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摘要：高速及強力磨削是在現(xiàn)代機械制造中發(fā)展起來的一項先進加工工藝。在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。

關(guān)鍵詞:高速磨削；強力磨削；磨削效率

高效率是國內(nèi)外機械加工的主要發(fā)展方向之一。提高效率的重要方法，是提高切削，磨削速度及增大進給量。目前高速磨削已廣泛應用于生產(chǎn)，普遍認為50~80m/s的高速磨削是經(jīng)濟可行的。最高磨削速度已達到120m/s，試驗室的速度已達到210~250m/s。現(xiàn)在有的工件的實際磨削速度可以提高到300m/s。目前正朝著高速度磨削、強力磨削，高速強力磨削力一向發(fā)展。

1高速磨削

高速磨削是指砂輪線速度在45米/秒以上的磨削力一法。高速磨削是提高磨削效率的重要途經(jīng)之一。

摘要：鋼軌倒棱常用便攜式倒棱機具進行現(xiàn)場倒棱，存在作業(yè)精度不高，人工操作隨意，安全隱患大等風險。設(shè)計專用鋼軌倒棱機械臂，對鋼軌軌頭橫斷面進行自定位倒棱磨削加工，實現(xiàn)精確定量和微量控制的高精度磨削。鋼軌倒棱作業(yè)對鋼軌接頭的全壽命養(yǎng)護具有重要意義。

關(guān)鍵詞：鋼軌磨削；機械臂；全壽命養(yǎng)護

鋼軌打磨機械是用于對鋼軌打磨作業(yè)，以實現(xiàn)鋼軌保養(yǎng)、維護等的機械設(shè)備。傳統(tǒng)鋼軌打磨機械主要由機架、傳動系統(tǒng)、砂輪以及行走裝置等部件組成，能夠較好地實現(xiàn)對鋼軌頂面、側(cè)面等的打磨。但是，現(xiàn)有的鋼軌打磨機械普遍存在體積、重量大，運輸以及操作使用不便等諸多缺陷，致使對鋼軌軌頭端面倒棱磨削加工時，現(xiàn)場仍采用人工手握打磨機作業(yè)，打磨量依靠工人經(jīng)驗控制，因鋼軌端面棱邊呈弧狀形，從而造成整個加工面尺寸誤差過大，磨削精度較低，對后道工序加工帶來不良影響，并且全過程勞動強度極大。因此，如何設(shè)計一款專用鋼軌端面倒棱磨削機，使其重量小，拆裝方便，易于保證鋼軌端面棱邊加工面的尺寸精度，有效降低工人加工難度及勞動強度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

1機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

本設(shè)計鋼軌磨削機械臂由底座固定于鋼軌上，縱向進給機構(gòu)聯(lián)接在底座上，橫向進給機構(gòu)聯(lián)接在滑塊和絲母上，支臂聯(lián)接在滑塊與絲母上，打磨機固定在支臂上且打磨機磨具刀口與鋼軌端面縱向和橫向皆成45°角。這樣縱向進給機構(gòu)通過絲母及滑塊帶動橫向進給機構(gòu)作縱向（上下）進給運動，而橫向進給機構(gòu)通過滑塊及絲母帶動支臂作橫向（前后）進給運動。從而實現(xiàn)打磨機同時進行縱向（上下）、橫向（前后）運動，形成弧線運動軌跡，達到對鋼軌端面棱邊磨削加工的穩(wěn)定性，保證加工面尺寸精度。

2控制系統(tǒng)

編者按：本文主要從高速磨削；強力磨削；高速強力磨削進行論述。其中，主要包括：高速磨削的特點、工件表面在磨粒犁耕后所形成的隆起高度減小、高速磨削必須采取的措施、采用自動上料、自動檢測裝置以減小輔助時間、高速磨削的發(fā)展與應用、目前國外高速磨削采用較多的是軸承行業(yè)磨削軸承環(huán)內(nèi)外溝、高速磨削對于多數(shù)牌號的鋼材是適用的、主要特點、強力磨削應用適當時,可以直接從毛坯磨成成品,粗精加工一次完成、強力磨削的應用、強力磨削在兵器工業(yè)中也得到了廣泛的應用、高速強力磨削的應用、目前高速強力磨削已在生產(chǎn)中得到一些應用、高速強力磨削的不是及其解決的措施、砂輪力一面主要是提高強度等，具體請詳見。

可用于磨削外圓及平面,主

1高速磨削

(1)高速磨削的特點:它與普通磨削相比,可以提高生效率1-3倍;由于磨削速度的提高,工件表面在磨粒犁耕后所形成的隆起高度減小,因而使磨削的表面粗糙度減小;砂輪的壽命提高1倍左右;磨削力下降40%左右,加工的精度相應也提高。

