雾涣风月动平衡材料
第3卷 第8期 2008年8月
中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE
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2.4 硬脆材料及难加工材料超高速磨削
随着现代高科学技术及产业化发展，工程陶瓷、功能陶瓷、单晶硅、红蓝宝石和光学玻璃等硬脆材料获得日益广泛的应用。用超硬磨料在高速或超高速条件下对硬脆材料进行磨削加工已成为几乎唯一的加工手段。在普通磨削条件下，磨粒浸入工件较深，磨屑主要料脆性断裂形式完成。超高速磨削单位时间内参加磨削的磨粒数大大增加，单个磨粒的切削厚度极薄，容易使陶瓷、玻璃等硬脆材料以塑性变形形式产生磨屑，大大提高磨削表面质量和效率。因此超高速磨削能实现对硬脆材料的延性域磨削。例如，在采用金刚石砂轮以160 m/s的磨削速度磨削氮化硅陶瓷，其磨削效率比80 m/s提高1倍，砂轮寿命为80 m/s和30 m/s时的1.56倍和7倍[27]。并且可获得良好的表面质量。
镍基耐热合金、钛合金、高温合金、高强度合金钢等难磨材料在普通磨削条件下的磨削加工性极差。磨削时砂轮钝化迅速、磨削温度高、表面质量差。而在超高速磨削条件下，磨屑变形速度接近静态塑性变形应力波传播速度，材料变形应变率极高，塑性变形滞后，相当于材料塑性减小，降低了加工硬化倾向、表面粗糙度数值和残余应力，从而可实现延性材料的“脆性”加工。例如用200 m/s磨削纯铝时，工件表层硬度为50 HV，表面粗糙度Ra为 2.2μm；磨削速度为280 m/s时，工件表层硬度为45 HV，Ra 为1.8μm。可见，当磨削速度大于200 m/s（纯铝静态应力波的传播速度约为200 m/s）时，加工硬化及表面粗糙度数值下降，表面质量提高[28]。所以，在超高速磨削条件下，硬、脆、高韧性、高塑性材料也可以获得良好的磨削加工性能。在42届国际生产工程研究学会年会的磨削委员会主题报告中就明确指出，对耐热合金、铝合金难加工材料的高性能加工应是超高速磨削技术的重要应用领域。
3 结 语
高速超高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分，它可以大幅度的提高生产效率和加工质量并降低成本。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。我国在超高速磨削技术研究利用方面和国外相比有较大差距，大力加强高速超高速磨削加工技术的研究、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。随着超高速磨削基础理论和关键部件技术的进一步成熟，超高速磨削将
在工业生产中发挥越来越大的作用，具有很好的发展潜力。
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