超高速磨削 篇1
不锈钢具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能,在食品工业设备、一般化工设备和原子能用工业设备中被广泛使用[1]。但不锈钢材料韧性大、热强度高、导热系数低,切削时塑性变形大、加工硬化严重,产生大量切削热且散热困难,由此造成刀尖处切削温度高、切屑黏附刃口严重、产生黏附层,这既加剧了砂轮的磨损,又影响加工表面质量,难以满足现阶段加工质量和效率的要求[2,3]。
国内外高速超高速磨削技术的发展为加工不锈钢材料提供了有效途径。超高速磨削以极高的砂轮线速度为前提,使材料的去除方式和效率与传统磨削方式相比有很大的差别。超高速磨削的优点是能够大大提高被加工工件的精度,降低零件表面粗糙度,更可以大幅度提高磨削效率、延长砂轮寿命和改善表面质量[4],实现对硬脆材料的延性域磨削加工,应用于高塑性等难磨材料时也有良好的磨削表现。
本研究采用陶瓷CBN砂轮对不锈钢材料进行高速超高速磨削加工试验。试验最高砂轮线速度达到200m/s。检测了磨削过程中的磨削力和工件表面粗糙度,分析了不同砂轮线速度vs、磨削深度ap、工作台速度vw对材料磨削力和表面粗糙度的影响,得出适合高速磨削不锈钢材料的工艺参数,以期能提高砂轮利用率,降低加工成本,提高加工质量。
1 超高速磨削试验条件
1.1 试验材料
本试验使用0Cr18Ni9不锈钢(SUS304),试件尺寸为18mm×18mm×25mm,其组织特征为奥氏体型。由于不锈钢材料延伸率大,强化系数大,加工时容易产生塑性变形导致晶格扭曲,而且奥氏体组织不稳定,在磨削温度影响下易转变为马氏体组织,导致加工表面硬化严重。表1为试验用不锈钢的力学性能参数。
1.2 机床及砂轮
试验在湖南大学国家高效磨削技术研究中心自主研发的超高速平面磨削试验台上进行。试验台主轴功率达40kW,最高转速为24 000r/min,工作台电机驱动功率5kW,采用SBS4500砂轮动平衡系统对砂轮进行实时动平衡,冷却液采用体积分数为4%的好富顿HOUC795水基磨削液,供液压力为8MPa。试验机床如图1所示。
试验选用进口陶瓷结合剂CBN砂轮,粒度号为100/120,砂轮直径350mm,宽度10mm。采用金刚石滚轮修整器对砂轮进行修整,修整时,砂轮线速度为4.5m/s,滚轮线速度为0.5m/s,工作台轴向速度为70mm/min。整形初期,滚轮每径向进给2μm,工作台左右循环运动10次,运行20周期左右;整形后期,滚轮每径向进给1μm,工作台运动3次,运行10周期左右,直至砂轮外圆跳动不大于10μm。最后用200#氧化铝砂条对砂轮进行修锐。在每组磨削试验前,均用砂条对砂轮进行修锐,以保证磨削砂轮状态的一致。
1.3 磨削力的检测
磨削过程中采用Kistler 9257BA型压电晶体测力仪实时测量磨削力。磨削过程中对z向磨削力Fz和x向磨削力Fx进行测量,且由于磨削深度较小,Fz可以近似等于法向磨削力Fn,Fx近似为切向磨削力Ft。在高速磨削加工中,由于冷却液的供应压力较高,会对磨削力产生较大影响。因此,将磨削过程中的磨削力测量值,减去相同供液条件下磨削深度为零时测得的磨削力,作为实际加工的磨削力值。图2为磨削系统示意图。
1.4 表面粗糙度的检测
磨削表面粗糙度是评价加工工件表面质量的一个重要特性指标。通常采用粗糙度仪在工件表面检测垂直于磨削方向上的表面粗糙度Ra,对工件的表面粗糙度进行评定。本试验所用设备为德国霍梅尔有限公司(Hommelwerke)研制的粗糙度仪T8000,取样长度为0.8mm,评定长度为取样长度的6倍,对Ra测量3~5次,并取其平均值。
1.5 表面形貌质量的观测
磨削条件、材料的显微结构及力学性能对磨削损伤的产生起决定作用。磨削试件的表面形貌会包含磨削加工工艺的所有特征,反映了试件磨削过程中材料的去除机理。试验中使用的是QUANTA 200环境扫描电子显微镜(ESEM)。工件观察前用酒精将样件清洗并擦拭干净,观察时选择的放大倍数为1000~3000倍。
