第一篇：磨削燒傷及其解決方案

磨削燒傷及其解決方案

張國耀

（鄭州超微磨料具有限公司 河南 鄭州 450001）

摘要：鑒于磨削過程中工件燒傷的問題一直困擾著產(chǎn)品的質(zhì)量問題，從磨削燒傷的形成的機理、磨削燒傷的檢查方法、磨削燒傷的分級、磨削燒傷的避免措施、磨削燒傷的影響因素、磨削燒傷解決方法。讓我們從基礎對磨削燒傷形成認識、到對磨削燒傷的解決方法形成一整套的方案，其中：砂輪的選擇在磨削燒傷過程中非常重要。以避免我們生產(chǎn)中避免燒傷、遇到燒傷而找到合理的解決方法。適用于外圓磨燒傷、內(nèi)圓磨燒傷、平面磨燒傷、端面磨燒傷、無心磨燒傷等磨削方式。

關鍵詞：磨削燒傷 燒傷砂輪的選擇 燒傷解決方法 燒傷原理 燒傷級別

一、定義：磨削時，由于磨削區(qū)域的瞬時高溫（一般為900－1500℃）到相變溫度以上時，形成零件表層金相組織發(fā)生變化（大多表面的某些部分出現(xiàn)氧化變色），使表層金屬強度和硬度降低，并伴有殘余應力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。

二、磨削燒傷機理：

當磨削表面產(chǎn)生高溫時，如果散熱措施不好，很容易在工件表面（從幾十um到幾百um）發(fā)生二次淬火及高溫回火。如果磨削工件表面層的瞬間溫度超過鋼種的AC1點，在冷卻液的作用下二次淬火馬氏體，而在表層下由于溫度梯度大，時間短，只能形成高溫回火組織，這就使在表層和次表層之間產(chǎn)生拉應力，而表層為一層薄而脆的二次淬火馬氏體，當承受不了時，將產(chǎn)生裂紋。

三、損傷的原因：

(1)熱處理的影響

a)殘余奧氏體 磨削時殘余奧氏體由于砂輪磨削時產(chǎn)生的熱和壓力而轉變，同時可能伴隨出現(xiàn)表面回火和磨削裂紋。殘余奧氏體量應控制在30％以內(nèi)。

b)滲層碳濃度 滲層碳濃度過高，在滲層組織中容易形成網(wǎng)狀碳化物或過多的游離碳化物。由于這種物質(zhì)極硬，在磨削過程中可能出現(xiàn)局部過熱傾向和發(fā)生表面回火。滲層碳濃度過高，會使工件表面產(chǎn)生過多的殘余奧氏體．從而導致燒傷和裂紋。因此，表面碳濃度增加，則降低了磨削性能，一般表面碳濃度應控制在0.75％-0.95％范圍以內(nèi)。

c)碳化物分布及形態(tài) 碳化物分布應均勻，粒度平均直徑不大于lμm；碳化物形態(tài)應為球狀、粉狀或細點狀沿網(wǎng)分布，不允許有網(wǎng)狀或角狀碳化物。

d)脫碳 熱處理時．表面或環(huán)境保護不當會產(chǎn)生表面氧化，這樣在工件上就會產(chǎn)生一層薄的脫碳層，這層軟的脫碳層會引起砂輪過載或過熱，從而造成表面回火。

e)回火 在保證硬度的前提下，回火溫度盡可能高一些，回火時間盡可能長一些。這樣可以提高滲碳淬硬表面的塑性，而且使殘余應力得以平衡或降低．改善表面應力的分布狀況。這樣可以降低出現(xiàn)工件裂紋的機率，從而提高磨削工件的效率。

f)變形 應盡可能減少熱處理變形．這樣可以減小磨削余量。若熱處理變形過大，如果磨削操作不是在工件徑向圓跳動最大處開始磨削，則每次磨削在這些點上去除的磨削余量將是不正常的，從而導致燒傷及裂紋。

四、磨削燒傷檢查方法：

1.2.3.4.5.觀色法 酸洗法 金相組織法 顯微硬度法 磁彈法

五、磨削燒傷的分級：

磨削燒傷有多種不同的分類方法。根據(jù)燒傷外觀不同，可分為全面燒傷（整個表面被燒傷）、斑狀燒傷（表面上出現(xiàn)分散的燒傷斑點）、均勻線條狀燒傷、周期線條狀燒傷；按表層顯微組織的變化可分為回火燒傷、淬火回火燒傷；還可根據(jù)燒傷深度分為淺燒傷(燒傷厚度＜0.05mm)、中等燒傷(燒傷層厚度在0.005~0.01mm之間)、深度燒傷(燒傷層厚度＞0.01mm)。在生產(chǎn)中，最常見的是均勻的是周期的線條狀燒傷。

由于在磨削燒傷產(chǎn)生時往往伴有表面氧化作用，而在零件表面生成氧化膜。又因為氧化膜的厚度不同而使其反射光線的干涉狀態(tài)不同；因此呈現(xiàn)出多種顏色。所以通常用磨削表面的顏色來判斷燒傷的程度，也就是“觀色法”對鋼件來說，隨燒傷的加強，顏色一般呈現(xiàn)白、黃（400-500℃）、褐、紫（800~900℃）、蘭(青)的變化。不同磨削深度下，加工表面的燒傷顏色和氧化膜厚度不同。

燒傷顏色僅反映了較嚴重的燒傷現(xiàn)象，而當零件表面顏色不變時，其表面組織也可能已發(fā)生了燒傷變化，這類燒傷通常不易鑒別，所以對零件使用性能危害更大。目前，人們?yōu)榱烁玫乜刂茻齻某潭?，已根?jù)表面組織的變化，對燒傷進行了分級，一般從0-8共分九級，其中，0級最輕，8級燒傷最嚴重。

