所研制的多種型號(hào)半自動(dòng)離心式凈化裝置及全自動(dòng)紙帶過(guò)濾機(jī)可廣泛應(yīng)用于各種精密磨床 ,珩磨拋光等 ?在高效磨齒工藝方面 ,上海磨床所發(fā)展了用球面蝸杠砂輪磨 ,重慶大學(xué)在高效磨齒工藝上做了很多工作 ? 2. 繼續(xù)提高磨削精度 ?質(zhì)量 ?發(fā)展超精密磨削 在高精度磨削所需要的磨慶方面 ,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期努力 ,已批量生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng) ?上海機(jī)床廠已有多年生產(chǎn) ?北京第二機(jī)床廠的 MG1420E,MG1432E 屬于部?jī)?yōu)產(chǎn)品 ,上海第三機(jī)床廠生產(chǎn)的 MGBA1420 為遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)外的產(chǎn)品 ,漢江機(jī)床廠的 SGK7303 型為數(shù)控高精度千分尺絲杠磨床 ,MMB8612 型半 自動(dòng)花鍵軸磨床 ?此外還有絲杠磨床及內(nèi)螺紋磨床及蝸杠磨床等 ? 提高磨削精度仍是工藝的主要方面 ,在高精度平面磨削中為了降低由于砂輪不平衡而造成的波紋 ,已開(kāi)展試用 CBN 砂輪磨削 ?立軸平面磨床砂輪對(duì)精度及波紋的影響的研究 (杭州機(jī)床廠 ),滾珠螺母內(nèi)滾邊的磨削精度的研究 (西安交大 )等 ? 提高表面質(zhì)量與改善磨削表面質(zhì)量情況是重要方面 ?這方面研究工作進(jìn)行較多的如預(yù)應(yīng)力磨削表面殘余力研究 (華南理工大學(xué) ),磨削燒傷用模糊數(shù)學(xué)法加以預(yù)測(cè) (吉林工大 )或用模糊數(shù)學(xué)方法評(píng)定磨削表面質(zhì)量等 (北方工大 )? 隨著集成電路等工業(yè)部門(mén)的興起 ,硅片內(nèi)孔切割用的金鋼石薄片砂輪已成功生產(chǎn) ,表面超精密加工的科技工作已在一些研究院所及高校進(jìn)行 ? 1991 年 5 月沈陽(yáng)第一機(jī)床廠等單位成功地研制了小徑定心花鍵側(cè)面磨床磨削工藝 ,為貫徹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB114487 矩形花鍵連接標(biāo)準(zhǔn)提供了重河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 要技術(shù)依據(jù) ,并且在 1991 年 9 月的第二屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上展出了據(jù)此工藝而研制成功的 MB8712 型立式矩形花鍵孔鍵側(cè)磨床 ,為今后機(jī)床行業(yè)滑動(dòng)花鍵副及相應(yīng)齒輪副配合質(zhì)量的進(jìn)一步提高創(chuàng)造了有利條件 ? 3. 繼續(xù)為提高磨削加工過(guò)程的自動(dòng)化程度 ?發(fā)展數(shù)控磨床 ?附加數(shù)顯裝置及自動(dòng)測(cè)量等 我 國(guó)目前磨床品種雖已達(dá) 400 種左右 ,但對(duì)于數(shù)控生產(chǎn)型及自動(dòng)化生產(chǎn)型的產(chǎn)品還感不足 ,上海重型機(jī)床廠與德國(guó)合作生產(chǎn)的 30158 精密尤門(mén)導(dǎo)軌磨床 ,配有自行開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng) ,具有 NC 設(shè)定選擇粗精磨削量 ,凹凸形狀的磨削功能 ,已向國(guó)內(nèi)外提供了數(shù)臺(tái)產(chǎn)品 ?險(xiǎn)峰機(jī)床廠與德國(guó)瓦德里希 .濟(jì)根廠合作生產(chǎn) MK84125,MQK84315 型數(shù)控軋輥磨床 ,提供給武鋼等大型企業(yè) ?武漢機(jī)床廠發(fā)展了 MK6430 數(shù)控滾刀刃磨床 ,精度可達(dá) AA級(jí) ,無(wú)錫機(jī)床廠為滿(mǎn)足噴油嘴大批量 ?高精度生產(chǎn)而開(kāi)發(fā)了 WX042A 噴油咀中孔座面自動(dòng)磨床 ?北京第二機(jī)床廠開(kāi)發(fā) 了 MG1320 數(shù)控外圓磨床和MGB1420E 高精度半自動(dòng)萬(wàn)能外圓磨床 ,MBS1320E 半自動(dòng)高速外圓磨床 ?此海第三機(jī)床廠的 MGBA 高精度半自動(dòng)萬(wàn)能外圓磨床 ,MK1320 數(shù)控外圓磨床 ,MK2945數(shù)控立式單柱座標(biāo)磨都為磨加工高度自動(dòng)化增添了新設(shè)備 ?沙市機(jī)床工業(yè)公司的生產(chǎn)的 3MZ306 全自動(dòng)軸承溝道超精研機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)而且粗糙度可達(dá) ~? 上海機(jī)床廠 ?濟(jì)南第四機(jī)床廠分別制造了 H194 數(shù)控端面外圓磨床和J4026 型高精度數(shù)控外圓磨床 ,還開(kāi)發(fā)了 MK9020 數(shù)控光學(xué)曲線磨床 ?