2 试验研究方案
本试验采用逆磨方式,在工件的18mm×25mm面,沿18mm方向进行切入式磨削,分别考察了不同砂轮线速度vs、工作台速度vw和磨削深度ap对材料磨削质量的影响。磨削过程的具体参数如表2所示。
3 试验结果分析
3.1 磨削参数对磨削力的影响
3.1.1 砂轮线速度对磨削力的影响
1.法向磨削力Fn 2.切向磨削力Ft
图3是试验工件的切向磨削力Ft和法向磨削力Fn随砂轮线速度vs的变化曲线。由图3可以看出随着砂轮线速度vs的增大,Ft和Fn均呈明显的下降趋势,但降低趋势逐渐变缓。这是由于随着砂轮线速度的提高,单位时间内通过磨削区的磨粒数增加,导致单颗磨粒切深减小,切屑变薄,直接导致单颗磨粒的磨削力降低,切向和法向磨削力随之降低。因此在保证工艺质量的基础上尽量提高砂轮线速度,有利于减小磨削力,提高磨削后的表面质量。
3.1.2 工作台速度对磨削力的影响
由图4可以看出:砂轮线速度一定的情况下,随着工作台速度提高,单颗磨粒切削厚度增大,单颗磨粒磨削力增大,因此法向磨削力和切向磨削力均不断增大。相同工作台速度和磨削深度下,砂轮线速度为200m/s时的法向磨削力和切向磨削力均显著低于120m/s时的磨削力。
1.vs=120m/s,ap=0.03mm,Fn 2.vs=200m/s,ap=0.03mm,Fn 3.vs=120m/s,ap=0.03mm,Ft 4.vs=200m/s,ap=0.03mm,Ft
3.1.3 磨削深度对磨削力的影响
图5示出了磨削深度对磨削力的影响。随着磨削深度的增大,磨削力呈上升趋势,但趋势逐渐变缓,这是由于磨削深度的增大,一方面使得单颗磨粒切削厚度增加,另一方面又使得接触弧长增大,参与磨削的有效磨粒总数增多,因此磨削力有显著的增大。
1.法向磨削力Fn2.切向磨削力Ft
3.2 磨削参数对表面粗糙度的影响
从图6可以看出磨削参数的变化对不锈钢表面粗糙度的影响不大。由图6a可知,随着砂轮线速度的增大,单位时间内参与磨削的磨粒数增加,单颗磨粒未变形磨削厚度减小,材料塑性去除能力增强,导致表面粗糙度有减小的趋势;由图6b可知,在超高速磨削条件下,工作台速度的变化对磨削表面粗糙度没有多大的影响,这与不锈钢材料在高速条件下材料去除机理不变有重要关系;图6c是磨削深度对表面粗糙度的影响曲线,随着磨削深度的增大,表面粗糙度略有升高,差别较小。
(c)vs=120m/s,vw=1200mm/min
3.3 磨削表面电镜扫描结果
对典型试验工况不锈钢磨削表面进行微观形貌观测,结果如图7所示。
磨削表面形貌由于受众多因素的影响而变得复杂,例如磨粒断裂造成的切削中断,脱落磨粒残渣引起的划伤以及材料本身的黏附等是其主要的影响因素。从图7可以看出:磨削表面都是塑性去除沟槽,并有少量黏附现象。图7a比较了不同砂轮线速度下的磨削表面形貌,超高速下的磨削质量较普通速度下的磨削质量有明显的改善,由于砂轮速度的升高,使得单颗磨粒的切削深度和切屑截面积减小,单颗磨粒磨削力减小,从而改善了表面质量,减轻了磨削烧伤程度;图7b中,vw=600mm/min下的表面纹路明显较连续平滑,vw=3600mm/min时,由于工作台速度的提高,单颗磨粒未变形切削厚度增大,单颗磨粒的磨削力加大,材料去除产生的塑性沟槽加深,表面纹理变得粗糙,部分磨屑被挤压后与磨粒底部接触产生涂覆,造成磨削表面质量下降;图7c中两图的差别是磨削深度的不同,较小的磨削深度有利于磨削表面质量的改善,增大磨削深度加剧了砂轮的堵塞,工件表面的黏附加重,ap=0.07mm时磨削表面有明显烧伤,
ap=0.03mmap=0.07mm (c)vw=4800mm/min,vs=150m/s
原因是工件表面局部的磨削温度过高,导致工件表面质量的下降。
4 试验结果讨论
4.1 最大未变形切屑厚度对试验结果的影响