六、預防磨削燒傷的措施

1.盡量減少磨削時產(chǎn)生的熱量。2.盡量加速熱量的散發(fā)。3.避免前道工序的影響。

七、磨削燒傷影響因素及解決方法

（一）．磨削方式磨削條件的影響：

1.2.3.4.5.6.7.1.磨削余量過大。

合理的磨削參數(shù)設定，合理的選擇磨削用量。在磨削用量少時出現(xiàn)燒傷，應增大縱向進給速度：磨削量大時出現(xiàn)燒傷，應減少進給量，增加磨削次數(shù)。工件轉速合理設定，過高或者過低都不太好。磁力不足,工件停轉 調(diào)整磁力.砂輪主軸振擺大 檢修主軸.嚴格控制砂輪傳動系統(tǒng)及砂輪心軸的間隙，砂輪傳動帶松緊調(diào)整合適。工件和砂輪電機扭矩選用是否足夠。砂輪材質(zhì)選擇不當，砂輪的選擇最基本的砂輪磨料要與磨削的工件皮配合理。

（二）、砂輪的選擇問題：（詳見砂輪選擇篇）2.3.4.5.6.7.8.9.10.1.2.砂輪粒度偏細，砂輪粒度在滿足粗糙度要求的條件下選擇粗號。砂輪硬度偏硬，選擇偏軟點的砂輪，提高砂輪的自銳性。砂輪組織過小（緊），選擇偏大、疏松的砂輪；以有利于排屑，減少燒傷的發(fā)生機率。在一些情況下可以考慮使用大氣孔砂輪。對砂輪進行特殊的處理。

砂輪直徑過大，而磨削面積增大會引起燒傷；根據(jù)工件的情況可以選擇砂輪直徑較小的砂輪，尤其適用于內(nèi)圓磨削。

對砂輪使用面進行開槽，這種磨削方式稱為“間斷式磨削”，可以減少發(fā)熱及增加散熱的效果；也有利于充分排屑。砂輪鈍化，及時修整砂輪。

砂輪的平衡不好，必須對砂輪進行精細的平衡，以便砂輪在工作時處于良好的平衡狀態(tài)。

砂輪保持持續(xù)的鋒利性。

（三）、砂輪的修整問題：

砂輪鈍化，及時修整砂輪。

砂輪修整的過細，使微刃切削性能降低；在滿足粗糙度的工藝要求下，盡量讓砂輪修整的粗糙些。3.砂輪修整器不銳利，使用砂輪修整器其它面進行修整，或者進行修磨與更換。4.可以讓砂輪的邊角進行修磨一下。5.修整砂輪的金剛石支座必須牢固。

（四）、冷卻方面的問題：

普通冷卻方法

1.2.3.4.5.6.7.磨削液選擇不當，選擇合理的磨削液。一般選擇油性的磨削液，降低了磨削區(qū)的溫度，會適當減少燒傷的發(fā)生。在有條件的情況下選擇品牌的磨削液?？稍诓扇衲サ那闆r下一定不采用干磨。

磨削液有效充分供給，不但要磨削區(qū)供給充足，而且壓力要大；才可以讓溫度降低與充分排屑。

保持冷卻液的純凈。

保持冷卻液較低的溫度，從而可以降低磨削區(qū)的溫度，必要時可使用散熱器。磨削液噴嘴安放位置不妥，應使噴嘴盡可能靠近磨削區(qū)。冷卻液噴嘴加裝空氣擋板。附圖

冷卻液噴嘴加裝空氣擋板

8.使用內(nèi)冷卻砂輪：內(nèi)冷卻法是將經(jīng)過嚴格過濾的冷卻液通過中空主軸引入砂輪的中空腔內(nèi)。由于離心力的作用，將切削液沿砂輪孔隙向四周甩出，直接冷卻磨削區(qū)。

內(nèi)冷卻砂輪結構 附：無心磨燒傷的一些原因及解決方法： 1.導輪轉速太低；增加導輪轉速。2.磨削砂輪選擇不當：粒度太細、砂輪太硬、組織太緊；讓砂輪粒度放粗、硬度放軟、組織疏松。3.縱向進給量過大；減小導輪傾斜角。4.在入口處磨得太多，工件前部出現(xiàn)燒傷；轉動導輪架。5.在出口處磨得過多，使工件全部燒傷成螺旋線的痕跡；轉動導輪架。

第二篇：磨削燒傷的檢測方法

磨削燒傷的檢測方法

可能形成網(wǎng)狀裂紋，它會導致齒面剝落．這當然是絕對不允許的。用硬度測試法鑒別磨削燒傷的方法，并用超聲波硬度計進行了實驗，證明該方法簡單易行，可以廣泛應用于磨削加工中。

磨削燒傷及其常用檢查方法

在機械類產(chǎn)品中，很多重要零部件如軸承、齒輪、曲軸、凸輪軸、活塞銷和萬向節(jié)等，在熱處理之后均需經(jīng)過磨削加工。相比之下，磨削時單位切削面積上的功率消耗遠遠超過其它加工方法，所轉化熱量的大部分會進入工件表面，因此容易引起加工面金相組織的變化。在工藝參數(shù)、冷卻方法和磨料狀態(tài)選擇不當?shù)那闆r下，工件在磨削過程中極易出現(xiàn)相當深的金相組織變化層（即回火層），并伴隨出現(xiàn)很大的表面殘余應力，甚至導致出現(xiàn)裂紋，這就是所謂的磨削燒傷問題。

零部件的表面層燒傷將使產(chǎn)品性能和壽命大幅度地下降，甚至根本不能使用，造成嚴重的質(zhì)量問題。為此，生產(chǎn)企業(yè)一方面通過執(zhí)行正確、科學的工藝規(guī)范，減輕和避免出現(xiàn)磨削燒傷現(xiàn)象；另一方面，加強對零部件的檢驗，及時發(fā)現(xiàn)不合格工件，并判斷正在進行的磨削工藝狀況。