在自動(dòng)化軸承環(huán)內(nèi) 外圓磨床方面開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)的型號(hào)有3MZK203B,3MA1410S,MZ208C等等 ?在磨床用數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面 ,有北京機(jī)床研究所承擔(dān) ?北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所參加研制的產(chǎn)品 ,測(cè)量范圍為ф5~ф180mm, 重復(fù)性 1181。殘馀拉應(yīng)力則會(huì)降低 疲勞強(qiáng)度 ,當(dāng)殘馀拉應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí) ,就會(huì)出現(xiàn)磨削裂紋 ?磨削過(guò)程中因塑性變形而發(fā)生的金屬?gòu)?qiáng)化作用 ,使表面金屬顯微硬度明顯增加 ,但也會(huì)因磨削熱的影響 ,使強(qiáng)化了的金屬發(fā)生弱化 ?例如砂輪鈍化或切削液不充分 ,在磨削表面的一定深度內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)回火軟化區(qū) ,使表面質(zhì)量下降 ,同時(shí)在表面出現(xiàn)明顯的褐色或黑色斑痕 ,稱(chēng)為磨削燒傷 ? 5. 磨削效率 評(píng)定磨削效率的指標(biāo)是單位時(shí)間內(nèi)所切除材料的體積或質(zhì)量 ,用mm3/s 或 kg/h 表示 ?提高磨削效率的途徑有 :① 增加單位時(shí)間內(nèi)參與磨削河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 的磨粒數(shù) ,如采用高速磨削或?qū)捝拜喣ハ?。不同工件材料 (特別是難加工材料和特殊功能材料 )和磨削 條件的最佳磨削參數(shù) 。② 高剛性 ?高精度 ?高轉(zhuǎn)速重負(fù) 荷的軸承或支承件的研究與開(kāi)發(fā) 。③ 新型磨料的制備工藝 ,如可使磨料容易產(chǎn)生新的切削刃 。② 砂輪在線修整技術(shù) ? 7)環(huán)境友好的相關(guān)磨削技術(shù) 磨削過(guò)程中 ,冷卻液的作用主要是冷卻和潤(rùn)滑 ?將磨削熱從工件表面帶走 ?沖刷掉磨削時(shí)留 在工件和砂輪表面上的切屑 ?但是 ,鑒于冷卻液對(duì)環(huán)境污染的負(fù)面影響 ,磨削時(shí)應(yīng)盡可能少 用冷卻液或不用冷卻液 ,因此 ,應(yīng)開(kāi)展對(duì)下列關(guān)鍵技術(shù) 的研究 :① 對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染的冷卻劑 。超過(guò)臨界速度后 ,摩擦系數(shù)卻隨速度的增大而略有增加 ? 降低加工工件表面粗糙度 ?在其它條件相同時(shí) ,33m/s,100m/s,和 200m/s 的速度磨削時(shí) ,表面粗糙度值分別為 , 和 ? 砂輪壽命延長(zhǎng) ? 在金屬切除率相同的條件下 ,砂輪速度由 80m/s 提高到 200m/s,砂輪壽命提高 倍 ?在 200m/s 的速度磨削時(shí) ,以 倍于 80m/s 時(shí)的磨除率 ,壽命仍然提高 1 倍 ? 1 超高速磨削的發(fā)展 歐洲 歐洲 ,高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步早 ?最初高速磨削基礎(chǔ)研究是在 60年代末期 ,實(shí)驗(yàn)室磨削速度已河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 36 達(dá) 210230m/s?70 年代末期 ,高速磨削采用 CBN 砂輪 ?意大利的法米爾(Famir)公司在 1973年 9月西德漢諾威國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上 ,展出了砂輪圓周速度 120m/s 的 RFTC120/50R 型磨軸承內(nèi)套 圈外溝的高速適用化磨床?90年代初 ,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了最高速度 350m/s 的磨削實(shí)驗(yàn) ?目前 ,實(shí)際應(yīng)用中 ,高速磨削和精密磨削最大磨削速度在 200250 m/s 之間 ? 德國(guó)的Guhring Automation 公司 1983 年制造了功率 60kW,轉(zhuǎn)速 10000r/min,砂輪直徑 400mm 的強(qiáng)力磨床 ?阿亨工業(yè)大學(xué)的目標(biāo)為 500m/s 的超高速磨床也是該公司制造的 ?德國(guó) CBN 砂輪高速磨削的應(yīng)用 ,一個(gè)典型的例子是加工齒輪輪齒 ,在 155m/s 的速度下 ,以 811mm179。 5181。2021)上 ,湖南大學(xué)推出了最高線速度達(dá) 120m/s 的數(shù)控凸輪軸磨床 ? 1976 年 ,東北大學(xué)與阜新第一機(jī)床廠合作 ,研制成功 F1101 型60m/s 高。