螺旋焊缝砂带磨床的设计.doc

摘要这是一篇对螺旋焊缝砂带磨床机构整体设计做出详细说明的文章。随着磨削技术的发展，磨床在加工机床中也占有相当大的比例。磨削技术及磨床在机械制造业中占有极其重要的位置。总之，磨削技术发展很快，在机械加工中起着非常重要的作用。本文由绪论、总体设计、磨头设计、V带的选择、电机的选择、总结和致谢等几部分组成。绪论部分对选题的原因和设计任务做了介绍，阐述了磨床发展和背景。总体设计跟磨头设计做了简要的介绍，主要对电动机的选择、传动带的选择和磨床的应用做了详细说明。最后通过总结来对此次设计做出一个回顾和对机床制造做出展望。关键词：砂带磨床 磨削加工 减速器AbstractThis is a paper which explains for the whole frameworks design of the spiral soldering seam abrasive band grinder. For the grinding process developing, the grinder has a quite proportion in the machine tool. The grinding process and the grinder have a very important place in the machine manufacturing. In a word, grinding process has a high speed for develop. The paper consists of preface, general layout design, the design of vertical feed, choose V band， choose an electric motor，conclusion and compliment. The preface introduces are selected topic reason and design duty，the grind of characteristics and present situation of development at home and abroad. There is a simple introduce for the general layout design and the design of grinding head. And the mostly introduce are choose V band, choose an electric motor or application of grinding machine. At last, the conclusion the make a review for the design and make a view for the machine tool manufacture.Keywords: abrasive band grinder retarder reductor 目录摘要- 1Abstract - 2目录- 3绪论- 41 选题的缘由-42 磨床的研究情况-43 本设计的设计任务-54 本设计的研究方法-6第一章 磨削加工-71.1 磨床-71.1.1 磨床简介-71.1.2 数控工具磨床的发展趋势-81.2 磨削加工-121.2.1 磨削-121.2.2 高速高效磨削加工工艺及其设备-181.2.3 砂带-23第二章 螺旋焊缝砂带磨床总体设计-292.1 磨床的技术规格-292.2 磨床总体布局设计-292.3 磨床总体传动设计-302.4 主要结构及其说明-33第三章 磨头的设计-35第四章 减速器与轴毂联接设计-384.1 减速器-384.1.1 摆线针轮减速器的特点及应用-384.1.2 摆线针轮减速器的结构-384.2 轴毂联接计-384.2.1 键联接的主要类型和工作原理-394.2.2 键联接的强度校核-39第五章 传动带的选择-405.1 带传动的失效形式和设计准则-405.2 单根V带的基本额定功率-405.3 V带型号与根数的确定- 415.4 主要参数的选择-415.4.1 带轮基准直径和带速-415.4.2 中心距和带长-425.4.3 小轮包角-425.4.4 初拉力-425.5 带传动作用在轴上的压力-435.6 带传动的设计任务及步骤-44第六章 磨床的应用- 456.1 设备的安装与调试- 456.2 磨床的操作方法- 456.3 维护保养- 47总结- 50致谢- 51附录- 52参考文献- 53绪 论在现代生产活动和日常生活中，机械起着重要的作用。