但長期以來，對工件表面磨削燒傷的檢驗，除了最簡單的目測法外，就是采用已延續(xù)多年的傳統(tǒng)方法——酸洗法，即在被檢零部件表面涂上酸液或將其浸入盛有按規(guī)定配制的酸液槽中。之后（或在把工件取出后）根據(jù)表面呈現(xiàn)的不同顏色，對磨削燒傷的程度作出相應的判斷。一般地說，若色澤沒有變化，就表明情況正常；而當顏色變成灰色，則說明已有燒傷情況存在，隨著色澤變得越來越深，表示工件表面因溫度更高，引起的磨削燒傷更為嚴重。

酸洗法具體如下：This is only a suggestion from my collegue(Dino Calvanelli)to find the

burns on the gears此為有關過燒檢測的建議:

Clean each sample(part)to be inspected(free of

dirt,oil,grease,fingermarks,protective coatings,etc.).清洗產(chǎn)品，確保無灰塵、油污、手印、表面覆蓋物等。

Etch sample by immersing for 15/30“ in a 5% solution(by volume)of Nitric acid in distilled water or alcohol.將產(chǎn)品浸在5%(體積比)的溶液(硝酸:水或硝酸:酒精)中腐蝕15至30秒，Rinse the sample in water(warm water preferable).Then rinse in acetone or

alcohol.在溫水中漂洗/沖洗產(chǎn)品，然后用丙酮或酒精中漂洗/沖洗。

Re-etch the sample by immersing for 15/30” in a 3% solution(by volume)of

Hydrochloric acid in acetone or alcohol.再將產(chǎn)品浸在3%(體積比)的溶液(鹽酸:丙酮或鹽酸:酒精)中腐蝕15至30秒，Uniformly agitate the solution to avoid a spotty etching condition.均勻的搖動溶液以避免片面的點腐蝕。

If immersion is not convenient,etch with a cotton swab.Immediately after the second etch,rinse the sample in water.第二次腐蝕后立即在水中漂洗/沖洗產(chǎn)品。

If the part is to be used or preserved ,neutralize any remaining acid by immersing in a weak alkaline solution such

as 5% solution of sodium bicarbonate in water.如產(chǎn)品需使用或保存，用弱堿溶液中和殘留的酸質(zhì)，如5%的碳酸鈉溶液。

Finally ,rinse the sample in alcohol and dry with an air blast.最后，用酒精漂洗/沖洗產(chǎn)品并用空氣吹干。

Repetition of the above sequence may be necessary to develop proper contrast.為獲得最合適的檢測狀態(tài)，有必要重復上述步驟。

Etch times are for general cases;longer times may be required to obtain accurate results.腐蝕次數(shù)基于一般狀態(tài)；為獲得準確的結果，需要更長的次數(shù)。

Examine the sample for tempering and rehardening under adeguate

light.在明亮的燈光下檢測產(chǎn)品。

Low power magnification(up to 10x)may be used to aid the examination.使用低倍放大以幫助檢測

Areas of the tooth surface where overheating has occurred ,appear brown or black on a light brown or gray

background.在褐色或灰色燈光下，齒面過燒的部分將顯示為棕褐色或黑色。

Areas where untempered martensite has formed appear as white areas

surrounded by black,tempered areas.未回火的馬氏體處會形成白色區(qū)域，并被黑色的回火區(qū)域包圍。

傳統(tǒng)檢查方法雖然簡單易行，但有著很大的局限性，主要是工件表面經(jīng)酸液浸蝕，即使為無問題的零部件，也不能再予以使用。傳統(tǒng)方法執(zhí)行的實際上是一種破壞性檢查。

從以上描述可知，酸洗法本質(zhì)上屬于定性檢查，難以對磨損燒傷程度做出定量的說明。

鑒于上面兩點，采取傳統(tǒng)方法時，只能采用抽檢的方式，且樣本很小，欲對所執(zhí)行的工藝過程作出較確切的評價并予以改進是很困難的。

理論表明，酸洗法檢驗只能反映因金相組織結構變化引起的硬度下降這種情況，對于工件表面存在的殘余應力則無法反映，故在全面揭示磨削燒傷的程度上顯得不足。

另一方面，由于使用了酸液，企業(yè)增加了消除環(huán)境污染的負擔；傳統(tǒng)檢查方法的規(guī)范化可靠性水平較低，更難以制定可操作性強的評定標準。

一種新穎、高效的磨削燒傷檢測方法——磁彈法

（1）工作原理

磁彈法即BN法（Barkhansen Noise Method），是以1919年發(fā)現(xiàn)的物理學Barkhansen效應為基礎開發(fā)的一種測試方法，它能有效地對磨削燒傷進行測試。近年來，利用磁彈法研制的測試儀器已在零部件表面磨削燒傷檢測中逐步得到應用，并充分顯現(xiàn)出優(yōu)越性。

眾所周知，出現(xiàn)磨削燒傷的那些零部件，主要由鐵磁性材料制成，在正常情況下，其磁序（體現(xiàn)在多晶體的磁疇結構里）呈有規(guī)則的排列。但如前所述，磨削燒傷后產(chǎn)生的金相組織變化及可能出現(xiàn)的很大殘余應力都將引起磁疇結構內(nèi)的磁序變化。Barkhausen效應指出，矯頑（磁）力，即改變被顛倒極性所需要的磁場強度是與鐵磁性材料晶格結構錯位和殘余應力等的程度有關的。利用BN法探測被檢零部件表面磨削燒傷的機理就在于此。

