机械制造领域中的超高速磨削技术应用探讨
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作者: 战大鹏
【摘 要】随着社会的快速发展与进步，人们对机械制造的要求越来越高，超高速磨削技术得到了普遍的应用，其卓越的加工技术优势，可以实现各种难磨材料的切削，为我国机械制造行业的发展做出了巨大贡献。本文主要在分析超高速磨削技术原理与优势的基础上，阐述其在机械制造领域中的具体应用。
【关键词】机械制造；超高速磨削技术；原理；优势；应用
超高速磨削技术指的就是砂轮线运行速率不小于150m/s的磨削技术，与45m/s的磨削技术相较而言，其具有更好的磨削效率，然而，现阶段大部分机械生产的磨削速率都不会大于45m/s，所以，高速磨削技术应用更为广泛，只有在遇到一些特殊难磨材料的时候，才会选择超高速磨削技术。
1.超高速磨削技术的工作原理与优势
1.1工作原理
超高速磨削技术的基础就是保证参数的固定值，在运行过程中，不断增大砂轮速率，进而持续积累磨削粒数量，对磨削厚度进行控制，与此同时，超高速磨削技术还可以打薄磨屑厚度，减小了单个磨粒磨削力，在运行过程中降低了整体磨削力。超高速磨削技术的本质就是高水平、高速度，和一般高速磨削技术相比，其生产单个磨屑的时间要少一些。
1.2优势
1.2.1有助于磨削效率的提升
在机械制造领域中应用超高速磨削技术，能够增加单位时间内产生的磨粒数量，假如每一个磨粒磨除的平均磨屑厚度与一般情况的磨屑水平相同，那么就能够充分提升磨粒的进给量，在一定程度上，增加了单位时间磨屑的磨除体积，提升了磨削效率，减少了设备使用数量。
1.2.2有助于磨削力降低与零件加工精度的提升
在磨粒进给量不改变的情况下，应用超高速磨削技术能够削薄磨屑厚度，在一定程度上提高了零件加工精度，从冲击成屑理论角度分析，如果磨削速度保持在180-220m/s之间，磨削区域的瞬时工作状态就会由固态转换成液态，这就是磨削力降低的主要原因。
1.2.3有助于砂轮耐用程度的提升，延长了使用年限
针对这一特性而言，其主要原因就是，每颗磨粒在磨削过程中所承受的负荷较小，进而延长了磨粒工作时间，经过相关验证，如果金属切除几率情况一致，应用超高速磨削技术可以有效延长砂轮使用时间8.5倍，速度由原来的80m/s增加到200m/s。
1.2.4有助于零件光洁度的提升
通过超高速磨削技术的应用，可以有效降低零件表面的粗糙度，提升零件的光洁度，在不受其它因素影响的情况下，磨削速度越快，零件表面光洁度越高，粗糙度越低。
1.2.5有助于工件使用效能的提升
通过此项技术的应用，可以对硬脆材料进行磨削，其磨屑厚度较小，待磨材料会呈现一种流动状态，所以，陶瓷、玻璃等硬脆材料均可以利用此项技术进行磨削。除此之外，此项技术还可以免受“热沟”区作用，有效降低了工件表面烧伤几率，可以制造出具备残余应力的工件表层，在一定程度上提高了工件的抗疲劳度。
2.超高速磨削技术在机械制造领域中的具体应用
2.1高效深磨技术的应用
在提升磨削生产率方面，最为经典的磨削技术就是高效深磨技术。近些年来，此项技术已经成为了集进给速度高、大切深、砂轮速度快等特性为一体的快速磨削技术。和普通磨削技术相较而言，此项技术可以在提升材料磨削率的同时，还可以保证材料表层的粗糙程度。此项技术是超高度磨削技术和缓进给技术的结合，和一般情况下的磨削技术有着一定的差异，其主要就是利用磨削过程完成机械加工过程，具有更高的工件磨除率。
一般而言，此项技术的磨削速度主要保持在60-250m/s之间。其砂轮材料大部分为陶瓷，当其磨削速度为120m/s的时候，其磨除率是一般磨削技术的100-1000倍，是车削、铣削的5-20倍。如果在进行加工的时候，保证立方氮化硼（CBN）砂轮速度为120m/s的时候，就会保持更高的磨除率。
2.2超高速精密磨削技术的应用
经过有关验证，要想有效降低工件表面的塑性变形程度与凸峰大小，可以通过增加砂轮速度实现，也可以通过降低磨削表层粗糙度实现。在日本机械制造领域中，超高速精密磨削技术得到了普遍的应用，然而日本对此项技术的研究与使用，不是为了提高机械磨削效率，而是为了提高工件磨削精度与表面质量。比如，日本丰田工机使用数控机床超高速磨床的时候，配置了最为先进的轴承，利用200m/s的转速对零件展开相应的纵向磨削，以此来实现预期的加工效果。
在应用此项技术的时候，主要就是利用修整精密精细磨具，在较为洁净的环境中，通过超高速精密磨床，在亚米级的情况进行切深，保证工件具有一定的精度。精细磨削的方式就是利用微细磨料加工磨具。一般而言，超精密镜面磨削砂轮的平均粒径小于4nm，其材料为金刚石磨粒。金刚石砂轮的磨削、光整过程主要集中在同一装置中，此项技术可以是硅片平面度达到0.2-0.3nm，而表面粗糙度可以低于1nm，进而有效提升了工件表面的质量。
2.3难磨材料超高速磨削技术的应用
难磨材料特性主要包括：硬度大、温度高、导热系数低、韧性大、具有硬化趋势、磨削削易粘附等。由此可以看出，在加工难磨材料的时候，非常容易出现变形、裂纹、烧伤、砂轮钝化、加工效率低、磨削削粘附等问题。国外对此项技术应用进行了深入研究，其结果显示，难磨材料难磨的原因就是其材料本身具有一定的化学反应能力，非常容易出现砂轮堵塞的情况，而磨削温度较高，材料亲和力较强，在进行磨削的时候，其产生的磨削厚度较小，具有很好的磨削效果。
2.4超高速磨削技术的绿色特性应用
超高速磨削技术具有一定的绿色特性，产生此效果的原因主要包括以下几点：一是，此项技术能够有效缩短加工时间，降低能源消耗；二是，此项技术能够提高工件表面质量，降低砂轮损耗程度，在一定程度上，延长了砂轮的使用年限，节省了机械加工成本；三是，因为此项技术具有较高的加工效率，在一定程度上，减少了人员、设备投入，进而降低了消耗，具有一定的绿色特性；四是，此项技术产生的热量大部分都会被磨屑带走，所以，降低了工件表面温度，同时也减少了磨削液的压力与流量，并且减少了冷却液的使用量，降低了生产过程对能量的需求，进而降低了污染程度，实现了一定的绿色效果。
3.结束语
总而言之，在机械制造领域中，超高速磨削技术得到了广泛的应用，其在提高磨削效率、工件质量等方面有着积极作用，是一种较为先进的机械加工技术。在实际应用中，一定要对其工作原理进行深入分析，结合加工要求，进行全面的应用，保证机械加工质量，同时提高加工效率，实现绿色生产效果。
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