比磨削能Ee是指去除单位体积材料消耗的磨削能,它的意义在于可反映磨粒与工件的干涉机理和干涉程度,另外还可反映出加工过程参数。Ee与切向磨削力的关系密切[5],其表达式为
式中,b为砂轮宽度。
最大未变形切屑厚度hmax对磨削过程有较大的影响,它不仅影响到作用在磨粒上力的大小,还影响到磨削比能Ee的大小及磨削区的温度,造成对砂轮的磨损和加工表面完整性的影响。最大未变形切屑厚度hmax取决于连续磨削刃个数和磨削条件参数,若假定单个切屑截面为稳定三角形,则hmax可用下式计算[5]:
式中,C为单位面积上有效磨粒数(经验值为20);α为未变形切断横截面的半角(60°);ds为砂轮直径。
对照hmax的计算公式可以看出,在其他参数不变的情况下,提高砂轮线速度,将使最大未变形切屑厚度减小,比磨削能增大[6]。由图8a可知,比磨削能Ee随最大未变形切屑厚度hmax的增大而快速降低,当hmax达到某临界值后,比磨削能Ee缓慢降低并趋于稳定。这是由于:最大未变形切屑厚度的增加,意味着更多材料是以更大体积的形式去除,因此降低了单位体积材料去除所需的能量,所以比磨削能降低[7]。由图8b可知,切向磨削力和法向磨削力随最大未变形切屑厚度hmax的增大而增大。由图8c可知,hmax较小时表面粗糙度也较小,随着hmax的增大,粗糙度有小幅增大,总体变化较小。
(c)
4.2 砂轮表面形貌对比
砂轮的堵塞黏附是磨削加工中的普遍现象,主要受加工材料的物理和力学性能的影响,同时砂轮的种类和加工条件对砂轮的堵塞也有较大的影响。本试验对采用不同加工参数磨削后得到的砂轮表面进行观测。为保证观测前砂轮状态的一致,加工前采用氧化铝砂条对砂轮进行修锐。
图9为砂轮表面形貌图,图9a为修整后的砂轮形貌,图9b、图9c和图9d为相应工况磨削50次后的砂轮形貌。由图9a可知,新修整后的砂轮磨粒轮廓清晰,切削刃锋利;由图9b、图9c和图9d可知,三种工况下的砂轮表面都有不同程度的堵塞黏附,且都属于嵌入型堵塞。比较图9b和图9c可以看出,增大磨削深度后,黏附程度明显加重,被磨平的磨粒明显增加,磨粒连同黏附物一起脱落,加快了砂轮磨损,使得磨削条件恶化;图9b和图9d的区别在于不同的工作台速度,图9d的砂轮黏附状况明显较前者严重,个别磨粒周围黏结剂处已被磨屑围住。随着工作台速度的增大,磨粒黏附加重,更多的磨屑嵌入砂轮气孔处,磨粒的磨平断裂加剧,砂轮黏附状况趋于严重。合理选择磨削加工参数可以改善砂轮堵塞状况,提高磨削质量。
(d)vs=150m/s,vw=4800mm/min,ap=0.03mm 1.玻璃质黏结剂 2.磨粒 3.磨屑
5 结论
(1)不锈钢材料在高速磨削状态下,磨削力能大幅降低,能得到较好的表面磨削质量;磨削力与工作台速度与进给量成近似线性增大关系,较之传统磨削力有较大减小。
(2)表面粗糙度随砂轮线速度的增大有减小趋势;工作台速度的变化对表面粗糙度的影响较小;表面粗糙度随磨削深度的增大稍有增大,变化较小。因此,超高速磨削不锈钢时,在保证加工质量的前提下,适当增大磨削深度和工作台速度可以提高磨削效率。
(3)不锈钢在超高速磨削条件下,能有效减少加工中磨削表面产生的黏附层,因此提高砂轮速度对优化磨削表面形貌有积极作用,并可提高加工效率又能保证加工质量。
(4)不锈钢磨削中砂轮表面都有不同程度的堵塞和黏附,且都属于嵌入型堵塞,选择合适磨削参数能改善堵塞黏附现象。
(5)超高速磨削不锈钢的方法较之传统的磨削方法有明显的优势,但是鉴于不锈钢自身的强黏附性,磨削中易产生工件烧伤和砂轮黏附现象,其磨削机理还有待深入探讨,以改善不锈钢的磨削表面质量,提高加工效率。
参考文献
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超高速磨削 篇2
1 高速磨削主轴系统结构及特征分析