在BN法基礎上開發(fā)的檢測儀器的工作原理中，“門”形電感線圈形成的磁場在被測鋼件中所產(chǎn)生的效應取決于工件表面磨削燒傷的實際狀況，而由此在工件周圍所形成的磁場又會使測頭在測試區(qū)域的感應線圈中產(chǎn)生相應的電信號，而這一信號直接與工件磨削燒傷的程度有關。測試儀器的工作過程：由電感線圈引起相應的作用磁場，通過被檢工件，進而在傳感頭中產(chǎn)生對應的檢測信號（稱為B信號），該B信號經(jīng)過放大和濾波等處理環(huán)節(jié)，最后被顯示和輸出。

磨削燒傷的物理表現(xiàn)主要是因表面金相組織結構變化而產(chǎn)生的回火層所引起的硬度下降，以及在表面出現(xiàn)的殘余應力（拉應力）。檢測儀器對它們都能作出敏感的反映。隨著被檢工件表面硬度值Rc由高向低變化，檢測儀器輸出的相應B信號幅值將由小到大，即硬度低對應的檢測信號高，硬度高對應的檢測信號低。由儀器對表面殘余應力的反應可見，當殘余應力由小到大，即由負（壓應力）向正（拉應力）變化時，檢測儀器輸出的相應B信號幅值將由低向高變化。

（2）評定特征值mp及其定標

上述由儀器特殊設計的激磁電路和傳感裝置產(chǎn)生的檢測信號，乃是Barkhansen磁彈法效應的一種量化表達，以特征值mp（magnetoelastic parameter）標志。mp與被檢測工件表面的變異狀態(tài)，如殘余應力成比例，其數(shù)值能在儀器的屏幕上顯示、輸出。但利用mp來反映工件磨削燒傷的程度從本質(zhì)上來說是一種比較測量的方式，為了能夠真正地對其做準確的定量描述，還必須解決“定標”的問題。定標包括二項內(nèi)容：①確定不合格品的界限。有目的地制作一批樣品，其中包括有一些磨削燒傷程度不同的工件，利用酸洗法按用戶的評定標準對它們作出不同的判斷后，將介于合格/不合格臨界狀態(tài)的若干工件通過儀器求得相應的mp值，然后取其平均值作為不合格的界限；②進行校準。校準就是找出特征值mp與采用酸洗法確認的磨削燒傷程度之間的相關性。具體來說，就是需確定一個相關系數(shù)MAGN，并利用儀器控制面板上的撥盤予以設置，MGAN值的范圍從0到99，一般尾數(shù)取5或0。為此，可在前面的樣品中找二根表面狀態(tài)差異較大的工件，選定工件上的某一位置，在檢測儀器上的MGAN取值間隔為5或10時，以靜態(tài)方法讀出二組對應的mp值，如MGAN為30時在二個工件上測出2個mp值，在MGAN為40時又得到2個，直到MGAN=90。兩兩相減后必然能得到一個最大值，以這時的MGAN值作為相關系數(shù)，在面板上予以設置。

注意：在實際執(zhí)行“定標”時，也可先利用第一項中的樣件求得相關系數(shù)MGAN，然后再找出不合格品界限。否則，在前一項操作中，會由于任意設置的MGAN（一般取50或60）給界限值帶來一些偏差。

應用實例

盡管在汽車行業(yè)中，不少場合都可以采用這種以BN法為基礎研制的磨削燒傷測試儀器，但相比之下，對發(fā)動機凸輪軸中各擋凸輪的檢測是用的最多的。這一方面是因凸輪乃承重件，工作條件差；另一方面是由于凸輪圓周方向不同曲率半徑的特點可能會造成磨削過程中表面狀態(tài)的差異，在這種情況下，出現(xiàn)磨削燒傷的機率會增大。

磨削燒傷測試儀器是一種高效率半自動檢測設備，很適合于在批量生產(chǎn)條件下的汽車發(fā)動機廠、內(nèi)燃機廠使用。首先，針對不同的凸輪軸，需配備一根精確加工的軸向定位器，其縱向開有一排缺口，每個缺口對應一個被檢凸輪。在開始測量前，必須仔細調(diào)整其在機體上的位置，在確保傳感器支臂嵌入任一缺口時，測頭正好對準相應凸輪，此時就可以利用帶捏手的螺釘，把軸向定位器固定在機體上。操作者在啟動設備后，被測工件即在驅動頂尖帶動下開始旋轉，此時，操作者只要簡單地提起傳感器支臂上的手柄，使傳感器沿著機身上的一圓柱導軌移動，當?shù)竭_第一個被檢凸輪時，輕輕地放入手柄。在手柄嵌入定位器缺口的同時，測頭在測力彈簧作用下壓在凸輪表面，隨著工件的回轉實施動態(tài)檢測。期間，連續(xù)輸出的BN信號會在設備一側的控制柜顯示屏上以曲線形式呈現(xiàn)。當完成一周的測試后，操作者再次提起傳感器支臂上的手柄，使測頭脫離第一個被檢凸輪，移動至下一個進行測量，直到全部凸輪測畢，返回起點。

盡管只是一臺半自動設備，但操作便捷，效率很高，檢查一個工件，如一根四缸發(fā)動機的凸輪軸，包括裝卸也不到2分鐘。

目前，以磁彈法原理為基礎研制的這類新型磨削燒傷檢測儀器已經(jīng)產(chǎn)品化，在很多行業(yè)得到了成功的應用。針對不同被測工件的特征和各個用戶的需要，這類新型檢測儀器可設計、制造成不同的型式，有逐點測量的靜態(tài)方式，也有上述那種連續(xù)動態(tài)測量方式。至于儀器能探測的深度，取決于實際被檢工件材料的導電率、導磁率以及所確定的激磁頻率。儀器都配兩種激磁頻率，3～15kHz和70～200kHz。按磁彈法原理研制的這類新型儀器的檢查深度一般范圍為0.01～1.5mm，但通常工件表面磨削燒傷發(fā)生的深度是0.02～0.2mm。

