本文闡述了超高速磨削技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還介紹了它的一些關(guān)鍵技術(shù)，諸如超硬磨料砂輪、超高速磨床的主軸系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)等。

　　超高速磨削不僅能極大地提高磨削效率，而且能有效地改善加工質(zhì)量，是當(dāng)今磨削技術(shù)最重要的發(fā)展方向之一。

　　超高速磨削和高效深磨

　　高速磨削是相對(duì)于以前的普通磨削而言，凡砂輪線速度Vs＞45m/s的磨削都可稱為高速磨削。早在20世紀(jì)60年代，Vs已提高至60m/s，70年代又提高到80m/s，但其后十來(lái)年由於受到當(dāng)時(shí)砂輪回轉(zhuǎn)破裂速度的制約和工件燒傷問(wèn)題的困擾，砂輪線速度沒(méi)有大的提高。直到80年代后期，隨著立方氮化硼(CBN)砂輪的更廣泛應(yīng)用，并對(duì)磨削機(jī)理進(jìn)行了更深入的研究，發(fā)現(xiàn)在高磨除率條件下，隨著砂輪線速度Vs的增大，磨削力在Vs=100m/s前後的某個(gè)區(qū)間出現(xiàn)陡降，這一趨勢(shì)隨著磨除率的進(jìn)一步增大還將繼續(xù)，工件表面溫度也隨之出現(xiàn)回落。這也就是說(shuō)，在越過(guò)產(chǎn)生熱損傷的磨削用量區(qū)之后，磨削用量的進(jìn)一步增大，不僅不會(huì)使熱損傷加劇，反而使熱損傷不再發(fā)生，從而為發(fā)展超高速磨削和高效深磨奠定了理論基礎(chǔ)。

　　超高速磨削雖未規(guī)定嚴(yán)格界限，但通常把砂輪線速度Vs＞150m/s的磨削稱為超高速磨削。一般說(shuō)來(lái)，超高速磨削具有如下優(yōu)勢(shì)：

　　磨削效率高，砂輪損耗小

　　磨削速度愈高，單位時(shí)間內(nèi)參予切削的磨粒數(shù)愈多，磨除的磨屑增多，且工件進(jìn)給速度應(yīng)與砂輪線速度的1.13次方成比例，故超高速磨削會(huì)使磨削效率大幅提高。與此相應(yīng)，超高速磨削時(shí)單個(gè)磨粒上所承受的磨削力大為減少，從而降低了砂輪的磨損。許多實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磨削力不變時(shí)，砂輪線速度Vs從80m/s提高至200m/s，磨削效率提高2.5倍，CBN砂輪的壽命也延長(zhǎng)了1倍。

　　磨削力小，加工精度高

　　由于超高速磨削時(shí)磨屑厚度變薄，在磨削效率不變的條件下，法向磨削力會(huì)隨Vs的增高而顯著減少(Vs為200m/s時(shí)的法向磨削力僅為80m/s時(shí)的46)，從而使工藝系統(tǒng)的變形減少。加之超高速磨削的激振頻率遠(yuǎn)高於工藝系統(tǒng)的固有頻率，不會(huì)引起共振。其共同結(jié)果是促使磨削精度提高。

　　工件表面質(zhì)量好

　　實(shí)驗(yàn)表明，在其它條件一定時(shí)，當(dāng)砂輪線速度從33m/s升至200m/s，磨削表面粗糙度則由Ra2.0痠降至Ra1.1痠。由於超高速磨削過(guò)程中大量磨削熱將被磨屑帶走，傳入工件的比例很小，不僅不易發(fā)生表面燒傷，而且表面殘余應(yīng)力層的深度也隨之變小。

　　此外，超高速磨削還可實(shí)現(xiàn)對(duì)硬脆材料的延性域磨削，對(duì)高塑性等難磨材料也有良好的磨削效果，因此工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在競(jìng)相發(fā)展，其中尤以德、日、美發(fā)展較快。據(jù)報(bào)道，德國(guó)Aachen工業(yè)大學(xué)已完成砂輪線速度Vs=400m/s的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)正進(jìn)行目標(biāo)為500m/s的實(shí)驗(yàn)，德國(guó)GruhringAutomation、Schandt、Kapp等公司都相繼推出了超高速磨床。日本在實(shí)用磨削方面富有成效，豐田工機(jī)等公司生產(chǎn)的Vs=200m/s的超高速磨床已付諸工業(yè)實(shí)際應(yīng)用。美國(guó)EdgetekMachine公司生產(chǎn)的使用單層CBN砂輪的超高速磨床也較有名。在CIMT2001上，中國(guó)湖南大學(xué)展出了數(shù)控高速凸輪磨床CNC8312，其CBN砂輪線速度可達(dá)120m/s。

　　圖1所示為日本豐田工機(jī)幾年前推出的超高速數(shù)控外圓磨床GZ32P，其砂輪線速度最高可達(dá)200m/s。當(dāng)它使用陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪，以160m/s的砂輪線速度磨削如圖2所示的減速器零件(材料為HRC58的淬硬鋼)時(shí)，工件轉(zhuǎn)數(shù)1000r/min，加工余量△=0.125mm。所得到的加工結(jié)果是：加工時(shí)間72s、工件圓度1.2痠，表面粗糙度Rz1.9痠。與使用普通砂輪的切入磨削相比，加工時(shí)間和工件圓度誤差都減少了一半還多。

　　緩進(jìn)給磨削是以大切深和低的工作進(jìn)給速度為特征，而所謂高效深磨(HighEfficiencyDeepGrinding)，則是把高轉(zhuǎn)速的CBN砂輪應(yīng)用於高切除率的緩進(jìn)給磨削，從而產(chǎn)生了集高的砂輪速度(Vs=80~250m/s)、快的工作進(jìn)給速度(0.5~10m/min)和大切深(0.1