主轴系统包括了主轴、轴承、主轴电机、驱动控制器、编码器以及相应的通讯电缆等设施[1], 主轴系统功能的发挥, 需要各个部分之间进行有效协调。高速磨削主轴系统结构特征, 主要体现在了以下几点:第一, 主轴转速高速化, 并且综合性能较强, 能够满足高速磨削加工需要;第二, 机械结构较为简单, 转动惯性较小, 具有较高的安全性和可靠性;第三, 调速技术采用了交流变频和矢量控制技术, 能够根据实际需要, 快速准停;第四, 高速磨削主轴系统应用过程中, 中间环节较少, 减少了功率浪费, 保证系统具有较高的节能性。
2 高速磨削主轴系统机电耦合振动有限元仿真
在对高速磨削主轴系统进行机电耦合振动有限元仿真分析过程中, 要注重构建分析模型, 以此作为有限元分析的基础。在建立有限元模型过程中, 本文对workbench作为有限元仿真分析环境, 利用三维模型软件, 对机电耦合振动进行有限元仿真。
2.1 有限元模型构建
仿真模型的构建, 主要应用solid works软件, 模型涉及到了主轴外壳、轴承组、主轴轴芯、定子、转子等装置, 并且配备对应的密封系统, 保证有限元仿真分析能够获得较好的效果。在实际建模过程中, 考虑到了主轴与各个部件之间的关系, 对前后轴承利用轴套和螺母固定在轴芯上。在对定子、转子处理过程中, 则利用冷却水套装配方式, 采取过盈配合的方法, 保证建模符合仿真分析要求。建模时, 主轴轴芯与转子叠压钢片接触部位处理时, 按照叠压钢片轴径进行建模, 从而保证转子热量分析过程中, 能够降低误差, 保证分析具有较高的可靠性。
在有限元分析过程中, 需要导入workbench, 并对轴芯、壳体、转子、定子之间的接触面进行定义, 对各个部件的属性予以明确。除此之外, 在进行有限元仿真模型构建过程中, 需要对高速磨削主轴系统各个参数予以明确, 具体信息如下:
1) 主轴转速为15000r/min;2) 初始温度为20摄氏度;3) 外界温度为20摄氏度;4) 供油压力为0.5MPa;5) 对设备进行调节, 当达到稳定状态后, 进行仿真分析。
轴芯、定子、转子、轴承、外壳导热率分别为50W/m.℃、42W/m.℃、39W/m.℃、30W/m.℃、50W/m.℃[2]。对照参数信息, 最终确定主轴三维模型。
2.2 荷载参数加载
在对高速磨削主轴系统机电耦合振动有限元仿真分析过程中, 荷载参数加载问题必须予以考虑。在荷载参数考虑时, 需要对主轴热荷载进行确定, 具体信息如下:定子热率为15.20×105, 转子热率为12.28×105, 轴承热率为35.72×105, 对流换热系数为7859.7W/m2·℃, 主轴外部换热系数为9.7W/m2·℃[3]。荷载参数加载数值必须予以明确, 保证在进行仿真分析过程中, 可以得到更加精确的仿真结果。
2.3 高速磨削主轴系统机电耦合振动特性分析
高速磨削主轴系统机电耦合振动分析过程中, 需要将热分析结果加入到结构分析当中, 首先进行热分析, 之后再进行耦合振动分析。上文中, workbench就材料属性已经确定, 只需要将热结果进行导入即可。机电耦合振动特性分析, 其步骤如下:
第一, 利用高速磨削主轴三维模型, 对材料属性值进行输入, 并对网格进行划分;
第二, 网格划分完成后, 利用有限元加载热载荷和相关边界条件, 进行稳态热分析, 并对热分析结果进行获取;
第三, 利用热分析作为结构分析的载荷, 根据机电耦合振动分析情况, 增加约束条件, 进行耦合振动特性分析;
第四, 根据实际需要, 对结果类型选择, 获取分析结果。
高速磨削主轴系统机电耦合振动特性求解过程中, 需要利用载荷和约束条件, 利用热变形云, 得到高速磨削主轴系统的机电耦合振动特性。
3 结束语
在进行高速磨削主轴系统机电耦合振动特性分析过程中, 首先需要构建有限元模型, 之后结合有限元分析模型, 对相关约束条件和参数信息进行应用, 从而有效获得分析结果。
参考文献
[1]徐宝信, 张安琪, 谭祯.国内外超高速主轴轴承技术发展研究[J].机械设计与制造, 2015 (5) :91-93.