國內(nèi)在這方面雖然剛剛起步，但已經(jīng)采用的場合除了上述汽車發(fā)動機行業(yè)的凸輪軸外，還有軸承行業(yè)中的套圈，顯示了相當廣闊的前景。

1)損傷的原因

(1)熱處理的影響

a)殘余奧氏體 磨削時殘余奧氏體由于砂輪磨削時產(chǎn)生的熱和壓力而轉變，同時可能伴隨出現(xiàn)表面回火和磨削裂紋。殘余奧氏體量應控制在30％以內(nèi)。

b)滲層碳濃度 滲層碳濃度過高，在滲層組織中容易形成網(wǎng)狀碳化物或過多的游離碳化物。由于這種物質(zhì)極硬，在磨削過程中可能出現(xiàn)局部過熱傾向和發(fā)生表面回火。

滲層碳濃度過高，會使輪齒表面產(chǎn)生過多的殘余奧氏體．從而導致燒傷和裂紋。因此，表面碳濃度增加，則降低了磨削性能，一般表面碳濃度應控制在0.75％-0.95％范圍以內(nèi)。

c)碳化物分布及形態(tài) 碳化物分布應均勻，粒度平均直徑不大于lμm；碳化物形態(tài)應為球狀、粉狀或細點狀沿網(wǎng)分布，不允許有網(wǎng)狀或角狀碳化物。

d)脫碳 熱處理時．表面或環(huán)境保護不當會產(chǎn)生表面氧化，這樣在齒面上就會產(chǎn)生一層薄的脫碳層，這層軟的脫碳層會引起砂輪過載或過熱，從而造成表面回火。

e)回火 在保證硬度的前提下，回火溫度盡可能高一些，回火時間盡可能長一些。這樣可以提高滲碳淬硬表面的塑性，而且使殘余應力得以平衡或降低．改善表面應力的分布狀況。這樣可以降低出現(xiàn)磨齒裂紋的機率，從而提高磨齒效率。

f)變形 應盡可能減少熱處理變形．這樣可以減小磨齒余量。若熱處理變形過大，如果磨齒操作不是在齒圈徑向圓跳動最大處開始磨削，則每次磨削在這些點上去除的磨削余量將是不正常的，從而導致燒傷及裂紋。

(2)磨削條件的影響 磨齒時砂輪的切削速度很高，砂輪與輪齒的接觸面積又很小，產(chǎn)生的熱量可能在接觸區(qū)域形成很高的溫度，從而導致磨齒損傷。

a)磨齒余量 磨齒余量過大會產(chǎn)生過多的磨削熱，從而導致磨齒損傷。應盡可能減小磨齒余量，為此必須：

①減少熱處理變形。

②淬火后按齒田精確找正，然后加工定位基準，以便齒面余量分布均勻。

③磨前采用硬質(zhì)合金滾刀半精滾齒，去除熱處理變形，b)切削規(guī)范 磨齒時產(chǎn)生的熱量大致與砂輪單位時間內(nèi)切除的金屬量成正比，因此為了避免磨齒損傷，必要時適當減少切深，降低展成進給量或縱向進給量。c)砂輪

①砂輪的選擇 滲碳鋼硬度高，砂粒易磨鈍，為了避免砂粒磨鈍而產(chǎn)生大量磨削熱，砂輪硬度宜選軟些，以便磨鈍的砂粒及時脫落，保持砂輪的自銳性。

宜選擇組織較軟的砂輪。組織較軟的砂輪氣孔多，其中可以容納切屑．避免砂輪堵塞，又可將冷卻液或空氣帶入磨削區(qū)域，從而使磨削區(qū)域溫度降低。

在保證齒面粗糙度要求的前提下，宜選擇較粗粒度的砂輪，以達到較高的去除量比率。

②砂輪的平衡及修整 砂輪必須精細地平衡，以便砂輪工作時處于良好的平衡狀態(tài)。

砂輪必須及時修整以保持其鋒利。影響砂輪修整頻次的因素很多．包括被磨材料的純度和類型、冷卻液的凈度等。修整砂輪的金剛石支座必須牢固。若金剛石表面上有0.5－0.6mm的磨損量，標志金剛石已磨鈍了，應及時更換。

③嚴格控制砂輪傳動系統(tǒng)及砂輪心軸的間隙。砂輪傳動帶松緊調(diào)整合適。

d)冷卻液 磨削上藝中，冷卻的控制是一個重要因素。

①冷卻必須有效充分，冷卻液必須噴到磨削區(qū)域；流量一般為40～45L／min，以實現(xiàn)充分冷卻；壓力一般為0.8～1.2N／mm2，以沖去粘在砂輪上的切屑；

②保持冷卻液的純凈，妥善地過濾，以清除冷卻液的切屑、磨粒等臟物；冷卻液的容器要足夠大，以免摻入過多的氣體或泡沫，③防止冷卻液的溫度急劇升高或降低，一般控制冷卻系統(tǒng)的容積和工作間的室溫，就足以控制冷卻液的溫度，然而在特殊儲況下應當使用散熱器

2)磨齒損傷的檢查

(1)可采用硝酸腐蝕法檢查燒傷。

(2)磨齒后必須檢查是否產(chǎn)生裂紋?？捎孟铝蟹椒ㄖ贿M行檢查：

a)磁粉探傷，b)熒光滲透探傷，c)著色滲透探傷。

3)磨齒損傷對承載能力的影響

齒面的燒傷和裂紋，在輪齒承受脈沖負荷時將影響其疲勞強度和使用壽命，甚至造成齒輪早期失效。

燒傷將導致齒面過早地磨損。沿齒長方向的裂紋會導致齒根疲勞斷齒，這是絕對不允許的。

沿齒高方向的裂紋會導致單方向斷裂。這種裂紋是最常見的。當裂紋深度較淺時．可采用硬質(zhì)合金滾刀將裂紋去除，再重新磨齒。當沿齒高方向和沿團長方向的裂紋同時出現(xiàn)時，可能形成網(wǎng)狀裂紋，它會導致齒面剝落．這當然是絕對不允許的。