(2)高速磨削必須采取的措施:使用高速砂輪;使用高速磨床;采用自動上料、自動檢測裝置以減小輔助時間。

(3)高速磨削的發(fā)展與應用。

摘要：文章通過對超高速磨削技術(shù)的發(fā)展以及其應用的優(yōu)勢進行分析，闡述了超高速磨削機理及工藝，最后討論了高速磨削技術(shù)在機械制造中的應用，希望為我國超高速磨削技術(shù)的研究提供豐富的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：磨削技術(shù)；機械制造；超高速

超高速磨削技術(shù)在機械制造的過程中對于粗加工和精細加工都有著很高的適用性，是現(xiàn)代磨削技術(shù)中非常常用的技術(shù)。在一些發(fā)達國家超高速磨削技術(shù)也被非常廣泛的應用在機械制造領(lǐng)域，用來加工難磨材料、高精度材料等。但現(xiàn)階段我國的超高速磨削技術(shù)由于起步較晚，各項技術(shù)的發(fā)展還有很大的進步空間。因此，有必要對我國超高速磨削技術(shù)的應用和其存在的問題進行深入研究和探索，使我國的超高速磨削技術(shù)更加完善，水平進一步提升，將其更好地應用于機械制造領(lǐng)域。

1超高速磨削技術(shù)的發(fā)展

在20世紀之前，傳統(tǒng)的制造業(yè)當中應用的都是較為古老的低速磨削技術(shù)，這種技術(shù)只可以應用于普通的零件加工，且工作效率較低。進入20世紀之后，隨著工業(yè)革命中各項技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸開始通過對磨削砂輪轉(zhuǎn)速進行提高，而嘗試應用高速磨削技術(shù)。然而這一時期的高速磨削技術(shù)存在許多問題，一方面過高的速度會使砂輪在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生大量熱度，加劇砂輪的磨損。另一方面，過高的溫度也會對加工的零件帶來損傷，這些問題都對超高速磨削技術(shù)的發(fā)展帶來了阻礙。[1]我國接觸超高速磨削技術(shù)較晚，在20世紀70年代才進行了第一次高速磨削實驗。而后在2000年，湖南大學在中國數(shù)控機床展覽會上，向業(yè)界展示了120m/s的輪軸磨床，標志著我國超高速磨削技術(shù)有了新突破。此后隨著各項信息技術(shù)和智能手段的應用，我國的超高速磨削技術(shù)在近20年進入了飛速發(fā)展期。

2超高速磨削技術(shù)的應用優(yōu)勢

摘要：高速強力磨削目前在很多機械加工領(lǐng)域得到了應用，本文從高速磨削、強力磨削和高速強力磨削幾個方面，對機械加工中相關(guān)技術(shù)的應用特點及優(yōu)化策略進行了研究，對提升機械加工領(lǐng)域高速強力磨削技術(shù)的綜合性應用質(zhì)量，具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：高速強力磨削；機械加工；技術(shù)應用

高速強力磨削技術(shù)的有效應用可以為機械加工綜合質(zhì)量的優(yōu)化提供完整的支持。因此，在當前機械加工技術(shù)快速創(chuàng)新的情況下，高速強力磨削技術(shù)的優(yōu)化使用已經(jīng)成為社會各界人士重點關(guān)注的問題。

