摘要：快速点磨削（Qulck-Point Grinding ）是一种先进的超高速磨削技术，它集成了超高速磨削、CBN 超硬磨料及CNC 技术，在加工轴类零件场合具有优良的性能。本文介绍了快速点磨削技术的发展现状及工艺特征，分析和研究了快速，汽磨削机理和材料去除机制。结果表明：砂轮的磨损机制不同于一般外圆磨削，磨削过程具有较高的绿色加工性能；通过合理控制磨削参数和磨削条件，该项技术可应用于对一些难加工材料和复杂回转表面的高质量磨削加工，由此提出了在这些领域开展应用研究的重点内容，以及推广和开发此项技术的意义。
关键词：快速点磨削；超高速磨削；难加工材料；CBN
Abstract : Quick - point grinding is a new type of ultra-high speed grinding technology that has integrated ultra-high speed grinding,thin super abrasive wheel and CNC turning technologies,and has many excellent performances in grinding shafts process.The technical characteristic and the machining mechanism of the technique were analyzed deeply.It is shown that the point grinding zone and wear mechanism of the grinding wheel are different from conventional cylindrical grinding . Based on the study on the ultra-high strain rate in the contact layer,the process can be used to machine some difficult-to-grinding materials with high machining quality.Some kinds of complex round surfaces can be machined by controlling the point -grinding angle in CNC quick-point grinding.In addition,the green manufacturing property of the process was discussed.Furthermore,the key research issues on quick -point grinding and its importance were presented.
Key words:quick-point grinding ; ultra-high speed grinding:difficult-to-grinding materials ; CBN
快速点磨削工艺（Quick-Point Grinding ）是由德国Junker 公司于1994 年开发的，快速点磨削是集CNC 技术、CBN 超硬磨料、超高速磨削三大先进技术于一身的高效率、高柔性先进加工工艺，主要用于轴类零件的加工。它采用薄层CBN 或人造金刚石超硬磨料砂轮，是新一代数控车削和超高速磨削的极佳结合，是目前超高速磨削最先进的技术形式之一[1]。目前已在国外汽车工业、工具制造业中得到应用，尤其是在汽车零件加工领域，如凸轮轴或齿轮轴等。我国部分汽车制造企业目前也针对特定零件引进了这一工艺和设备，并取得了明显的效益。但由于国外对此项技术的垄断，国内企业并没有真正掌握其关键工艺技术，不能作到新工艺的开发，应用领域很小。国内目前还不能配套生产砂轮及相关附件，全部设备依赖于进口。而国外对快速点磨削机理、规律、磨削质量控制及点磨削工艺等深人系统的理论与实验研究及相关技术信息也鲜见报道。因此该项新工艺的许多关键技术及理论、新的应用领域有待于进一步开发和研究。
1 快速点磨削的技术特征
快速点磨削的磨削过程不同于一般意义上的超高速磨削，其技术特征如下：
（1）在磨削工件外圆时，砂轮与工件轴线并不是始终处于平行状态，而是在水平方向旋转一定角度，以实现砂轮和工件在理论上的点接触，如图1所示。Junker公司的数控快速点磨削机床，根据工作台进给方向及台肩方位，在垂直方向砂轮轴线与工件轴线的点磨变量角α为±0.5°[2]，通过数控系统控制点磨变量角大小以及在X、Y方向的联动速度。
（2）快速点磨削砂轮采用超硬磨料CBN或人造金刚石超薄砂轮，厚度为4－6mm，安装采用“三点定位安装系统”快速完成，重复定位精度高，并可在机床上自动完成砂轮的动平衡。
（3）砂轮速度可达100-16Om/s。为获得高磨除率，同时不使砂轮产生过大的离心力，工件也以高速相对旋转（Junker公司点磨机床最高可达1200Or/min）。因此实际磨削速度是砂轮和工件两者速度的叠加，可超过200m/S。
（4）与一般磨削方式不同，由于砂轮倾斜，故形成“后角”，在磨削外圆时，材料去除主要是靠砂轮侧边完成，而周边起光磨作用。
（5）Junker公司数控快速点磨削机床采用了多项专利技术[3]，如砂轮三点定位安装系统、砂轮主轴动平衡自动控制系统、精密导轨系统及砂轮在线修整技术等，以保证机床的加工性能。
2 快速点磨削工艺特点
与一般的高速和超高速磨削方法相比较，快速点磨削砂轮与工件处于点接触状态（接触面积最小），实际磨削速度更高，磨削力大大降低，比磨削能小，磨削热少，同时切屑可带走大部分热量，冷却效果好，因此磨削温度大为降低，甚至可以实现“冷态”加工，提高了加工精度和表面质量，能够达到高精度磨削的表面加工质量和形状精度。由于磨削力极小，工件安装夹紧方便，特别适合刚性较差的细长轴加工，因无需使用工件夹头，可进行包括工件两端在内的整体加工。砂轮使用寿命长，最高磨削比达到60000。砂轮修整率低。采用CNC两坐标联动进给，一次安装后可完成外圆、锥面、螺纹、台肩和沟槽等所有外形的加工，实现车磨合并，柔性大，加工精度高。机床利用率高达88％－95%，比传统的磨削方法高出3％一8%，生产效率比普通磨削提高6倍。大批量生产时加工成本低。数控快速点磨削技术也是数控车削技术发展进化的方向。由于磨削温度低、磨料及磨削液消耗少，该项技术符合绿色制造的发展趋势。
3 快速点磨削机理及应用研究
超高速磨削过程中，磨粒相对工件的速度已经接近于压应力在材料中的传播速度量级，使材料变形区域明显变小，消耗的切削能量更集中于磨屑的形成，使切除单位体积材料需要的能量更小；磨削热量也主要集中在磨屑，传人工件的热量比例减小[4]。在超高速条件下，变形区材料应变率极高，相当于在高速绝热冲击条件下完成切削，使材料更易于磨除，并使难磨材料的磨削性能改善。因此超高速磨削具有如下突出的特点：(l）当单颗磨粒未变形磨屑尺寸大小不变时，可以使用更高的磨削工艺参数，材料磨除率大大提高；(2）切深相同时，磨削力和比磨削能小，工件受力变形小。（3）超高速条件使单颗磨粒受力小，磨损少，能极大地延长砂轮寿命。（4）磨削表面粗糙度值会随砂轮速度提高而降低，加之工件表面温度低，受力受热变质层很薄，表面加工质量高；(5）可以高效率地对硬脆材料实现延性域磨削，对高塑性和难磨材料也有良好的磨削表现。因此，使用CBN磨料磨具的超高速磨削技术是先进制造的前沿技术[567]。快速点磨削则是超高速磨削技术的进一步发展，除了具有上述一些特点外，还有点磨削、薄砂轮、数控成型、磨削温度及磨削力更低等特点。因此在某些领域会有更好的应用。
