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高速磨削的优势与问题
发布时间:2017-12-14 点击数:2184

高速磨削可以获得较高的材料去除率(Q’>2000mm^3/mm/s)。在这样的去除率下,比磨削能中滑擦和耕犁的比例非常小,随着速度的增加,比磨削能逐渐趋于渐近线。磨削钢材时,当速度达到120m/s,比磨削可降至10-15J/mm^3,当速度达到180m/s时,比磨削能可降低到7J/mm^3。对于冷硬铸铁,比磨削能最低值为30J/mm^3。同时,随着砂轮速度的增加,磨削切向力和法向力会降低。因此,高速磨削的好处是既有较高的材料去除率,又有高的能量效率和更小的磨削力。

高速磨削的主要缺点是非磨削能的增加,其中主要是主轴摩擦阻力的增加,另外一个更重要的影响是冷却液阻力。

当冷却液压力为1000psi时,冷却液流速可达100m/s,而160m/s的流速要求冷却液压力要大于2500psi。超过1000psi的冷却压力能腐蚀陶瓷结合剂,因此冷却液压力通常设置在低压力状态(60-150psi是典型值)。假如冷却液能够到达磨削区,将产生对砂轮较大的阻力。在磨削区,冷却液也产生了较大的动压力,就像动压轴承一样。反过来,这将导致砂轮承受较高的法向力,产生轮廓误差。在速度为160m/s的油冷中,砂轮单位宽度受力20N/mm。冷却液也能对砂轮旋转产生较大的阻力。在160m/s的磨削中,风阻,主轴轴承,冷却液的综合阻力可高达2kW/mm.

当砂轮速度为160m/s时,为了发挥高速磨削的好处,主轴功率至少需要4kW/mm,其中50%可用于磨削。这就导致工业界面临两种选择:要么使用非常薄的砂轮来获得较低的磨削力,要么使用大功率电机和高刚性的磨床来获得较大的去除率。