机械的发展无疑是国家工业水平的重要标志之一。机械要发展那就要求机械制造的发展。磨削技术及磨床在机械制造业中占有极其重要的位置。总之，磨削技术发展很快，在机械加工中起着非常重要的作用。1选题的缘由作为一个数控技术专业的毕业生应该能把所学运用于实践。磨床机构整体设计可以把所学全面的运用（绘图、材料、设计等）。2磨床的研究情况    十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。    1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。    1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。    自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达6080米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长3本设计的设计任务本设计的任务是培养学生：1) 通过毕业设计，综合运用机械设计课程和其它必修课程的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；2) 学会从机器功能的要求出发，合理选择机构的类型，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的尺寸、形状及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力；3) 通过毕业设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关资料等，培养机械设计的技能。4本设计的研究方法随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展和为了提高机床的利用率和降低劳动成本，自动化日益受到重视。同时通过开发软件使机床拓宽操作的功能，并能在生产批量小和交货周期短的情况下，经济地安排生产进度。该设备就是在这样的设计思想下设计的：该设备主要用于磨削大、中型焊接钢管管端螺旋状焊缝。生产效率高，劳动强度低、焊缝打磨效果好，且不伤及管材本体，是打磨焊接钢管管端焊缝的理想设备。 第一章磨削加工1.1磨床1.1.1磨床简介磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。    磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类，主要类型有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。    外圆磨床是使用的最广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。万能外圆磨床还带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。不过外圆磨床的自动化程度较低，只适用于中小批单件生产和修配工作。    内圆磨床的砂轮主轴转速很高，可磨削圆柱、圆锥形内孔表面。普通内圆磨床仅适于单件、小批生产。自动和半自动内圆磨床除工作循环自动进行外，还可在加工中自动测量，大多用于大批量的生产中。    