[2]王璐.基于UG的动静压混合轴承功能部件参数化设计[D].沈阳:东北大学, 2014.
超高速磨削 篇3
关键词：超高音磨削技术；机械制造；应用
前言
目前在机械制造业，比较关注超高音磨削技术主要是因为其具有较强的高效性，从不同的角度印证了机械制造业的发展需要。由于该项技术的工作效率较高，性能上也相对传统的磨削技术有所提高，因此能够在机械制造业得到良好的发展。当前我国机械制造业的发展前景不是很乐观，主要是受到技术上的限制，产量和质量上得不到保障。所以，不断提高磨削技术是机械制造业今后的发展主流，要合理引进超高音磨削技术，从而提高行业竞争力，保证机械制造业长期稳定发展。
1.超高音磨削技术的原理
超高音磨削技术主要是在高速磨削的基本参数不变的情况下，对砂轮的速度进行调整，并在数量上控制磨削的出品量，这样就使得磨出来的成品较薄，变相降低了磨削力，节约了成本。超高音磨削技术的本质是高速度、高效率、高水平，相比一般的磨削技术在时间上占有较大优势，通过相应方面技术的改进，确定了超高音磨削技术的可行性。超高音磨削技术还可以使磨粒运行速度变高、应变率滞后于温度，同时提高进给效率，能够实现跨域的易烧板块，拓宽磨削技术的参数范畴。早期人们对磨削温度和磨削加工速度之间的关系就有着一定的研究，许多专业人士认为磨削在高速运转的过程中一般会出现热沟，从而使磨削部件表面的温度不断的上升，这就对磨削成品的质量产生了严重的影响。我国机械制造业想要使磨削部件的温度下降，使得磨削加工的速度得到有效的保障，我们就要将磨削速度超过热沟，进而使得磨削加工技术的质量和效率得到一定的保障[1]。
2.超高音磨削技术的优势
超高音磨削技术是提高生产力的主要技术，在提高企业竞争力上具有明显的优势，目前国内的机械制造业相对落后主要是还没有完全引进超高音磨削技术，导致产量的下滑。从超高音磨削技术的技术形式上分析，其主要的优势包括：一是超高音磨削技术能够显著提高磨削效率；二是提高产品的精度；三是延长砂轮的使用寿命；四是保障了产品表面的光洁度；五是由于该项技术的转速较高，能够切割一些脆性材料；六是能够加工一些小部件；七是能够相对节省材料，变相控制成本。以上七点是对超高音磨削技术优势的简单概括，在不同的实际应用中，相对不同的材料，该技术还会有一定的突破。比如，在实际应用中，同样两块铁板，厚度均在50mm以上，分别采用高音磨削和超高音磨削将铁板从中间截断，经过切割后检查切口发现，高音磨削切割后的切口表面不平整，在切口上还存留一部分的铁屑，切口表面不够光滑，斜面切口度过高。而相对经过超高音磨削切割后的切口表面光泽，切口没有残留的铁屑，整体斜面符合标准。通过两项技术的实际效果对比发现，超高音磨削技术在成品效果上占有明显的优势，而且节约材料。