第三篇：燒傷試題

燒傷護理試題

一、單選

1.用九分法計算成人燒傷面積，哪項是錯誤的()A． 雙臀部 5% B 頸部 3% C 雙上肢 18% D 雙足 7% E 雙小腿 17% 2．深二度燒傷的描述下列說法不正確的是

A傷及真皮層B．基底蒼白與潮紅相間C．創(chuàng)面無水泡D．痛感遲鈍E．留有疤痕 3.下列哪項是重度吸入性損傷的特點()A． 氣道梗阻、喘鳴 B． 聽診干羅音 C． 嚴重低氧血癥 D． 刺激性咳嗽 E． 以上都是

4．淺II度燒傷的深度是（）

A深至皮膚角質(zhì)層 B 達真皮深層 C 深至皮膚生發(fā)層 D 皮下組織淺層 5．一個20歲男性傷員，整個軀干前部包括會陰發(fā)生Ⅱ°燒傷，依據(jù)新九分法計算，其燒傷面積為（）

A 9% B 11% C 13% D 16% E 18% 6．燒傷病人最主要的死亡原因是（）

A 低血容量休克 B 神經(jīng)性休克 C 膿毒癥 D 消化道出血 7．燒傷的急救，下列哪一項是錯誤的（）

A 消除致傷的原因 B 用清潔衣服包扎創(chuàng)面 C預防休克 D 強酸燒傷，應用強堿中和之

8．燒傷休克補液量是否充足，簡易而重要的指標是（）A 脈搏 B 血壓 C 尿量 D 精神狀態(tài)

9．關于燒傷病人的護理，哪一項是錯誤的（）

A 病房每日進行空氣消毒 B 室溫保持在28～30℃ C成人每小時尿量應在30ML左右 D 發(fā)現(xiàn)傷面綠膿桿菌感染應及時包扎 10．火焰燒傷病人哪項急救最好（）

A 就地快速打滾撲滅火焰 B立即奔跑離開現(xiàn)場 C 立即用手撲打火焰 D 大聲呼喊，叫人幫助滅火

11．大面積燒傷病人24小時病人主要護理措施（）

A 鎮(zhèn)靜止痛 B 預防感染 C 保持呼吸道通暢 D 保證液體輸入 12 大面積燒傷病人抗休克治療常用的是（）

A平衡鹽溶液 B 碳酸氫鈉等滲鹽水 C 中分子右旋糖酐 D 低分子右旋糖酐 13．燒傷病人的護理診斷為“體液不足”，其最主要的相關因素是（）A 發(fā)熱 B 創(chuàng)面滲出 C 飲水不足 D 創(chuàng)面感染 14．燒傷病人的室內(nèi)溫度是（）

A 26~28 B 28~30 C 30~32 D 24~26 15．燒傷后休克期通常持續(xù)的時間為（）A 24小時 B 36小時 C 48小時 D 60小時

16．患兒，六歲，20kg，在家玩耍時不慎打翻開水瓶，雙下肢被開水燙傷后皮膚出現(xiàn)大水泡、皮薄，疼痛明顯，水泡破裂后創(chuàng)面為紅色。（1）該患兒的燒傷面積為（）A 20% B 40% C 46% D 70%（2）此患兒的燒傷深度為（）A Ⅰ度 B 淺Ⅱ度 C 深Ⅱ度 D．Ⅲ度（3）對于該患兒的現(xiàn)場處理不正確的是（）

A 迅速脫離熱源 B 創(chuàng)面涂抹甲紫 C 用自來水大量沖洗雙下肢 D 大量補液

二、簡答

重癥燒傷的護理原則

第四篇：燒傷學科建設

燒傷、小兒外科學科發(fā)展建議

現(xiàn)狀：

一、人員：胡啟翔，整形美容科、燒傷外科、小兒外科。發(fā)展方向：整形美容、皮膚外科、激光美容。

王志剛，燒傷外科、整形外科、傷口門診、小兒外科。發(fā)展方向：燒傷外科、整形外科、王建軍，小兒外科、燒傷外科、傷口門診。發(fā)展方向：小兒外科、燒傷外科。

劉韜，燒傷外科、傷口門診、小兒外科。發(fā)展方向：燒傷外科、傷口門診。

劉鏘，小兒外科、燒傷外科、傷口門診。發(fā)展方向：小兒外科、燒傷外科

郝朝輝，小兒外科、燒傷外科、傷口門診。發(fā)展方向：小兒外科、燒傷外科、整形外科。

孫英杰，燒傷外科、小兒外科。發(fā)展方向:燒傷外科、小兒外科

石慧，傷口門診

二、學科人員：

1、燒傷外科：⑴學科帶頭人：胡啟翔、王志剛

⑵技術骨干：王建軍、劉鏘、劉韜 ⑶住院醫(yī)師：郝朝輝、孫英杰

2、小兒外科：一般工作：胡啟翔、劉鏘、王建軍

3、整形外科：胡啟翔、王志剛

4、皮膚外科：胡啟翔、王志剛、王建軍、劉鏘

5、激光整形：胡啟翔、段風燕（護士）烏云（護士）

6、傷口門診：同燒傷外科團隊

三、學科建設：

1、燒傷外科：已經(jīng)有良好人員團隊，項目都已經(jīng)完成，初具規(guī)模，能完成本市突發(fā)燒傷事件急救，良性循環(huán)

2、小兒外科：沒有形成好的人才梯隊，缺乏過硬護理團隊、沒有小兒ICU，收人不能適應全成本核算，要發(fā)展需領導特殊支持

3、傷口門診：發(fā)展勢頭良好，感謝尹院長的大智大慧，拍板支持

4、整形美容門診：⑴整形外科、⑵美容外科、⑶皮膚外科、⑷激光整形美容

增加好的激光設備馬上即可，發(fā)展勢頭良好，加強管理，任命一位護士長，用好的制度和工作流程，下決心響應院領導號召，做好工作，讓群眾滿意、領導好評，目前為節(jié)約成本先任命一位管理人員