平面磨床的工件一般是夹紧在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面的磨床；无心磨床通常指无心外圆磨床，即工件不用顶尖或卡盘定心和支承，而以工件被磨削外圆面作定位面，工件位于砂轮和导轮之间，由托板支承，这种磨床的生产效率较高，易于实现自动化，多用在大批量生产中。    工具磨床是专门用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有万能工具磨床、钻头刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲线磨床等，多用于工具制造厂和机械制造厂的工具车间。    砂带磨床是以快速运动的砂带作为磨具，工件由输送带支承，效率比其他磨床高数倍，功率消耗仅为其他磨床的几分之一，主要用于加工大尺寸板材、耐热难加工材料和大量生产的平面零件等。    专门化磨床是专门磨削某一类零件，如曲轴、凸轮轴、花键轴、导轨、叶片、轴承滚道及齿轮和螺纹等的磨床。除以上几类外，还有珩磨机、研磨机、坐标磨床和钢坯磨床等多种类型。1.1.2数控工具磨床的发展趋势机床制造商不断地推进新产品，来帮助工具制造商和修磨工厂提高工作效率和降低成本。为了提高机床的利用率和降低劳动成本，自动化日益受到重视。同时通过开发软件使机床拓宽操作的功能，并能在生产批量小和交货周期短的情况下，经济地安排生产进度。此外，加大机床功率，使之能适应多样化的需求和拓宽磨制刀具的规格范围。从而使数控工具磨床呈自动化、高精度和应用软件方向发展。1) 自动化的目的工具制造厂生产新刀具时，由于批量大，所以效率高。但刀具修磨厂就没有这种条件，只有通过自动化来解决效率问题。 Schuette公司的副总裁Brigham指出，刀具修磨商并不要求机床实现无人操作，但希望一名操作者能够看管多台机床以控制成本。该公司的WU305万能生产型工具磨床就能实现这一要求。该机床的特点是：(1)其软件和装载系统允许在一次安装下对不同型式、不同柄部尺寸的刀具实现自动重磨，包括圆柱形和锥形立铣刀、倒圆角和球头立铣刀、阶梯钻，以及其它不同外径、形状和几何参数的阶梯形刀具；(2)采用该公司整合的SIGS磨削软件，操作者首先输入被磨削刀具的数量、尺寸和型式；其次，选取要执行的操作工序；然后，对装在托盘上的刀具启动自动磨削程序。工件的自动装卸系统带有内置式装夹器，不占用工作场地；CNC控制的气动驱动器实现对装夹器运动的操纵；可换式夹持爪和套筒的尺寸适配不同直径的刀具，从而实现很宽范围工件尺寸的装卸。2) 精确度控制许多制造商把减少操作时间作为首要目标，但另外一些厂商却把零件质量放在最重要的位置(如高精度刀具和医用零部件制造商)。 Rollomatic公司的应用和服务工程师McKahan指出，随着磨床生产技术的改进，新近开发的机床能够保证非常严格的公差和超常的光洁度。其六轴GrindSmart 620XS型磨床，适用于中小尺寸(直径Ø15.875Ø0.10mm)的旋转式刀具。该公司称：620XS加工直径为1mm的球头立铣刀，同轴度能保证在12m范围内。McKahan说，机床较高的刚性和先进的软件实现了对机床运动的精确控制，从而达到高精度。机床的X、Y和Z轴都装有长光栅，而磨头A轴则装有圆光栅。光栅的分辩率达到100nm。光栅的使用消除了滚珠丝杠、线性导轨及其它传动元件的温度效应。联接在滚珠丝杠上的直驱交流电机提高了其动态特性，旋转轴上装有消除间隙的驱动系统。另外，该机床带有一个液压式可移动并且可编程的稳定支架，支架独特的微调功能可以更好地支承工件、使挠曲减少从而提高质量。该机床的这种独特的工件定心和夹持功能使它能磨削特别长的刀具，长径比可达100:1。3) 柔性加工时代Saacke公司的首席营运官Hallman指出，现在工厂希望磨削加工的自动化程度越高越好，不管生产批量大小，问题的关键是实现柔性化。他近年的工作致力于建立一套刀具和砂轮的自动装卸系统，以实现磨削过程无人看管或尽量减少看管。 Saccke公司最近推出的UWID数控磨削中心就是围绕几个关键的自动化单元设计的。