3.超高音磨削技术的使用原理
在机械制造业中，磨削技术主要是对砂轮转速进行上调，在砂轮高速转动的过程中完成对零件的打磨及塑形，在一般的应用中，根据零件的需要选定不同厚度的砂轮进行作业，经过不断的探索发现，在实际操作的过程中，超高音磨削技术一般分为两个方向上的作业形式：一是切割；二是打磨。针对切割的方向，需要相应的切片配合设备进行对零部件的加工，通过砂轮的高速转动，对待切割部件进行定向切割，保证切口的质量。
从打磨的基本要求上讲，通过匹配相应的磨片能够保证部件在打磨过程中尽量不受到損伤。为了实现机械加工零件表面的可塑性，可以通过提高砂轮运转的速度来完善整个加工过程，同时还可以使磨削的表层变得光滑些，超高速精密型磨削技术在机械制造业被广泛的应用，这种技术主要是为了增加磨削的零件的质量。超高速精密性磨削技术能够帮助一些加工磨具更加精细，使得精度尺寸非常精确。在磨削技术不断提高的同时，相对也带来了一次机械制造业的革命，通过设备的引进以及技术的创新，机械制造业在人才上进行了较大力度的培训，通过实地的操作掌握设备的操作要领[2]。
4.超高音磨削技术的具体应用
超高音磨削技术主要是对砂轮的转速进行调整，普遍是以高于150m/s是速度进行切割完成加工作业。在较高的砂轮运行速度及磨粒数条件下，将磨粒的厚度指标降低，以保证产品的质量，使每一个磨粒所承受的磨削作用力更小，从而降低整体的磨削力指标[3]。超高速磨削技术不但能够提高机械制造领域的作业质量还能提高加工精度，更可以提高在磨削过程中的可控性与可靠性。该技术的主要技术革新方向就是为了提高磨削速度，保障成品的质量。根据数据上的统计，在实际的应用过程中，超高音磨削技术的磨除率是普通磨削技术的100-500倍以上，这就相对表明了超高音磨削技术具有提高生产的效率。
5.结论
超高音磨削技术是目前机械制造领域最先进的磨削工艺技术，在一定意义上表明其具有强大的市场竞争力。人们已经对磨削技术的改进产生了兴趣，主要是因为其具有很大的发展潜力。原有的磨削技术已经不能满足工业的需求，在这样的前提下，人们转变了思路，在磨削技术上进行研发，最终开发了超高音磨削技术，机械制造业引进该项技术后生产力得到了明显的提升，零部件质量得到了保障，也为更高水平的磨削工艺打下了良好基础。超高音磨削技术在国外已经发展的比较成熟，相比之下，我国的超高音磨削技术水平还存在明显的差距，在一定程度上督促我国的机械制造业迅速向前发展。
参考文献：
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[2]邓朝晖，刘战强，张晓红.高速高效加工领域科学技术发展研究[J].机械工程学报，2010，（23）：106-120.