四、友鄰科室

1、皮膚科：皮膚常見疾病的診治→皮膚疑難重癥的診治并形成團隊→多余醫(yī)師培養(yǎng)皮膚美容、激光治療皮膚病→皮膚美容→激光美容

皮膚外科有普通外科2年以上基礎的外科醫(yī)師經(jīng)過培訓4---6年的?？朴柧殹毩⒐ぷ?，但皮膚外科效益不好。

2、眼科：做雙眼皮非法，不專研自己的業(yè)務

3、口腔科：唇裂

第五篇：超聲振動磨削技術、

超聲振動精密磨削技術的發(fā)展

1、引言

隨著科學技術的進步，金屬間化合物、工程陶瓷、石英、光學玻璃等硬脆材料以及各種增韌、增強的新型復合材料因其高硬度、耐磨損、耐高溫、化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕等優(yōu)點在航空航天、國防科技、生物工程、計算機工程等尖端領域中的應用日益廣泛；但由于這些材料的脆硬特性，傳統(tǒng)加工方法已不能滿足對這些材料零件的精密加工要求，因此有關其精密超精密磨削加工技術便成為世界各國研究的熱點。超聲振動精密磨削技術便是順應這一需要而發(fā)展起來的技術之一。

超聲振動磨削技術的基本原理為：由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電振蕩信號（一般為16～25KHz）經(jīng)超聲換能器轉換成超聲頻機械振動，超聲振動振幅由變幅桿放大后驅動工具砂輪產(chǎn)生相應頻率的振動，使刀具與工件之間形成周期性的切削。即工具砂輪在旋轉磨削的同時做高頻振動。

超聲加工技術的經(jīng)歷了從傳統(tǒng)超聲波加工到旋轉超聲波加工的發(fā)展階段，旋轉式超聲加工是在傳統(tǒng)超聲加工的工具上疊加了一個旋轉運動。這種加工用水帶走被去除的材料并冷卻工具，不需要傳統(tǒng)超聲加工中的磨料懸浮液，因此，這種方法被廣泛的運用于超聲振動磨削加工中。

2、超聲振動磨削技術發(fā)展回顧

1927 年，R.W.Wood 和 A.L.Loomis 就發(fā)表了有關超聲波加工的論文，超聲加工首次提出。

1945 年L.Balamuth 就申請了關于超聲加工的專利。世紀 50～60 年代日本學者隈部淳一郎發(fā)表了許多對振動切削進行系統(tǒng)研究的論文，提出了振動切削理論，并成功實現(xiàn)了振動磨削等加工 [8]。

1960 年左右，英國 Hawell 原子能研究中心的科學家發(fā)明了新的超聲磨削復合加工方法。超聲振動磨削加工在難加工材料和高精度零件的加工方面顯示了很大的優(yōu)越性。

1986 年日本學者石川健一受超聲電機橢圓振動特性啟發(fā)，首次提出了“橢圓振動 [6]

切

削方法”（elliptical vibration cutting）。世紀 90 年代初，日本神戶大學社本英二等人對超聲橢圓振動切削技術進行了深入研究，其最具代表性的研究成果是利用金剛石刀具采用雙激勵雙彎曲合成橢圓振動的方式對黑色金屬淬火不銹鋼進行精密車削，最小表面粗糙度可以達到 Ra0.0106um，不但解決了金剛石不能加工黑色金屬的難題，而且使這項技術達到了實用化階段。

20世紀50年代，在前蘇聯(lián)的影響下，我國進行了振動加工的初步應用研究工作，對超聲振動磨削機理進行了探索研究。

1976年，我國再次開展超聲加工的試驗研究和理論探索。

1983年，我國機械電子工業(yè)部科技司委托《機械工藝師》雜志社在西安召開了我國第一次“振動與切削專題討論會”。

1985 年前后機械電子工業(yè)部第 11 研究所研制成功超聲旋轉加工機，在玻璃、陶瓷、等硬脆材料的內(nèi)外圓磨削等加工中取得了優(yōu)異的工藝效果。

1987年北京市電加工研究所于研究成功了超硬材料超聲電火花復合拋光技術。這項發(fā)明技術是世界上首次提出并實現(xiàn)采用超聲頻調(diào)制電火花與超聲波復合的研磨、拋光加工技術。與純超聲波研磨、拋光相比，效率提高5倍以上，并節(jié)約了大量的金剛石磨料。

80年代后期，天津大學李天基等人在高速磨削的同時對磨頭施以超聲振動，提出了高效的超聲磨削復合加工方法，效率比傳統(tǒng)的超聲加工提高了6倍以上，表面質(zhì)量也有了大幅提高。

90年代后，超聲振動作為一種新型的高新技術成為了科研機構和大學院校的研究熱點，3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1超聲振動磨削技術 國外 研究現(xiàn)狀

1993年，美國堪薩斯州立大學D.Prabhakar等人提出了一種超聲旋轉加工陶瓷材料去除率的理論模型，并試驗證明了與普通磨削相同的條件下旋轉超聲加工工具具有低的切削力和相對高的材料去除率。

1996年東京大學的增澤隆久等人用超聲激振方式在結構陶瓷材料上加工出了直徑

為5μm的微孔。

1998年德國工業(yè)大學E.Uhlman、G.Spur等人在48屆CIPR年會上提出在加工表面的法向施加超聲振動，材料的去除率大大提高，并試驗證明了在提高材料去除率的同時，并不會對表層造成損傷。

