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摘要：作者針對(duì)機(jī)電復(fù)合磨削技術(shù)做了一些理論和實(shí)踐的探討，內(nèi)容主要包括機(jī)電復(fù)合磨削新方法的原理和新方法采用的相關(guān)技術(shù)，并對(duì)新方法的特殊工具電極進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：機(jī)電；復(fù)合磨削技術(shù)
難磨削材料(如高溫合金)具有一系列優(yōu)良的物理機(jī)械性能，因此在航空、航天、船舶、石油、化工等工業(yè)部門(mén)中得到了廣泛的應(yīng)用。但同時(shí)也對(duì)磨削加工提出了更高的要求。所以文中針對(duì)如何提高難磨削材料磨削效率和質(zhì)量，提出了一種新的電火花電解機(jī)械磨削復(fù)合加工方法—機(jī)電復(fù)合磨削新方法，并且實(shí)踐證明它是一種既能大幅提高磨削效率，又能獲得較高磨削表面質(zhì)量的新型磨削方法[1]。
1機(jī)電復(fù)合磨削新方法的原理
機(jī)電復(fù)合磨削新方法是一種電火花、電解和機(jī)械復(fù)合磨削加工技術(shù)。在普通磨床上，利用金屬結(jié)合劑CBN砂輪的良好磨削性能，采用砂輪斷續(xù)磨削技術(shù)，針對(duì)砂輪粘附性強(qiáng)、磨削溫度高的高溫合金，通過(guò)對(duì)砂輪的在線(xiàn)電火花修整，有效地提高磨削效率、降低磨削溫度，同時(shí)還伴隨著對(duì)工件的電解作用，提高了表面質(zhì)量。因此機(jī)電復(fù)合磨削新方法加工的理想工藝參數(shù)范圍，應(yīng)是既能滿(mǎn)足放電加工要求、又能實(shí)現(xiàn)電解加工要求，且能使二者充分發(fā)揮作用的一個(gè)較好范圍。將脈沖電源負(fù)極直接與金屬結(jié)合劑CBN開(kāi)槽砂輪相接，正極與被加工工件相接，并在砂輪和工件間注入專(zhuān)用工作液，使磨輪對(duì)被加工工件進(jìn)行機(jī)械磨削、電火花和電解蝕除的同時(shí)，還通過(guò)火花放電對(duì)砂輪的粘附磨屑和少量金屬結(jié)合劑進(jìn)行電火花蝕除，使砂輪的修整過(guò)程與難磨削材料的加工幾乎同時(shí)進(jìn)行[2]。
在新方法中，放電加工間隙不需要復(fù)雜的電極伺服跟進(jìn)控制系統(tǒng)來(lái)保持，從而大大簡(jiǎn)化了復(fù)合加工裝置。在新方法加工中，放電間隙是由工作電壓、工作液的導(dǎo)電性和磨粒直徑?jīng)Q定的，一般放電間隙應(yīng)限制在磨料直徑的1/3~1/2。新方法磨削時(shí)，工件待磨層不斷被磨除，放電間隙逐漸加大的趨勢(shì)通過(guò)不斷的徑向進(jìn)給得以消除，這就要求工件徑向進(jìn)給量、磨粒直徑及工作電壓相匹配，從而保證砂輪的電火花修整和機(jī)械斷續(xù)磨削的有效交替進(jìn)行。所以，新方法與其它同類(lèi)復(fù)合磨削方法相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，工作可靠等特點(diǎn)。
2新方法采用的相關(guān)技術(shù)
目前工廠普遍使用碳化硅、剛玉類(lèi)磨料砂輪進(jìn)行磨削。但對(duì)于難磨削材料(如高溫合金)而言，在磨削過(guò)程中，不但砂輪粘附堵塞很?chē)?yán)重，磨削力很大，而且頻繁出現(xiàn)磨削高溫，使得磨料極易鈍化，磨削質(zhì)量很差，磨削效率很低。
CBN是超硬磨料領(lǐng)域的一支奇葩，自問(wèn)世以來(lái)，就以其高硬度、高強(qiáng)度和高化學(xué)惰性的“三高”優(yōu)異特性受到磨削領(lǐng)域的高度重視，其應(yīng)用程度被視為一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的象征。該種磨料不僅可以改善被加工零件的表面完整性，而且也可以極大地提高磨削效率，使磨削成本比普通砂輪磨削降低10%~40%，尤其在磨削粘附性很強(qiáng)的黑色金屬、高溫合金時(shí)，更顯現(xiàn)出不可替代的優(yōu)越性，展現(xiàn)出更廣闊的應(yīng)用前景。