1高速磨削在機械加工中的應用

1.1高速磨削的技術(shù)特點。高速磨削所具備的效率優(yōu)勢遠高于常規(guī)的磨削加工，但是，機械加工技術(shù)如果單純的進行磨削速度的提升處理，則難以有效的適應高速磨削技術(shù)的應用需求。此外，在工件加工的過程中，高速磨削技術(shù)的應用可以保證工件的隆起度得到合理的控制，因此，高速磨削技術(shù)的使用可以在控制工件表面粗糙度方面發(fā)揮一定的作用。此外，高速磨削技術(shù)的應用可以直接實現(xiàn)對砂輪壽命的控制，并保證工件的總體磨削率得到優(yōu)化，使其加工的精度得到更加合理完整的控制處理。1.2高速磨削技術(shù)的應用。從高速磨削技術(shù)現(xiàn)有的應用情況來看，高速磨床的種類正處在不斷創(chuàng)新和發(fā)展的過程中。內(nèi)圓磨床、平面磨床和凸輪磨床都已經(jīng)為工件的加工提供了有利的技術(shù)支持。從當前世界范圍內(nèi)的市場環(huán)境來看，工業(yè)等級發(fā)達的國家對于高速磨削技術(shù)應用的重視程度較高。45~60m/s的高速磨削目前在很多工業(yè)能力發(fā)達的國家應用較為普遍。80~150m/s的高速磨削相比于45~60m/s的高速磨削應用比例較低，但依然可以在高速磨削技術(shù)應用方面發(fā)揮有利影響。國內(nèi)目前在進行高速磨削技術(shù)設(shè)置的過程中，生產(chǎn)磨削速度一般控制在50~80m/s，凹輪磨床與軸承磨床的應用也較為廣泛。從世界范圍內(nèi)的高速磨削技術(shù)普及情況來看，軸承行業(yè)與發(fā)動機行業(yè)已經(jīng)較為廣泛的采納了高速磨削技術(shù)，在進行汽車的曲軸生產(chǎn)過程中，磨削曲軸的應用也已經(jīng)得到了較為廣泛的認可。因此，強化對多砂輪高速磨削技術(shù)的重視，并通過控制砂輪裝置數(shù)量進行高速磨削技術(shù)應用，可以在控制磨削技術(shù)效率方面取得較大程度的進步。

2強力磨削在機械加工中的應用

為了能夠在短期內(nèi)完成亞微米級精度的加工任務，采用先進的磨削加工技術(shù)，因為其他加工車間無法承接或不愿承接這類加工任務。其車間體現(xiàn)在他們高水平的加工設(shè)備及其所應用的先進磨削技術(shù)之中。PrecisionGrindingSolutions公司專門從事成形磨削加工、輪廓磨削加工和外圓磨削加工等業(yè)務。該加工車間主要為一級供貨商和二級供貨商提供磨削服務，因為他們經(jīng)常需要磨削加工很多由超級合金材料、不銹鋼、碳化物和陶瓷等材料制成的復雜零件或表面采用硬質(zhì)處理的等離子噴涂零件。

第一臺購置的設(shè)備是StuderS40型萬能外圓磨床。該磨床上配有C軸加工頭，用于高速成形磨削加工；還配有一個B軸砂輪磨頭、旋轉(zhuǎn)式砂輪修整器、二氧化碳自動滅火器和HEPA油霧過濾收集裝置。Studer設(shè)備由美國UGT聯(lián)合磨削技術(shù)集團公司提供，該公司坐落在Ohio州的Miamisburg市。隨著其業(yè)務的發(fā)展，該車間又添置了一臺StuderS31型萬能CNC磨床，它的中心線要比S40型磨床短一些。

在這些機床上使用的B軸砂輪磨頭，可達到0.0001o的分辨率，能夠配置30種不同的內(nèi)圓磨和外圓磨砂輪。Reed先生車間內(nèi)的S40型磨床，在其砂輪磨頭的一側(cè)裝有兩個并列的外圓磨砂輪。這兩個砂輪的直徑分別為400mm和500mm，可以在平直或以角度接近的位置上使用。砂輪磨頭的另一側(cè)留有安裝Fisher主軸的位置，主軸的轉(zhuǎn)速范圍為12000~120000r/min，用于磨削加工零件的內(nèi)圓。S31型磨床在砂輪磨頭的兩側(cè)分別裝有兩個直徑為500mm的砂輪，并留有一個安裝內(nèi)圓磨主軸的位置，用于磨削加工內(nèi)圓的主軸也可用于磨削加工不圓的表面或者在零件的外圍磨削凸輪的輪廓。

Reed先生說：“他使用礦物油作為冷卻介質(zhì)，代替水溶液，因為礦物油對磨削加工具有很好的性能和優(yōu)點，有助于磨床保持清潔。每臺磨床上都裝有專用冷卻液過濾和冷卻裝置，該裝置由TransorFilterUSA公司提供。其中一個冷卻過濾裝置的容量為1000L；另一個冷卻過濾裝置的容量為1200L。這些裝置的尺寸適合于這類大型磨床的操作特性，因為它們要求提供較大容量的冷卻液。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，至今為止，這臺S40型磨床上的Trasfor冷卻過濾裝置已經(jīng)工作了11000h，系統(tǒng)中使用的礦物油還從未更換過。在冷卻液通過1μm的過濾系統(tǒng)前，該裝置中的磁性分離器可以清除冷卻液中的一部分污染物。由這兩個過濾冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，通過工廠屋頂?shù)奶旎ò迮欧诺绞彝猓悦馐管囬g內(nèi)的環(huán)境溫度提高?！?/p>

