有关机电复合磨削技术的研究
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摘要：作者针对机电复合磨削技术做了一些理论和实践的探讨，内容主要包括机电复合磨削新方法的原理和新方法采用的相关技术，并对新方法的特殊工具电极进行了介绍。
关键词：机电；复合磨削技术
Abstract: based on mechanical and electrical composite grinding technology do some theory and practice, this paper mainly including mechanical grinding compound of new methods and new method using the principle of the related technologies, and new methods of special tools electrodes are introduced in this paper.
Keywords: mechanical and electrical; Composite grinding technology
中图分类号：TP271+.4文献标识码：A 文章编号：
难磨削材料(如高温合金)具有一系列优良的物理机械性能，因此在航空、航天、船舶、石油、化工等工业部门中得到了广泛的应用。但同时也对磨削加工提出了更高的要求。所以文中针对如何提高难磨削材料磨削效率和质量，提出了一种新的电火花电解机械磨削复合加工方法—机电复合磨削新方法，并且实践证明它是一种既能大幅提高磨削效率，又能获得较高磨削表面质量的新型磨削方法[1]。
1机电复合磨削新方法的原理
机电复合磨削新方法是一种电火花、电解和机械复合磨削加工技术。在普通磨床上，利用金属结合剂CBN砂轮的良好磨削性能，采用砂轮断续磨削技术，针对砂轮粘附性强、磨削温度高的高温合金，通过对砂轮的在线电火花修整，有效地提高磨削效率、降低磨削温度，同时还伴随着对工件的电解作用，提高了表面质量。因此机电复合磨削新方法加工的理想工艺参数范围，应是既能满足放电加工要求、又能实现电解加工要求，且能使二者充分发挥作用的一个较好范围。将脉冲电源负极直接与金属结合剂CBN开槽砂轮相接，正极与被加工工件相接，并在砂轮和工件间注入专用工作液，使磨轮对被加工工件进行机械磨削、电火花和电解蚀除的同时，还通过火花放电对砂轮的粘附磨屑和少量金属结合剂进行电火花蚀除，使砂轮的修整过程与难磨削材料的加工几乎同时进行[2]。
在新方法中，放电加工间隙不需要复杂的电极伺服跟进控制系统来保持，从而大大简化了复合加工装置。在新方法加工中，放电间隙是由工作电压、工作液的导电性和磨粒直径决定的，一般放电间隙应限制在磨料直径的1/3~1/2。新方法磨削时，工件待磨层不断被磨除，放电间隙逐渐加大的趋势通过不断的径向进给得以消除，这就要求工件径向进给量、磨粒直径及工作电压相匹配，从而保证砂轮的电火花修整和机械断续磨削的有效交替进行。所以，新方法与其它同类复合磨削方法相比，具有设备简单，操作方便，工作可靠等特点。
2新方法采用的相关技术
目前工厂普遍使用碳化硅、刚玉类磨料砂轮进行磨削。但对于难磨削材料(如高温合金)而言，在磨削过程中，不但砂轮粘附堵塞很严重，磨削力很大，而且频繁出现磨削高温，使得磨料极易钝化，磨削质量很差，磨削效率很低。
CBN是超硬磨料领域的一支奇葩，自问世以来，就以其高硬度、高强度和高化学惰性的“三高”优异特性受到磨削领域的高度重视，其应用程度被视为一个国家工业水平的象征。该种磨料不仅可以改善被加工零件的表面完整性，而且也可以极大地提高磨削效率，使磨削成本比普通砂轮磨削降低10%~40%，尤其在磨削粘附性很强的黑色金属、高温合金时，更显现出不可替代的优越性，展现出更广阔的应用前景。
加工难磨削材料，CBN砂轮磨削效率虽然相对于普通磨料砂轮磨削有了很大提高，但同样存在砂轮严重粘附及磨削高温等特点，使得CBN的强度和耐磨性两大优势难得到充分发挥，在很大程度上限制了磨削效率的进一步提高。
大量文献表明，具有间断表面的开槽砂轮其综合磨削性能明显优于具有连续切削表面的传统砂轮。其中最突出的优点是可以明显改善弧区散热条件，大幅度降低磨削温度，从而有效地减轻和避免工件表层的热损伤。由于温度明显降低，因而砂轮磨削比亦明显增加。而且，各种基于砂轮在线电修整的电、机械复合加工技术，能在线对砂轮上的粘附磨屑以及钝化的磨粒进行有效的修整，使砂轮的磨粒始终露出需要高度并保持锋利，以实现难磨削材料的高效磨削。
机电复合磨削新方法，就是在其它电、机械复合加工技术、砂轮断续磨削技术的基础上，结合金属结合剂CBN砂轮的良好磨削性能，从有效提高难磨削材料(如高温合金)的磨削效率、降低磨削区温度、简化加工设备以利于自动化生产角度而提出的新方法。
3新方法的特殊工具电极
磨削烧伤是磨削加工中的难题，因此，磨削温度的研究一直是磨削领域的热门课题。断续磨削作为减轻磨削烧伤的一种有效方法，一直为人们所重视。大量文献表明，具有间断表面的开槽砂轮，其综合磨削性能明显优于具有连续切削表面的传统砂轮。
断续磨削在磨块与工件接触的瞬间，磨削力突然增大，产生较大的机械冲击，该冲击力大小与砂轮的线速度、进给量等有关。在机械冲击作用下，工件表面产生脆性微破碎，磨块上磨钝和有缺陷的磨粒破碎脱落。随着磨块的切入，磨削力逐渐稳定，当磨粒对工件表面的压力达到临界值时，工件材料形成微小的中央裂纹并扩展;由于磨块在工件表面上的滑擦，磨削区温度逐渐升高，工件表面产生热压应力。当磨块切离工件表面时，作用在工件表面的磨削力完全去除，中央裂纹闭合并形成侧向裂纹向工件表面扩展;同时，工件表面由于冷收缩会产生拉应力，有助于裂纹扩展并形成碎屑脱离工件表面。在断续磨削的整个加工过程中，上述过程不断周期性重复进行，机械冲击和热冲击使加工表面上某些微缺陷疲劳扩展，有助于磨削效率的提高。
4结论
总之，这样不仅能实现对难磨削材料高质量高效率的加工，有利于在生产实际中广泛推广应用;而且将对探索其他低刚度零件的磨削提供新的加工途径。
参考文献
[1]陈济轮.特种加工技术在航天发动机制造中的应用[J]，电加工与模具，2003，第2期.
[2]刘永红，李小朋.非导电超硬材料电火花磨削主轴电极变频调速电路的设计[J]，控制与检测，2006，第1期.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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