实现超精密磨削是一项系统工程,包括研制高速高精度的磨床主轴、导轨与微进给机构,精密的磨具及其平衡与修整技术,以及磨削环境的净化与冷却方式等。我国郑州磨产磨具磨削研究所开发的喷涂陶瓷精密磨削工艺,其尺寸精度和加工表面粗拙度均与国外水平相称,磨削效率高于国外一倍左右。该工艺在张家口石油机械厂、武汉青山热电厂等单位使用后,取得了明显的经济效益。
二、开发了SG和ABN800等磨料新品种
SG磨料是美国NORTON公司首先推出的。它是由亚微米级的AL2O3晶体,采用溶胶凝胶(SOL-GEL)工艺合成并经烧结制成的新型陶瓷刚玉磨料。与普通电熔刚玉磨料比拟,不但硬度高,而且因磨粒是微晶结构,它有良多晶解面,在外力作用下或在修锐和修整中仅微晶脱落,不断产生锋利的切削刃,自锐性好,且剥落较少,用其制作的磨具具有耐磨性好、磨削热少,使用寿命长、磨削比(磨除材料体积与磨具消耗体积之比)大、切除率高和磨削质量好等长处,现已广泛用于航空航天、汽车、轴承、工模具、仪器仪表等领域的精磨与成形磨削等方面的加工。目前常用的是SG与WA(白刚玉)或A(棕刚玉)的混合磨料,其中SG所占比例有100%、50%、30%、20%、10%等多种,分别用SG、SG5、SG3、SG2、SG1来表示。国外一些机能优异的磨具制品,如德国HERMES磨料公司的CB宝石蓝砂轮、奥地利TYROLIT公司开发的CSS砂轮、美国CINCINNATIMILACRON公司出产的MSB砂轮、日本NORITAKE株式会社推出的新型CX陶瓷砂轮,都是类似SG磨料的微晶烧结刚玉的产品。
在激烈的市场竞争中,近年来美国NORTON公司又推出了SG磨料的第二代产品——TG(TARGA)磨料。它留存了SG的长处,在磨料外形上作了新的突破,很有细的棒状晶态结构,合用于缓进给磨削及加工铬镍铁合金、高温合金等难加工材料。据称,TG磨料的材料切除率为刚玉的2倍,寿命为刚玉的7倍。
SG磨料的磨削机能介于刚玉与CBN(立方氮化硼)之间,价格适中,是一种很有应用远景的磨料新品种。新型SG磨料我国亦已开发成功,第七砂轮团体公司已在进行该磨料的产业性应用。
ABN800和ABN600是DEBEERS公司开发的CBN磨料新品种。其磨粒均是微晶结构,具有较高的抗压强度和热不乱性。其中ABN800有更独特的晶体特性,磨料在受力破碎时不管大小都具有尖角,使其在使用过程中能始终保持锋利的磨削机能,因而磨削时产生的磨削力小,功率消耗少,加工质量好,使用寿命长。近几年来在国际博览会上,国外展出的一些CBN磨具大多是ABN800和ABN600的微晶CBN磨料制品。
三、高效率磨削
高简编和高精度是现代制造技术追求的两大目标。大家知道,磨削固然在达到的加工精度和表面粗拙度方面具有无可相比的上风,但其材料切除率Q(单位时产内磨除材料的体积,MM3/S)难以与其他切削抗衡。这是由于Q即是磨屑均匀断面积、磨屑均匀长度和单位时间内的作用磨粒数(磨屑数)三者的乘积。所以,为了进步磨削效率,必需采用增大单位时间内作用的磨粒数(如高速磨削、超高速磨削、砂带磨削等)、增大磨屑均匀断面积(如各种重磨削)及增大磨屑均匀长度(如缓进给深磨、立轴平磨)等很多高效率磨削技术。其中重负荷荒磨、超高速磨削、砂带磨削和高效深磨技术的发展尤为惹人注目。