该机床的标准配置包含一个四工位的砂轮更换装置。当砂轮更换时，冷却液喷咀也同时自动更换。 Saacke公司认为UWID机床的高度自动化主要在于有一个集成化的刀具自动更换系统，其装卸器能容纳30至168把刀(随刀具尺寸而定)。该机床的选购附件包括：随刀具需要更换弹簧套筒的装置，以及附加的刀具托盘。该托盘系统可扩展到每次安装增加1000把刀的能力。机床采用NUM公司的Numroto软件，控制全部自动化系统。软件的“虚拟加工”功能允许机外编程，从而极大地减少了调整时间。 4) 适应用户需求ANCA公司的副总裁Riddiford指出，现在主要的磨床制造商都能生产出好的机床。而区分出顶级水平和一般水平的主要标志是重要性与日俱增的两大特性机床的软件功能和多样性。 软件的重要性日益增加的原因是：有能力手工操作磨制复杂刀具的高水平工人数量在减少。另外，手工制作的刀具也难于满足现代机床对切削速度和精度的要求。与CNC磨削相比，手工磨削会降低切削刃的质量和一致性。因为手工磨削时，刀具要靠在支承片上，砂轮磨削方向指向切削刃，这就会产生刃口毛刺。而CNC磨削则相反，工作时不用支承片，磨削方向背离切削刃，就不会产生刃口毛刺。 ANCA公司最近推出一种应用软件iGrind，它即具备足够精确性，又兼顾高水平操作者和初入门操作者的需要。这种基于Windows平台的软件系统可以做到既适应操作者熟练程度又满足使用需求。系统即能让操作者进入预先设定的刀具几何参数数据库，也能让操作者建立自己的数据库，同时，在三维模型上还可即时实现任意参数的改变。通过简单地拖放鼠标编辑命令，就能依次改变各种操作指令并执行。为避免混淆，系统对任何参数改变的记录都保持其色标。专门设定的循环可以命名、储存或变换。 5) 获得更多订单的措施Schneeberger公司总经理Herrmann指出，工具磨正在向多样性和多能化(生产尽量多的刀具品种的能力)方向发展，80%的用户要求加工很大范围的刀具品种。做到这一点就要求机床更重，刚性更高，功率更大。 这种趋势正在从大型机床向小型机床发展。Schneeberger公司的Norma CFG机床是为工具车间设计的，尽管底座尺寸较小(1625.6mm×1981.2mm)，但重量达5443.2kg，HSK-50主轴的功率达10马力，并备有六种砂轮。可加工的圆形刀具直径至19.05mm，也可用于成型磨削和加工刀片。 Schneeberger公司的一种最大型机床，称为Corvus系列，重量超过20吨，直接驱动的主轴电机功率达13、20或34马力。选配的X轴行程可达2997.2mm，可用于磨削超长尺寸的零件。用户也可要求增加第六根轴，这样，机床就可在一个夹头上完成拉刀磨削的所有工序。 6) 精明的主意磨削时，修整砂轮的工时损失是一项较大的费用。Agathon机床公司提供了一种砂轮在线磨锐法，用以降低这项费用。该公司的机械销售经理Merk介绍：该公司开发的电化学磨锐法称为EcoDress，主要用于磨削硬材料，如硬质合金等。在Ecodress磨锐中，电流通过金属结合剂的砂轮传送，并在磨削液作用下启动电化学反应，从而溶化砂轮的结合剂，使新的磨粒不断暴露出来。 常规的方法是用碳化硅砂轮修整，能使磨粒的伸出量达到其直径的15%25%。用在线电腐蚀或电解法修整，能使磨粒伸出量达到其直径的45%60%。而EcoDress法可使近乎100%的磨粒暴露出来。这就使磨粒间形成较大的空隙，强化了冷却液的穿透作用，结果使砂轮在较冷的状态下运行，并获得较大的金属切除率。 Agathon公司称，EcoDress法可以减少磨削循环时间66%，提高砂轮寿命30%。这种方法还能使各种硬工具材料(从硬质合金到聚晶金刚石)采用同一砂轮磨削。 EcoDress法目前仅用于Agathon公司的350 COMBI数控刀片周边磨床。但该公司正在考虑将这项技术应用在其它磨削中并申请专利许可。 7) 适应性控制特性在加工复杂刀具形状、优化磨削参数时，通常要作一些折衷的选择。例如，重切削时进给量要受到限制，其进给量和切削速度要比轻切削小一些。砂轮在磨削工件过程中，有一段“磨削空气”的时间，情况就更不一样了。 