Reed先生對自由形狀的凸輪外形磨削加工已達到了純熟的地步。凸輪外形的成形磨削加工常常是這樣進行的：首先讓工件在C軸方向上作旋轉(zhuǎn)運動，同時讓砂輪在X軸方向上作振蕩運動。Reed先生車間內(nèi)的S40型磨床已經(jīng)過改造，可利用其C軸和Z軸方向上的同時運動進行成形磨削加工。也可以使用一種特殊的StuderForm脫機編程軟件包進行操作。之所以改造這臺磨床，是因為該車間承接了一個直徑350mm正向凸輪的外協(xié)件磨削加工。其圓形凸輪的外形很像一個正弦波。

通常，該車間磨削加工軸承零件。在采訪期間，該車間正在磨削加工攝像系統(tǒng)精密聚焦組件中使用的軸承配件，而這個攝像系統(tǒng)用于軍用直升機的武器點火導航系統(tǒng)。該車間磨削加工軸承的滾道、內(nèi)透鏡座的表面、配件的內(nèi)圓和外圓。然后將零件進行電鍍，鍍上一層氮化鉻，使其表面硬度增加到86HRC。該車間曾碰到過這樣的問題：有時候，在電鍍過程中產(chǎn)生的熱量會使零件變形，這必然會導致價格昂貴的零件報廢。然而Reed先生發(fā)現(xiàn)了一種方法，采用超級磨料制成的砂輪可以磨削加工堅硬的鍍層，使變形的零件恢復到原來的形狀。至今，該加工車間已經(jīng)為其客戶節(jié)約了40套零件。

摘要:由于十字滑塊零件體積較大，重量較重，無法進行回轉(zhuǎn)磨削，因此十字滑塊零件內(nèi)端面磨削是加工的難點，根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，采用NC800臥式加工中心、選用合適的磨料、改進將砂輪和刀柄連接方式，以及磨削參加工工藝的改進與創(chuàng)新及磨削參數(shù)優(yōu)化后來加工其內(nèi)端面，通過小批量零件試加工，發(fā)現(xiàn)加工效果良好，加工的尺寸公差、形位公差要求及表面粗糙度要求均符合產(chǎn)品圖紙要求。

關(guān)鍵詞:十字滑塊零件;內(nèi)端面磨削;加工工藝;改進與創(chuàng)新

1十字滑塊零件加工難點

隨著煤礦行業(yè)機械化程度的迅速發(fā)展，乳化液泵站已成為煤礦設(shè)備的重要組成部分，十字滑塊零件是乳化液泵的關(guān)鍵重要零部件。在乳化液泵工作過程中，十字滑塊把曲柄連桿機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞的往復直線運動，承受著周期性變化的載荷是乳化液泵結(jié)構(gòu)中容易發(fā)生故障的零部件之一。它的結(jié)構(gòu)和性能很大程度上影響著乳化液泵的可靠性和壽命，因此，十字滑塊零件的加工質(zhì)量對乳化液泵的正常運行起著十分重要。十字滑塊零件材料為馬氏體不銹鋼9Cr18，表面硬度較高，淬火后表面硬度達54～60HRC，滑塊其加工難點為小端φ50mm深20mm內(nèi)端面，該內(nèi)端面是裝配活塞的關(guān)鍵部位，垂直度要求為0．005mm、內(nèi)壁同軸度0．012mm，表面粗糙度為0．2μm。由于端面及孔內(nèi)壁有10mm槽，淬火后孔徑存在較大變形，無法滿足產(chǎn)品形位公差及表面粗糙度要求，需在熱處理后進行精加工，才能滿足其裝配要求。