13181。砂輪可實(shí)現(xiàn)在線修銳等 ,因而可使加工件獲得很高的加工精 度 ? 2?加工效率高 如緩進(jìn)給深磨 ,一次磨削深度可達(dá)到 0~25 mm,如將砂輪修 整成所需形狀 ,一次便可磨出所需的工件形狀 ?而當(dāng) Vs 進(jìn)一步提高后 ,其加工效率則 更高 ? 3?工 程材料不斷發(fā)展 許多材料 (如陶瓷材料 ?玻璃材料等 )在工業(yè)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大 ,有些材料只能采用磨削加工 ,需要有新的磨削技術(shù)及磨削工藝與之相適應(yīng) ? 4?新的磨料磨具 如人造金剛石砂輪 ?CBN砂輪的出現(xiàn) ,擴(kuò)大了磨削河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 35 加工的 應(yīng)用范圍 ? 5?相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 如砂輪制造技術(shù) ?控制技術(shù) ?運(yùn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)技術(shù) ? 支撐技術(shù)等 ,促進(jìn)了磨削技術(shù)及磨削裝備的發(fā)展 ? 超高速磨削的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù) 超高速磨削通常指砂輪速度大于 150m/s 的磨削 ?超高速磨削在歐洲?日本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快 ,被譽(yù)為 “ 現(xiàn)代磨削技術(shù)的最高峰 ” ?國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì) (CIRP)將其確定為面向 21 世紀(jì)的中心研究方向 ,并進(jìn)行了一些著名的合作研究 ?超高速磨削可以對(duì)硬脆材料實(shí)現(xiàn)延性域磨削加工 ,對(duì)高塑性等難磨材料也有良好的磨削表現(xiàn) ?與普通磨削相比 ,超高速磨削顯示出極大的優(yōu)越性 : 大幅度提高磨削效率 ,減少設(shè)備使用臺(tái)數(shù) ?如采用電鍍 CBN 砂輪以 123m/s 的高速磨削割草機(jī)曲軸 ,原來(lái)需要 6個(gè)車(chē)削和 3個(gè)磨削工序 ,現(xiàn)在只需要 3個(gè)磨削工序 ,生產(chǎn)時(shí)間減少 65%,每小時(shí)可以加工 180 件 ?再如人們以 125m/s 的速度應(yīng)用普通砂輪高效磨削淬硬低碳鋼 42CrMo4,切除率達(dá) 167mm179。⑤ 精密自動(dòng)跟刀架及支承件的研究 ? 6)砂輪在線修整技術(shù) 在磨削過(guò)程中 ,砂輪由于磨鈍和磨損 ,需要進(jìn)行及時(shí)修整 ,特別是對(duì)超細(xì)磨料砂輪而言 ,更 需頻繁修整 ?普通砂輪修整比較容易 。⑤ 能適應(yīng)超精密磨削的高靈敏度 ?超 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)和超低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌副的研究 ? 4)砂輪制造及其新技術(shù) 隨著工程材料的發(fā)展及其應(yīng)用 ,CBN 砂輪和人造金剛石砂輪的應(yīng)用越來(lái)越廣泛 ,而砂輪的許 用線速度也要求較高 ,一般在 80 m/s以上 ?單層電鍍 CBN 砂輪的線速度可達(dá) 250 m/s,發(fā)展超 高速磨削也需要 150 m/s 以上的砂輪 ,但國(guó)內(nèi) 80~120 m/s 的 CBN 砂輪仍在研制之中 ? 此外 ,砂輪的設(shè)計(jì) ,其截面形狀的優(yōu)化 ?粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)度及其適用河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 性 ?砂輪基體的材料 ? 砂輪的制造技術(shù) (特別是對(duì)微細(xì)磨料磨具的制造技術(shù) )等都是非常重要的 ,仍需對(duì)一些關(guān)鍵技 術(shù)進(jìn)行攻關(guān) :① 砂輪基體材料及制造技術(shù)的開(kāi)發(fā) ?設(shè)計(jì)及其優(yōu)化 。97 上 ,電主軸是機(jī)床制造技術(shù)中最熱門(mén)的功能部件 ,參展商達(dá) 36家 。磨具對(duì)斷續(xù)切 削 ?工件硬度的變化不很敏感 。 ③ 切削階段 :切入深度繼續(xù)增大 ,溫度達(dá)到或超過(guò)工件材料的臨界溫度 ,部分工件材料明顯地沿剪切面滑移而形成磨屑 ? 圖 11 磨粒的切削過(guò)程 (局部放大 ) 根據(jù)條件不同 ,磨粒的切削過(guò)程的 3 個(gè)階段可以全部存在 ,也可以部分存在 ?磨屑的形狀有帶狀 ?擠裂狀和熔融的球狀等 ,可據(jù)以分析各主要河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 工藝參數(shù) ?砂輪特性