为了更大限度地提高机床利用率和砂轮寿命，Walter磨床公司在其Helitronic Power数控工具磨床上使用了适应控制的功能。该系统读取砂轮的载荷大小，并据此调节进给量，使整个磨削过程都保持在最大载荷状态。由于砂轮承受恒定的载荷并且没有超出允许的最大值，所以，延长了砂轮寿命，扩大了无人看管的范围。采用这套系统还可使刀具上的过渡痕迹大大减小。因为在磨削进行过程中工序的转换是在进给量逐渐变化中实现的。 Walter公司称，在加工直径为Ø25.4mm的立铣刀时，采用适应控制可使加工时间从11分钟减至9分钟。Walter公司的Helitronic Power Diamond是一种按被磨削材料进行适应控制的机床，它既可磨削硬质合金和高速钢刀具，也可用电火花磨削法加工聚晶金刚石刀具。机床配备双主轴，用户可以迅速地从磨削硬质合金和高速钢刀具转换到用电火花磨削聚晶金刚石刀具。或者，两种工序在一次安装下进行。此时，先用电火花加工刀具聚晶金刚石部分的第一后角，然后磨削硬质合金刀体的第二后角。配备该机床可以无需购置专用机床而进入聚晶金刚石刀具的市场领域。1.2磨削加工1.2.1磨削利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工。磨削用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面和平面,以及螺纹、齿轮和花键等特殊、复杂的成形表面。由于磨粒的硬度很高,磨具具有自锐性,磨削可以用于加工各种材料，包括淬硬钢、高强度合金钢、硬质合金、玻璃、陶瓷和大理石等高硬度金属和非金属材料。磨削速度是指砂轮线速度,一般为3035米秒,超过45米秒时称为高速磨削。磨削通常用于半精加工和精加工,精度可达IT85甚至更高，表面粗糙度一般磨削为Ra1.250.16微米，精密磨削为Ra0.160.04微米，超精密磨削为Ra0.040.01微米,镜面磨削可达Ra0.01微米以下。磨削的比功率（或称比能耗，即切除单位体积工件材料所消耗的能量）比一般切削大，金属切除率比一般切削小，故在磨削之前工件通常都先经过其他切削方法去除大部分加工余量，仅留0.11毫米或更小的磨削余量。随着缓进给磨削、高速磨削等高效率磨削的发展，已能从毛坯直接把零件磨削成形。也有用磨削作为荒加工的，如磨除铸件的浇冒口、锻件的飞边和钢锭的外皮等。磨削可以消除板面焊疤边缘的毛刺，修磨焊缝以及对受压容器的焊缝再探伤检查前进行打磨处理。常用的磨削形式有外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、无心磨削和其他特殊形式的磨削。外圆磨削 主要在外圆磨床上进行，用以磨削类工件的外圆柱、外圆锥和轴肩端面。磨削时，工件低速旋转，如果工件同时作纵向往复移动并在纵向移动的每次单行程或双行程后砂轮相对工件作横向进给，称为纵向磨削法（图1）。如果砂轮宽度大于被磨削表面的长度,则工件在磨削过程中不作纵向移动,而是砂轮相对工件连续进行横向进给，称为切入磨削法。一般切入磨削法效率高于纵向磨削法。如果将砂轮修整成成形面，切入磨削法可加工成形的外表面。内圆磨削 主要用于在内圆磨床、万能外圆磨床和坐标磨床上磨削工件的圆柱孔（图2）、圆锥孔和孔端面。一般采用纵向磨削法。磨削成形内表面时，可采用切入磨削法。在坐标磨床上磨削内孔时，工件固定在工作台上，砂轮除作高速旋转外，还绕所磨孔的中心线作行星运动。内圆磨削时,由于砂轮直径小,磨削速度常常低于30米秒。平面磨削 主要用于在平面磨床上磨削平面、沟槽等。平面磨削有两种：用砂轮外圆表面磨削的称为周边磨削(图3)，一般使用卧轴平面磨床,如用成形砂轮也可加工各种成形面；用砂轮端面磨削的称为端面磨削，一般使用立轴平面磨床。无心磨削 一般在无心磨床上进行，用以磨削工件外圆。磨削时，工件不用顶尖定心和支承，而是放在砂轮与导轮之间，由其下方的托板支承，并由导轮带动旋转。当导轮轴线与砂轮轴线调整成斜交1°6°时，工件能边旋转边自动沿轴向作纵向进给运动，这称为贯穿磨削（图4）。贯穿磨削只能用于磨削外圆柱面。