2改進前的工藝方案

2．1高硬度陶瓷刀片車削加工

1前言

不銹鋼零件為達到表面質(zhì)量和加工精度要求，通常采用磨削加工方法。由于不銹鋼韌性大、導熱系數(shù)小、彈性模量小，故在磨削加工中常存在如下問題：

1)砂輪易粘附堵塞；2)加工表面易燒傷；

3)加工硬化現(xiàn)象嚴重；4)工件易變形。

不難看出，砂輪和磨削液的選擇直接影響磨削效率和加工精度。本文對影響粘附堵塞和表面粗糙度的因素進行實驗研究。

2實驗條件和方法

0.引言

PLC以其可靠性高、邏輯控制功能強、體積小、適應性強和與計算機接口方便等優(yōu)勢在工業(yè)測控領(lǐng)域廣泛運用,已大量替代由中間繼電器和時間繼電器等組成的傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)。近年來,PLC技術(shù)發(fā)展迅猛,新產(chǎn)品層出不窮。高端PLC不僅擅長開關(guān)量檢測和邏輯控制,而且能夠處理模擬信號、進行位置控制和回路控制,還可以連接各種觸摸屏人機界面并具有強大的網(wǎng)絡功能。高端PLC配備適當?shù)奈恢每刂茊卧陀|摸屏人機界面,并根據(jù)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)或柔性制造系統(tǒng)(FMS)的具體要求,配置相應的網(wǎng)絡模塊或網(wǎng)絡單元,即可實現(xiàn)網(wǎng)絡互連,構(gòu)成開放的數(shù)控系統(tǒng)。本文介紹一種基于OMRON高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng),這種數(shù)控系統(tǒng)裝備的位置控制單元可以實現(xiàn)兩軸聯(lián)動,并可根據(jù)實際需要,任意擴展控制軸數(shù);觸摸屏人機界面可以根據(jù)操作需要靈活設(shè)計;還可通過DeviceNet、ControllerLink和TCP/IP協(xié)議單元進行多層次的網(wǎng)絡互連。這種數(shù)控系統(tǒng)目前已在3MZ2120磨床數(shù)控技術(shù)改造中獲得成功應用。

1.數(shù)控系統(tǒng)的開放特征與典型模式

開放式數(shù)控系統(tǒng)一般基于PC平臺,具有模塊化、標準化、平臺無關(guān)性、可二次開發(fā)和適應聯(lián)網(wǎng)工作等特征?；赑C平臺的開放式數(shù)控系統(tǒng)目前有3種典型模式。第一種為衍生型(專用NC+PC),在傳統(tǒng)CNC中插入專門開發(fā)的接口板,使傳統(tǒng)的專用CNC帶有PC的特點。此種模式是由于數(shù)控系統(tǒng)制造商不能在短期內(nèi)放棄傳統(tǒng)的專用CNC技術(shù)而產(chǎn)生的折中方案,尚未實現(xiàn)NC內(nèi)核的開放,只具有初級開放性;第二種為嵌入型(PC+NC控制卡),將基于DSP的高速運動控制卡(NC控制卡)插在PC的標準擴展槽中,由PC機執(zhí)行各種非實時任務,NC控制卡處理實時任務。是目前基于PC平臺的開放式數(shù)控系統(tǒng)的主流;第三種為全軟件數(shù)控系統(tǒng),PC機不僅能夠完成管理等非實時任務,也可以在實時操作系統(tǒng)的支持下,執(zhí)行實時插補、伺服控制、機床電器控制等實時性任務。這種模式的數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了NC內(nèi)核的開放和用戶操作界面的開放,可以直接或通過網(wǎng)絡運行各種應用軟件,是真正意義上的開放式數(shù)控系統(tǒng)。與PC平臺開放式數(shù)控系統(tǒng)相比,基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)的開放性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡層面和系統(tǒng)擴充層面。高端PLC采用類似于PC的總線結(jié)構(gòu)和面向操作的梯形圖語言編程,模擬量處理單元、位置控制單元、回路控制單元、網(wǎng)絡模塊或網(wǎng)絡單元等高端部件都有專用控制語句,具有系統(tǒng)構(gòu)建靈活、擴充能力強、應用軟件設(shè)計便捷等優(yōu)點。編程語言標準化和部件可互換性的不斷增強,現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)絡標準的普遍采用,都使基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)變得更加開放,將成為面向CIMS或FMS的設(shè)備層的重要組成部分。

2.基于高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng)

2.1開關(guān)信號監(jiān)測與邏輯控制

1超高速磨削技術(shù)的優(yōu)勢

1.1加工制造效率獲得提升。

在加工制造機械的過程中，應用超高速磨削技術(shù)則其砂輪線的速度由傳統(tǒng)的45m/s提升至150m/s，由此可見其速度得到了極大程度的提升。相應地，在單位時間內(nèi)其磨削量也會大幅提升。而與傳統(tǒng)高速磨削技術(shù)相比，若總體磨削量一致，則應用超高速磨削技術(shù)能夠有效節(jié)省工作時間，促使工作效率獲得大幅度提升。

1.2降低磨削力，提升零件精度與光潔度。

第一，若磨粒進給量固定不變，應用超高速磨削技術(shù)則可以減少磨削厚度，從而有效提升機械加工制造零件的精度。第二，若固定磨削速度，使其處于180～220m/s之間，則會改變磨削狀態(tài)，使其變成液態(tài)，從而大幅度地降低磨削速度。第三，該技術(shù)具備極快的磨削速度，能夠有效降低零件表面的粗糙度，大幅度提升其表面光潔度。

1.3使砂輪的使用壽命更長。