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快速点磨削是高速/超高速磨削的一种更为先进、高效的磨削方式,融合了数控技术、CBN砂轮技术和超高速磨削技术等先进技术。点磨削具有磨削力小、磨削温度低等优点,主要用于轴类零件的加工。然而国外对该项技术的研究还不够深入,国内也没有掌握其核心理论与技术,因此迫切需要对该项工艺进行理论与应用研究。
快速点磨削工艺的工作原理是:在水平和垂直两个方向上,要求砂轮轴线与工件轴线形成夹角。目的是使砂轮与工件间理论上是一点接触,在数控装置控制下砂轮精确进给,完成整个外圆表面的磨削。
点磨削的基本特征是砂轮轴线与工件轴线不平行,且两轴线不在同一平面上,该特征使得点磨削的几何特性不同于传统外圆磨削。本文侧重于从磨削几何学的角度对点磨削进行分析,通过对其进行建模,推导出砂轮当量直径、最大接触弧长以及未变形切屑厚度等参数。并得出如下结论:倾斜角α的存在使得砂轮当量直径变大,相当于单位时间内参加磨削的磨粒数增加,单颗磨粒未变形切屑厚度变薄,接触弧长变长,磨削力变小;而偏转角对上述各参数的影响恰恰相反。本文还进一步利用上述各参数对磨削力进行建模,得出点磨削的磨削力计算公式,从而建立起各磨削状态参数与磨削力的关系,即倾斜角度α的增加和砂轮速度的提高使磨削力变小;而偏转角β、工件轴向进给速度和磨削深度的增加使得磨削力增大。此外,本文还完成了快速点磨削磨削力的实验方案设计。