采用切入式无心磨削时，须把导轮轴线与砂轮轴线调整成互相平行，使工件支承在托板上不作轴向移动，砂轮相对导轮连续作横向进给。切入式无心磨削可加工成形面。无心磨削也可用于内圆磨削，加工时工件外圆支承在滚轮或支承块上定心，并用偏心电磁吸力环带动工件旋转，砂轮伸入孔内进行磨削，此时外圆作为定位基准，可保证内圆与外圆同心。无心内圆磨削常用于在轴承环专用磨床上磨削轴承环内沟道。特殊形式的磨削 磨削还有许多特殊的形式。有用于磨削特定零件的，如在磨齿机上用展成法或成形法磨削齿轮，在螺纹磨床上用成形法磨削螺纹，在花键磨床上成形磨削花键（见花键加工机床）等。磨削时需用专门配置的砂轮修整器（见砂轮修整）把砂轮表面修整成相应的精确廓形。此外，还有使用环形砂带的砂带磨削，使用以金刚石微粒粘固于高强度金属细线上的砂线磨削，以及与电加工相结合的电火花磨削和电解磨削等。磨削的发展方向成拟化与智能化：超高速磨削的实验研究需要耗费大量人力物力因而随着计算机技术的发展，利用计算机进行磨削过程的仿真是一个重要的研究课题 CIRP磨削科技委员会已把“虚拟实验室”作为一个重要的合作项目，虚拟磨床可以建立一个逼真的虚拟磨削环境，可用于评估、预测磨削加工过程和产品质量以及培训等一利用计算机仿真可模拟磨削过程，对磨削区温度场、磨削力变化等进行仿真，分析预测不同条件下磨削精度和磨削表面质量。  磨削过程是一个多变量的复杂过程随着人工智能技术和传感器技术的发展，智能磨削也成为个重要的研究方向。智能加工的基本目的就是要解决加工过程中众多的不确定性的，要有人干预才能解决的问题。由计算机取代或延伸加工过程中人的部分脑力劳动。实现加工过程中的决策、监测与控制的自动化其中关键是决策自动化。  机床智能磨削系统的基本框架由以下部分组成:过程模型和传感器集成模块。利用多传感器信息融合技术，对加工过程信息进行处理，为决策与控制提供更加准确可靠的信息。多传感器信息融合的实现方法有加权平均法、卡尔曼滤波、贝叶斯估计、统计决策理论、Shafer- Dempster证据推理、具有置信因子的产生式规则、模糊逻辑、神经网络等；决策规划与控制模块，根据传感器模块提供的加工过程信息，作出决策规划，确定合适的控制方法，产生控制信息，通过NC控制器作用于加工过程，以达到最优控制，实现要求的加工任务。知识库与数据库，存放有关加工过程的先验知识，提高加工精度的各种先验模型以及可知的影响加工精度的因素，加工精度与加I过程有关参数之间的关系等。此外，应能自动学习与自动维护。华中科技大学、清华大学、西安交通大学、南京航空航天大学、天津大学、国防科技大学和东北大学等都先后进行过智能制造技术或智能制造系统等的研究工作。华中科技大学与汉江机床厂曾合作进行过螺纹智能磨削的研究。东北大学目前也正在国家教委的资助下进行智能磨削的研究。1.2.2高速高效磨削加工工艺及其设备在机械加工领域，切削、磨削加工是应用最广泛的加工方法。其发展总趋势是高效、高精度、高柔性和强化环保意识。提高磨削加工效率一直是磨削领域所关注的重要目标。目前，磨削加工的应用研究方向是提高表面质量和高速、高效。 1.高速高效磨削加工工艺高效磨削包括超高速磨削、高效深磨、缓进给磨削和砂带磨削。高效磨削的各种磨削工艺效率和磨削用量范围如表1所示。高效磨削技术的推广应用将大幅度提高生产效率和加工质量，并降低成本。 表1 各种磨削工艺的效率及参数范围比较 （1）超高速磨削 超高速磨削时，砂轮线速度大于150m/s。在超高速磨削加工过程中，保持其它参数不变，随着砂轮速度的大幅提高，单位时间内磨削区域的磨粒数增加，每颗磨粒切下的磨屑厚度变小，则超高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄。实验表明其截面积仅为普通磨削条件下的几十分之一，这导致每颗磨粒承受的磨削力大大变小，总磨削力也大大下降。超高速磨削时磨粒在磨削区上的移动速度和工件的进给速度均大大加快，加上应变率响应的温度滞后的影响，会使工件表面磨削温度有所降低，因而能越过容易发生磨削烧伤的区域，而极大扩展了磨削工艺参数的应用范围。