加工難磨削材料，CBN砂輪磨削效率雖然相對(duì)于普通磨料砂輪磨削有了很大提高，但同樣存在砂輪嚴(yán)重粘附及磨削高溫等特點(diǎn)，使得CBN的強(qiáng)度和耐磨性?xún)纱髢?yōu)勢(shì)難得到充分發(fā)揮，在很大程度上限制了磨削效率的進(jìn)一步提高。
大量文獻(xiàn)表明，具有間斷表面的開(kāi)槽砂輪其綜合磨削性能明顯優(yōu)于具有連續(xù)切削表面的傳統(tǒng)砂輪。其中最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以明顯改善弧區(qū)散熱條件，大幅度降低磨削溫度，從而有效地減輕和避免工件表層的熱損傷。由于溫度明顯降低，因而砂輪磨削比亦明顯增加。而且，各種基于砂輪在線(xiàn)電修整的電、機(jī)械復(fù)合加工技術(shù)，能在線(xiàn)對(duì)砂輪上的粘附磨屑以及鈍化的磨粒進(jìn)行有效的修整，使砂輪的磨粒始終露出需要高度并保持鋒利，以實(shí)現(xiàn)難磨削材料的高效磨削。
機(jī)電復(fù)合磨削新方法，就是在其它電、機(jī)械復(fù)合加工技術(shù)、砂輪斷續(xù)磨削技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合金屬結(jié)合劑CBN砂輪的良好磨削性能，從有效提高難磨削材料(如高溫合金)的磨削效率、降低磨削區(qū)溫度、簡(jiǎn)化加工設(shè)備以利于自動(dòng)化生產(chǎn)角度而提出的新方法。
3新方法的特殊工具電極
磨削燒傷是磨削加工中的難題，因此，磨削溫度的研究一直是磨削領(lǐng)域的熱門(mén)課題。斷續(xù)磨削作為減輕磨削燒傷的一種有效方法，一直為人們所重視。大量文獻(xiàn)表明，具有間斷表面的開(kāi)槽砂輪，其綜合磨削性能明顯優(yōu)于具有連續(xù)切削表面的傳統(tǒng)砂輪。
斷續(xù)磨削在磨塊與工件接觸的瞬間，磨削力突然增大，產(chǎn)生較大的機(jī)械沖擊，該沖擊力大小與砂輪的線(xiàn)速度、進(jìn)給量等有關(guān)。在機(jī)械沖擊作用下，工件表面產(chǎn)生脆性微破碎，磨塊上磨鈍和有缺陷的磨粒破碎脫落。隨著磨塊的切入，磨削力逐漸穩(wěn)定，當(dāng)磨粒對(duì)工件表面的壓力達(dá)到臨界值時(shí)，工件材料形成微小的中央裂紋并擴(kuò)展;由于磨塊在工件表面上的滑擦，磨削區(qū)溫度逐漸升高，工件表面產(chǎn)生熱壓應(yīng)力。當(dāng)磨塊切離工件表面時(shí)，作用在工件表面的磨削力完全去除，中央裂紋閉合并形成側(cè)向裂紋向工件表面擴(kuò)展;同時(shí)，工件表面由于冷收縮會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，有助于裂紋擴(kuò)展并形成碎屑脫離工件表面。在斷續(xù)磨削的整個(gè)加工過(guò)程中，上述過(guò)程不斷周期性重復(fù)進(jìn)行，機(jī)械沖擊和熱沖擊使加工表面上某些微缺陷疲勞擴(kuò)展，有助于磨削效率的提高。
4結(jié)論
總之，這樣不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)難磨削材料高質(zhì)量高效率的加工，有利于在生產(chǎn)實(shí)際中廣泛推廣應(yīng)用;而且將對(duì)探索其他低剛度零件的磨削提供新的加工途徑。
參考文獻(xiàn)
[1]陳濟(jì)輪.特種加工技術(shù)在航天發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用[J]，電加工與模具，2003，第2期.
[2]劉永紅，李小朋.非導(dǎo)電超硬材料電火花磨削主軸電極變頻調(diào)速電路的設(shè)計(jì)[J]，控制與檢測(cè)，2006，第1期.
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