0前言 制造业在生产过程中,一方面要消耗大量的有限 资源,另一方面对环境造成污染。面对人类社会可持 续发展的需要,实施绿色制造已经势在必行。在机械 制造领域,磨削是对环境和资源影响最大的一种加工 工艺。磨料磨具本身的制造、磨料在加工中的消耗、磨 削加工所造成能源及材料的消耗、以及加工中大量使 用的磨削液等都对环境和资源产生了严重的影响。目 前,世界上一些工业发达国家都在力图降低或停止超 硬磨料磨具的产量和消耗,以保护本国资源。我国是 世界上超硬磨料磨具生产及消耗的第一大国,超硬磨 料资源有限,因此大幅度提高磨削加工的绿色度意义 重大。近年来出现的快速点磨削技术(Quiek一Point Grinding)特点鲜明,特别是磨削力极小,磨削温度低, 接近冷态加工,可实现少、无磨削液的干式或准千式加 工,砂轮使用寿命长,符合绿色制造的发展趋势。因此 在绿色制造的框架体系下,跟踪国际先进制造技术,通 过开展深入系统的理论和实验研究,可以实现符合绿 色制造模式的绿色快速点磨削加工技术。 1快速点磨削的技术特点 1 .1快速点磨削技术的发展现状 快速点磨削(Quiek一Poin*Grinding)由德国Jun- ker公司于1994年开发的新型超高速磨削技术形式, 集中了数控车削技术、CBN超硬磨料、超高速磨削等 先进技术,具有高效率、高柔三性、高精度、磨削温度低、 拼 拼 蔗羹蒸黯然箕醒…灌 {戴扮 小) 小。 紧, 氮拿黯票鑫宜忠漂袋咒肇 因此被称为“顶尖磨削,’.“削皮磨削,’o砂轮使用 衅--一 蒸篡 图I快速点磨削原理图 扒g注Pl5讹iPloofQ山ck一如int翻nd访g 井 半 _闰 Tabldl- 磨削液供给和磨削比的对比 踢褥嘴…却姗杯踢如冠栖 普励卜畔削 伽、宾35角/s歹 彭缈卜圆磨创 (四_哆。洲s) 快速点磨削 〔叱_=90一140献s 刚玉砂轮 供液压力 供液流量 _认一l宁 5公30 啊份 L/l刃in 黑 CBN砂轮 少、无磨nJJ液 勿公如公示益 黑涂默猛蠢猛器器 螺它 塑嘿孰栖撬篡潺黔暑瓢毅、 还可以对淬硬钢加工,使热处理后的工件车、磨工序合 并,更进一步提高了加工效率和零件位置精度。由于 加工工序的简化,减少了人力、物力及能源和资源的消 耗,减少了加工成本。如磨主轴,装夹一次,完成4个 部位的磨削工序:外圆、轴肩,沟槽、紧固螺纹。磨凸轮 轴时,装夹一次,完成3个部位的全部磨削工序:轴颈、 止推面肩部、端部外径,周期时间1505,与传统工艺比 较(见表2)L3〕,节约了成本,大幅度提高了制造工艺 的绿色度。 表2磨削凸轮轴的工艺对比 Table 2 Compare of eam shaft幼nding 传统工艺 (刚玉砂轮) 快速点磨工艺 (CBN砂轮) 磨床台数117 投资100%80% 运行成本100%23% 可以看出快速点磨削技术符合绿色制造的发展趋 势。因此通过建立快速点磨削热和磨削力模型、磨削 效率及砂轮磨损模型,深人进行快速点磨削机理的理 论与实验研究,探索快速点磨削温度、磨削效率、比磨 削能、磨削比及工件表面完整性的表现与变化规律,面 向绿色制造优化磨削工艺参数与砂轮特性参数,开展 少、无磨削液的干式(准干式)绿色点磨削工艺的基础 研究,从而建立绿色点磨削的技术理论体系。 3结论 数控快速点磨削是一种先进的超高速磨削技术, 是先进制造的前沿技术,其磨削机理和加工性能不同 于一般的高速磨削。特别是所具有的卓越的绿色特 性,是其它磨削加工方法所不能比拟的。德国该项技 术已进人实用阶段并处于领先地位,美国和日本也开 展了相应研究。但对快速点磨削机理、工艺理论、关键 技术与实验研究等报道很少。因此应跟踪世界上最先 进的加工技术,通过对快速点磨削机理的理论与实验 研究,深人开展面向绿色制造的干式或准干式快速点 磨削技术的系统性研究,建立实现绿色快速点磨削工 艺及磨削过程控制的技术理论体系,以促进该项工艺 技术及其机床设备的应用化和产品化进程,提高我国 的装备制造水平。数控快速点磨削技术的绿色特性分析@修世超$东北大学机械工程与自动化学院!沈阳,110004
@蔡光起$东北大学机械工程与自动化学院!沈阳,110004
@巩亚东$东北大学机械工程与自动化学院!沈阳,110004快速点磨削;;绿色制造;;冷态加工;;超硬磨料分析了数控快速点磨削(Quick-point Grinding)超高速、薄超硬磨料砂轮、点接触和连续轨迹数控成型的技术特征,以及数控快 速点磨削工艺的加工性能。快速点磨削主要工艺特点是磨削力和磨削温度低、磨削比大、表面完整 性和加工精度好。基于绿色制造理论,通过对快速点磨削技术的磨削机理及绿色特性的分析,提出 了实现干式绿色快速点磨削的主要研究内容及方向,并结合该项新技术的发展现状,讨论了开展面向绿色制造的快速点磨削技术的理论与应用研究的重要意义。1蔡光起,冯宝富,赵恒华.磨削技术的最新进展
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2 赵长明,刘万菊.数控快速点磨工艺及在一汽大众的应用 .制造技术与机床,2004(7):67-68
3 中国机床工具工业协会磨料磨具分会.CIMT2001磨料磨具 评述.世界制造技术与装备市场,2001(4):24-27
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