数控快速点磨削技术和其应用.pdf

精密制造与 自动化 2010年第2期 数控快速点磨削技术及其应用水 郭 力 盛晓敏 李蔚真 湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心 (410082) 南开大学经济学院风险管理与保险学系 (300000) 摘 要 快速点磨削 (Quick-PointGrinding) 是一种先进的超高速磨削技术，它集成了超高速磨削、CBN超硬磨 料及CNC技术，在加工轴类零件场合具有优 良的性能。介绍了快速点磨削技术的发展现状及工艺特征，分析了快 速点磨削机理和材料去除机制。结果表明：砂轮的磨损机制不同于一般外圆磨削，磨削过程具有较高的绿色加工 性能；通过合理控制磨削参数和磨削条件，该项技术可应用于对一些难加工材料和复杂回转表面的高质量磨削加 工，由此提出了在这些领域开展应用研究的重点内容， 以及推广和开发此项技术的意义。 关键词 快速点磨削 超高速磨削 延性域磨削 难加工材料 CBN 快速点磨削 (Quick．PointGrinding)工艺是 由 件接触面积减小，实现 “点磨削”，如图l所示。Junker 德 国Junker公司于1994年开发的一种集CNC、CBN 公司的超高速点磨削机床加工圆柱表面时，根据工 超硬磨料、超高速磨削三大先进技术于一体的高效 作台的进给方向，在垂直方向砂轮轴线与工件轴线 率、高柔性先进加工工艺，主要用于轴类零件的加 的点磨变量角 为士(0．5。～0．6。)，使砂轮周边 工 。它采用薄层 CBN或人造金刚石超硬磨料砂轮， 与工件外圆柱面的线接触变成理论上的点接触：在 是新一代数控车削和超高速磨削的极佳结合，是 目 水平方向砂轮轴线与工件轴线的变量角B则根据工 前超高速磨削最先进 的技术形式之一。快速点磨削 件母线特征和曲率大小在 0～30。范 围内变化，以 技术已在 国外汽车工业、工具制造业中得到应用。 最大限度减小砂轮与工件接触面积和避免砂轮端面 我国部分汽车制造企业 目前也针对特定零件引进了 与工件台肩发生干涉。点磨削以单向磨削为主，通 这一工艺和相应设备 ，并取得了明显的效益 。但 由 过数控系统来控制这两个方向的变量角数值，以及 于国外对此项技术的垄断，国内企业并没有真正掌 在 】，方 向采用与CNC车削相类似的两轴联动数 握其关键工艺技术，因而其应用领域很小。国内目 控进给，以实现对不同形状表面的超高速点磨削加 前还不能生产配套砂轮及相关附件，全部设备依赖 T 。 进 口。国外有关快速点磨削的机理、规律、磨削质 量控制及点磨削工艺等的系统理论与试验研究及相 工件 关技术信息也鲜见报道 ，因此该项新工艺的许多关 ＼ 一一==：IJ 一 一-／ 键技术及理论、新的应用领域均有待于进一步开发 和研究[¨。 ． 1 快速点磨削的技术特征 图1 快速点磨削原理 快速点磨削的磨削过程不同于一般意义上的超 高速磨削，其技术特征如下： (2)快速点磨削一般采用金属结合剂超硬磨料 (I)点磨削加工时，砂轮与工件轴线并不是始 (CBN或人造金刚石)超薄砂轮，直径一般为 300～ 终处于平行状态，而是在水平和垂直两个方 向旋转 400mm，宽度为4~6mm，径向磨料层厚度为5mm。 一 定角度，即存在点磨削变量角度 ，以使砂轮和工