高速磨削加工工艺及应用 篇4
班级：测控技术与仪器 1122240 姓名：叶成权
指导教室：赵世萍
摘要
高速磨削加工属于先进制造方法。与普通磨削比，它有很多优点，且集粗精加工于一身，能达到与车、铣、刨等切削加工相媲美的金属磨除率，能实现对难磨材料的高性能加工。阐述了高速磨削加工工艺的确定，高速磨削加工在工业中的具体应用，以及进一步提高磨削速度的设想。
关键词：高速磨削；加工工艺；应用 高速磨削概述
高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。它与普通磨削的区别在于很高的磨削速度和进给速度，而高速磨削的定义随时间的不同在不断推进。20 世纪60年代以前，磨削速度在50 m/ s 时。即被称为高速磨削；而20世纪90 年代磨削速度最高已达500 m/s。在实际应用中，磨削速度在100 m/ s 以上即被称为高速磨削。高速磨削可大幅度提高磨削生产效率、延长砂轮使用寿命、降低磨削表面粗糙度值、减小磨削力和工件受力变形、提高工件加工精度、降低磨削温度，能实现对难磨材料的高性能加工。随着砂轮速度的提高，目前比磨削去除率已猛增到了3 000 mm3/mm·s 以上，可达到与车、铣、刨等切削加工相媲美的金属磨除率。近年来各种新兴硬脆材料（如陶瓷、光学玻璃、光学晶体、单晶硅等）的广泛应用，更推动了高速磨削技术的迅猛发展。高速磨削技术是适应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术，集现代机械、电子、光学、计算机、液压、计量及材料等先进技术于一体。日本先进技术研究会把高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工程学会（CIRP）将高速磨削技术确定为面向21 世纪的中心研究技术之一。高速磨削加工工艺
高速磨削的加工工艺涉及磨削用量、磨削液及砂轮修整等方面，下面将分别进行阐述。
2.1 磨削用量选择
在应用高速磨削工艺时，磨削用量的选择对磨削效率、工件表面质量以及避免磨削烧伤和裂纹十分重要。表1 给出了磨削用量与砂轮速度的关系。除了砂轮速度以外，决定磨削用量的因素还有很多，因此应用中需综合考虑加工条件、工件材料、砂轮材料、冷却方式等因素，以选择最优的磨削用量。
2.2 磨削液
在高速磨削过程中，所采用的冷却系统的优劣常常能决定整个磨削过程的成败。冷却润滑液的功能是提高磨削的材料去除率，延长砂轮的使用寿命，降低工件表面粗糙度值。它在磨削过程中必须完成润滑、冷却、清洗砂轮和传送切削屑四大任务，与普通磨削液要求类似。
2.3 砂轮的修整
目前应用较为成熟的砂轮修整技术有：（1）ELID在线电解修整技术在线电解修整（electrolytic in—process dressing，简称ELID）是专门应用于金属结合剂砂轮的修整方法，与普通的电解修整方法相比，具有修整效率高、工艺过程简单、修整质量好等特点，同时它采用普通磨削液作为电解修整液，很好地解决了机床腐蚀问题。经ELID修整的4000 号铸铁结合剂金刚石砂轮成功地实现了工程陶瓷、硬质合金、单晶硅、光学玻璃等多种材料的精密镜面磨削，表面粗糙度Ra 可达2～4 nm。（2）电火花砂轮修整技术
利用电火花修整可对任何以导电材料为结合剂的砂轮进行在线、在位修整，易于保证磨削精度，不会腐蚀设备，修整力小，对小直径及极薄砂轮的修整较为方便，同时整形效率高、修锐质量好；磨料周围不残留结合剂，修锐强度易于控制。（3）杯形砂轮修整技术
采用杯形砂轮修整器修整超硬磨料成形砂轮，其修整效率及修整精度都比传统的成形砂轮修整方法要高，可达到零误差的砂轮表面。砂轮修整后的磨削性能实验表明磨削力明显减小，磨削性能良好，且砂轮使用寿命长。
（4）电解—机械复合整形技术
运用此法可在短时间内将砂轮修整到较高的表面质量及形状精度，为砂轮的精密修整提供了良好的条件。高速磨削的应用
高速磨削的应用技术有高速深切磨削、高速精密磨削、难磨材料及硬脆材料的高速磨削。
3.1 高速深切磨削
