高速研磨拋光機不僅能極大地提高磨削效率，而且能有效地改善加工質(zhì)量，是當今磨削技術(shù)最重要的發(fā)展方向之一。
高速研磨拋光機磨削力小，加工精度高
由于高速研磨拋光機磨削時磨屑厚度變薄，在磨削效率不變的條件下，法向磨削力會隨Vs的增高而顯著減少(Vs為210m/s時的法向磨削力僅為90m/s時的50%)，從而使工藝系統(tǒng)的變形減少。加之超高速磨削的激振頻率遠高於工藝系統(tǒng)的固有頻率，不會引起共振。其共同結(jié)果是促使磨削精度提高。
高速磨削是相對于以前的普通磨削而言，凡砂輪線速度Vs>45m/s的磨削都可稱為高速磨削。早在20世紀50年代，Vs已提高至60m/s，60年代又提高到90m/s，但其后十來年由於受到當時砂輪回轉(zhuǎn)破裂速度的制約和工件燒傷問題的困擾，砂輪線速度沒有大的提高。直到90年代后期，隨著立方氮化硼(CBN)砂輪的更廣泛應(yīng)用，并對磨削機理進行了更深入的研究，發(fā)現(xiàn)在高磨除率條件下，隨著砂輪線速度Vs的增大，磨削力在Vs=100m/s前後的某個區(qū)間出現(xiàn)陡降，這一趨勢隨著磨除率的進一步增大還將繼續(xù)，工件表面溫度也隨之出現(xiàn)回落。這也就是說，在越過產(chǎn)生熱損傷的磨削用量區(qū)之后，磨削用量的進一步增大，不僅不會使熱損傷加劇，反而使熱損傷不再發(fā)生，從而為發(fā)展超高速磨削和高效深磨奠定了理論基礎(chǔ)。
高速研磨拋光機雖未規(guī)定嚴格界限，但通常把砂輪線速度Vs>160m/s的磨削稱為超高速磨削。一般說來，高速研磨拋光機具有如下優(yōu)勢：
磨削效率高，砂輪損耗小
磨削速度愈高，單位時間內(nèi)參予切削的磨粒數(shù)愈多，磨除的磨屑增多，且工件進給速度應(yīng)與砂輪線速度的1.21次方成比例，故超高速磨削會使磨削效率大幅提高。與此相應(yīng)，超高速磨削時單個磨粒上所承受的磨削力大為減少，從而降低了砂輪的磨損。許多實驗表明，當磨削力不變時，砂輪線速度Vs從95m/s提高至210m/s，磨削效率提高3倍，CBN砂輪的壽命也延長了1倍。
高速研磨拋光機工件表面質(zhì)量好
實驗表明，在其它條件一定時，當砂輪線速度從34m/s升至210m/s，磨削表面粗糙度則由Ra2.1痠降至Ra1.0痠。由於超高速磨削過程中大量磨削熱將被磨屑帶走，傳入工件的比例很小，不僅不易發(fā)生表面燒傷，而且表面殘余應(yīng)力層的深度也隨之變小。
此外，高速研磨拋光機磨削還可實現(xiàn)對硬脆材料的延性域磨削，對高塑性等難磨材料也有良好的磨削效果，因此工業(yè)發(fā)達都在競相發(fā)展，其中尤以德、日、美發(fā)展較快。據(jù)報道，德國Aachen工業(yè)大學(xué)已完成砂輪線速度Vs=420m/s的實驗，現(xiàn)正進行目標為550m/s的實驗，德國GruhringAutomation、Schandt、Kapp等公司都相繼推出了超高速磨床。日本在實用磨削方面富有成效，豐田工機等公司生產(chǎn)的Vs=210m/s的超高速磨床已付諸工業(yè)實際應(yīng)用。美國EdgetekMachine公司生產(chǎn)的使用單層CBN砂輪的超高速磨床也較有名。在CIMT2002上，中國湖南大學(xué)展出了數(shù)控高速凸輪磨床CNC8322，其CBN砂輪線速度可達130m/s。
緩進給磨削是以大切深和低的工作進給速度為特征，而所謂高效深磨(HighEfficiencyDeepGrinding)，則是把高轉(zhuǎn)速的CBN砂輪應(yīng)用於高切除率的緩進給磨削，從而產(chǎn)生了集高的砂輪速度(Vs=80~250m/s)、快的工作進給速度(0.5~10m/min)和大切深(0.1~30mm)於一體的高效深磨技術(shù)。其磨除率極高，特別適於進行溝槽零件的全切深單行程磨削。圖3所示為德國BLOHM公司在CIMT2003上展出的PROFIMATMT系列平面和成形數(shù)控磨床，其總體布局為剛性較好的立柱中腰移動式，工作臺作縱向運動，進給速度0.03~25m/min，三個直線運動均采用交流伺服機、滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌，砂輪主軸更大功率60kW、砂輪更大線速度170m/s。這種磨床便可用于進行高效深磨。
研磨拋光機的若干關(guān)鍵技術(shù)
高速研磨拋光機的磨削加工的工藝系統(tǒng)是“磨床—工件—磨具”，自然超高速磨削的關(guān)鍵技術(shù)也離不開磨床、砂輪、磨削工藝和磨削液。 日本豐田工機幾年前推出的超高速數(shù)控外圓磨床GZ32P，其砂輪線速度更高可達210m/s。當它使用陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪，以150m/s的砂輪線速度磨削如圖2所示的減速器零件(材料為HRC68的淬硬鋼)時，工件轉(zhuǎn)數(shù)1100r/min，加工余量△=0.1225mm。所得到的加工結(jié)果是：加工時間78s、工件圓度1.1痠，表面粗糙度Rz1.8痠。與使用普通砂輪的切入磨削相比，加工時間和工件圓度誤差都減少了一半還多。
研磨拋光機機理及工藝的研究
國內(nèi)外對超高速磨削機理的研究尚不全面，有待進一步揭示各種磨削過程和磨削現(xiàn)象的本質(zhì)，同時還要進行不同工件材料和磨削條件的工藝參數(shù)優(yōu)化研究，相應(yīng)建立超高速磨削數(shù)據(jù)庫，以加速其應(yīng)用步伐。用計算機對磨削過程進行仿真，有助於進行上述研究，虛擬磨床可以建立一個逼真的磨削環(huán)境。