超高速磨削可以大幅度提高磨削效率，延长砂轮寿命和改善表面粗糙度。超高速磨削可以对硬脆性材料实现磨削，对高塑性等难磨材料也有良好的磨削表现。同时由于超高速磨削缩短了加工时间，因而减少了能量的消耗，降低了噪声的污染。 （2）高效深磨 在高效深磨技术中，砂轮的速度为100250m/s，进给速度为0.510m/min，切深为0.130mm。高效深磨是缓进给磨削和超高速磨削的结合。高效深磨可以通过一个磨削行程，同时完成车、铣、磨等多道工序组成的粗精加工过程，获得远高于普通磨削加工的金属去除率，表面质量也可达到普通磨削水平。（3）缓进给磨削 缓进给磨削是采用增大磨削深度、降低进给速度、形成砂轮与工件有较大的接触面积和高的速度比，达到高的金属磨除率目的。缓进给磨削是一种能够快速磨去大量材料并加工出精密零件的加工方法。缓进给磨削与铣削过程相似，切削深度远远大于普通平面磨削。缓进给磨削深度一般在2.56.35mm之间。这样的磨削深度和砂轮与工件之间大的接触面积抑制了加工振动的产生，使所磨削的零件表面质量大大优于其他磨削工艺方法。 （4）砂带磨削 砂带磨削工艺是将环形砂带套在接触轮和张紧轮的外圆上。在张紧状态下，使高速旋转的砂带表面与工件的加工表面相接触，并在一定的压力作用下，产生的相对摩擦运动对工件表面进行磨削加工的一种工艺方法。砂带磨削效率是铣削的10倍，普通砂轮磨削的5至20倍。2.高速高效磨削设备 （1）高速高效磨削用砂轮 高速高效磨削砂轮的特点是耐磨性好、动平衡度和抗裂性高、阻尼特性和导热性良好。其机械强度能承受高速、超高速磨削时所产生的切削力。高速高效磨削砂轮可以用刚玉、碳化硅、CBN、金刚石磨料等制成。结合剂可以使用陶瓷、树脂或金属结合剂等。砂轮的结构必须有利于磨粒分裂，以保证砂轮在整个使用过程中保持锋利要达到砂轮自锐的目的，除了应尽量降低结合剂的比例外，还要优化磨粒的空间分布。在进行某些高速磨削过程中，要求保持高的磨削效率和良好的磨削质量。砂轮修整是决定磨削质量的关键因素之一，不同的修整方法具有不同的特点，应用中需考虑综合加工条件、工件材料、砂轮材料等因素，以选择最佳修整方案。 （2）高速主轴 高速高效磨削用主轴单元的性能，在很大程度上决定了高速磨床所能达到的最高磨削速度极限。因此，为实现高速高效磨削，对砂轮驱动和轴承转速往往要求很高。主轴的高速化要求主轴有足够的刚度、回转精度高、热稳定性好、可靠、功能消耗低、使用寿命长等。要满足这些要求，主轴的制造及动平衡、主轴的支撑、主轴系统的润滑和冷却以及系统的刚性等是非常重要的。为减小由于磨削速度的提高而增加的动态力，要求砂轮主轴及主轴电动机系统运行极其精确，且振动极小。 （3）高速高效磨床 高速高效磨削用的磨床具有很高的主轴转速和功率、高度自动化和可靠的磨削过程，还具有高精度、高阻尼、高抗振性和热稳定性等特点。高速高效磨床应尽可能组合多种磨削功能，以实现在一台磨床上能完成所有的磨削工序。其工作台要求有很高的进给速度和运动加速度。磨床支撑构件是砂轮架、头架、尾架、工作台等部件的支撑基础件，应具有良好的静刚度、动刚度和热刚度。（4）高速高效用磨削液 在高速条件下，为了实现对磨削区的冷却，冲走切屑，喷注的磨削液必须有足够的动能，以冲破砂轮周围的高速气流，使磨削液抵达磨削区，因此，磨削液的流量、压力应比普通磨床成倍增加。选择正确的磨削液注入方法可以增加磨削液进入磨削区的有效部分，提高冷却和润滑效果，改善工件质量和减少砂轮磨损。磨削液的过滤系统应具有高过滤精度，以保证磨削工件的表面质量，提高磨削液的利用率，减少磨削液中残留杂质对加工质量及机床系统的不利影响。 3.实现高速高效磨削的主要途径 要想实现高速高效磨削，主要有以下几种方法：一是提高砂轮速度。砂轮速度的提高，减小了磨削力，降低比磨削能，改善了切屑的形成。当砂轮速度达到超高速后，工件表面的温度随着砂轮速度的提高而降低。二是提高工件速度。提高工件速度可以避开临界温度，进入高速高效磨削区，工件表面的温度急剧下降，不会出现热破坏温度，砂轮能很快离开已磨削过的磨削表面，大部分的热量进入切屑和冷却液中。三是合理选择砂轮。CBN磨料具有硬度