以砂轮高速、高进给速度和大切深为主要特点的高效深磨（high efficiencydeep grinding，简称HEDG）技术是高速磨削在高效加工方面的应用之一。高效深磨技术起源于德国。1979年德国P.G.Werner博士预言了高效深磨区的存在合理性，开创了高效深磨的概念，并在1983 年由德国Guhring Automation公司创造了当时世界上最具威力的60 kW强力磨床，转速397 0 0 1 为10000 r/min，砂轮直径为400 mm，砂轮圆周速度达到100～180 m/s，标志着磨削技术进入了一个新纪元。1996 年由德国Schaudt 公司生产的高速数控曲轴磨床，是具有 高效深磨特性的典型产品，它能把曲轴坯件直接由磨削加工到最终尺寸。德国Aachen工业大学宣称，该校已采用了圆周速度达到500 m/s的超高速砂轮，此速度已突破了当前机床与砂轮的工作极限。高速深切磨削可直观地看成是缓进给磨削和高速磨削的结合。与普通磨削不同的是高效深磨可通过一个磨削行程，完成过去由车、铣、磨等多个工序组成的粗精加工过程，获得远高于普通磨削加工的金属去除率（磨除率比普通磨削高100～1 000 倍），表面质量也可达到普通磨削水平。例如，采用陶瓷结合剂砂轮以120m/s 的速度磨削，比磨削率可达500～1000 mm3/mm·s，比车削和铣削高5倍以上。英国用盘形CBN砂轮对低合金钢51CrV4进行了146 m/s 的高效深磨试验研究，材料去除率超过400 mm3/mm·s。高效成形磨削作为高效深磨的一种也得到广泛应用，并可借助CNC系统完成更复杂型面的加工。此项技术已成功地用于丝杠、螺杆、齿轮、转子槽、工具沟槽等以磨代铣加工。日本丰田工机、三菱重工等公司均能生产CBN高速磨床。GP-33 型高速磨床采用CBN砂轮以120 m/s 磨削速度实现对工件不同部位的自动磨削。美国Edgetrk Machine公司也生产高效深磨 机床，该公司主要发展小型3 轴、4轴和5 轴CNC成型砂轮，可实现对淬硬钢的高效深磨，表面质量可与普通磨削媲美。高速深切磨削具有加工时间短（一般为0.1～10 s）、磨削力大、磨削速度高的特点，除了应具备高速磨削的技术要求外，还要求机床具有高的刚度。
3.2 高速精密磨削
高速精密磨削（precision high speed grinding）是采用高速精密磨床，并通过精密修整微细磨料磨具，采用亚微米级切深和洁净加工环境获得亚微米级以下的尺寸精度。高速精密磨削主要是高速外圆磨削。即使用150～200 m/s的砂轮周速和CBN 砂轮，配以高性能CNC 系统和高精度微进给机构，对凸轮轴、曲轴等零件外圆回转面进行高速精密磨削加工的方法。它既能保证高的加工精度，又可获得高的加工效率。这一技术在日本应用最为广泛。例如，使用丰田工机株式会社GCH63B型CNC高速外圆磨床来磨削加工余量达5 mm的球墨铸铁凸轮轴，比磨削率可达174 mm3/mm·s，砂轮磨削比可达33500。以表面粗糙度Rz3 μm为上限，砂轮经过一次修整可连续磨削60 个工件，磨后表面呈现残余压应力，并可从毛坯直接磨为成品，省去了车工序及工序间的周转。丰田工机GZ50 型CNC高速外圆磨床上装备了其最新研制的Toyoda State Bearing 轴承，使用转速在200 m/s 的薄片陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮对轴类零件进行一次性纵磨来完成整个工件的柔性加工过程，并首先在曲轴销加工中应用成功。在M104CNS/CBN 高速外圆磨床上安装了带有神经网络自学习功能的数控系统，使得磨床的加工性能更加完善。德国Guhring Automation 公司RB625高速外圆磨床上，使用CBN 砂轮可将毛坯一次磨成主轴，每分钟可磨除2 kg金属。高速磨削技术的研究
高速磨削技术正为世界工业发达国家所重视，并已开始进入实用化阶段。我国在高速磨削技术研究利用方面和国外相比有较大差距，大力加强高速磨削技术的研究、推广和应用，对提高我国机械制造业的加工水平和加快新产品开发具有十分重要的意义。
高速磨削技术的研究，主要从制约切削速度的各个方面进行研究。（1）发展高功率高速主轴。
（2）研制适应高速磨削的新颖砂轮，这样才能提高磨削速度。（3）磨床结构的改进。
为了尽可能降低机床在高速时由于砂轮不平衡引起的振动，应配置在线自动平衡系统，以使机床在不同转速时，始终处于最佳的运行状态。为了提高生产效率和工件的加工精度，则应采用高速、高效和高精度进给驱动系统。比如在平面磨床上采用直线电机替代丝杠螺母传动；在进行偏心磨削时，外圆磨床除了须具备高速滑台系统外，还要配备高速数控系统，以保证工件的精度及较高的生产率。（4）优化冷却润滑系统。除了要注意冷却润滑液本身的化学构成外，其供给系统也十分重要。因此，在研制高速磨床时，必须配置高压的冷却润滑供给系统。（5）磨削速度向超音速迈进。
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