1999年，德國Kaiserslautern大學的G．Warnecke指出，在磨削新型陶瓷和硬 金屬等硬脆材料時，磨削過程及結果與材料去除機理緊密相關。

美國內(nèi)布拉斯加大學和內(nèi)華達大學對Al2O3陶瓷材料微去除量精密超聲加工技術進行了研究。通過模擬陶瓷材料超聲加工的力學特性對材料去除機制進行分析，研究發(fā)現(xiàn)，低沖擊力會引起陶瓷材料結構的變化和晶粒的錯位，而高沖擊力會導致中心裂紋和凹痕。美國內(nèi)布拉斯加大學還第一次分析了Al2O3陶瓷精密超聲加工的機理、過程動力學以及發(fā)展趨勢，并詳細討論了超聲技術在陶瓷加工方面的應用情況。

巴西的研究人員對石英晶體的超聲研磨技術進行了研究，發(fā)現(xiàn)石英晶體的材料去除率取決于晶體的晶向，研磨晶粒的尺寸影響材料去除率和表面粗糙度。研究指出，加工過程中材料產(chǎn)生微裂紋是材料去除的主要原因。

日本的吳勇波等人建立了超聲振動輔助磨削的實驗裝置（裝置如圖 1-4）并研究了磨削不銹鋼內(nèi)孔時超聲振動對表面粗糙度和切削力的影響，研究發(fā)現(xiàn)，當施加 19.2KHz 超聲振動后，表面粗糙度可以減少 20％；法向力減少 65％，切向力減少 70％。

3.2超聲振動磨削技術 國內(nèi) 研究現(xiàn)狀

國內(nèi)眾多知名院校均對超聲振動加工方面進行了研究，超聲振動磨削機理的研究在這一時期取得了一系列的理論成果。

哈爾濱工業(yè)大學的吳永孝、張廣玉等人研制的超聲波振動小孔內(nèi)圓磨削系統(tǒng)在小孔磨削提高磨削效率和加工精度等方面取得了一定的成效，但其使用的磁致伸縮換能器發(fā)熱大，需要加裝制冷裝置致使其結構復雜，且超聲電能的供應采用的是碳刷集流環(huán)的傳統(tǒng)供電方式。

河北工學院的李健中等人對超聲振動磨削的材料去除機理、表面創(chuàng)成機理、表面粗糙度等進行了一系列的研究。利用自行研制的超聲振動磨削裝置使砂輪磨削的同時作軸向超聲振動，通過試驗得知，由于高頻振動，砂輪不易堵塞，保持磨粒鋒利性，提高了

磨削效率；磨削表面形成網(wǎng)狀結構，加工表面質(zhì)量較好。

1998 年前后兵器工業(yè)第五二研究所楊繼先、張永宏等人通過對外圓磨床的改造進行了超聲振動內(nèi)圓磨削試驗研究，驗證了超聲振動內(nèi)圓磨削可明顯地提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削產(chǎn)生的表面裂紋和崩坑的效果，提高磨削圓度。

1999年上海交通大學趙波等利用自行研制的超聲振動珩磨機床對工程陶瓷發(fā)動機缸套類零件進行了超聲振動磨削試驗研究．加工表面微裂紋大幅度減少，加工效率和加工表面質(zhì)量均得糾很大提高，加工工具耐用度比普通磨削提高至少3倍。

2000 年前后，天津大學于思遠、劉殿通、李天基等人 [12] 對各種先進陶瓷小孔加工進行了系統(tǒng)研究，采用無冷壓電陶瓷換能器制開發(fā)了一臺陶瓷小孔超聲波磨削加工機床，在工程陶瓷小孔磨削時對磨頭施以超聲振動，提出了高效的超聲磨削復合加工方法，效率比傳統(tǒng)的超聲加工提高 6 倍以上，表面質(zhì)量也有大幅度提高。

南京航空航天大學對硬脆金屬材料的超聲電解復合加工工藝進行了實驗研究。結果表明，該復合加工方法使加工速度、精度及表面質(zhì)量較單一加工工藝有顯著改善

東北大學龐楠研究了新型陶瓷材料的超聲波復合磨削加工中砂輪堵塞及自銳性分析，砂輪修整方法及最佳砂輪修整程度的分析，提出超聲振動磨削的最佳工藝參數(shù)[11]。

上海交通大學吳雁在陶瓷材料的超聲加工方面進行了深入研究，研究了二維超聲振動磨削陶瓷材料的脆-塑性轉變機理、塑性去除機理、高效去除機理等相關的超聲磨削機理，提出了微-納米復合陶瓷二維超聲振動表面變質(zhì)層結構模型以及精密磨削復合陶瓷材料是塑性變形為主的去除方式,并且還進行了納米復相陶瓷超聲振動表面微觀特性的研究，提出了在特定的磨削條件下，陶瓷材料納米增韌改性和二維超聲振動磨削技術相結合，可實現(xiàn)以非彈性變形為主要去除機理的超精密磨削表面[12][13]。

河南理工大學閆艷燕等進行了陶瓷材料的超聲磨削機理和試驗研究，分析了陶瓷材料二維超聲振動研磨、磨削的去除機理和磨削表面創(chuàng)成機理以及硬脆材料的表面形成和破碎狀況，并建立了相關的數(shù)學模型，得出了陶瓷材料脆—塑性轉化的臨界公式，以及超聲磨削提高陶瓷材料表面質(zhì)量的相關結論[15][16]。

山東大學張洪麗、張建華等研究了工件沿砂輪軸向、徑向、切向三種超聲振動條件下的磨削特性，分析了三種情況下的運動學、磨削力、材料去除機理及表面加工質(zhì)量，建立了三種加工方式下的表面粗糙度的計算模型，并進行了實驗研究。

北京航空航天大學和哈爾濱工業(yè)大學將超聲振動引入普通聚晶金剛石(PCD)的研磨

[14]

加工，顯著地提高了研磨效率，并在分析PCD材料的微觀結構和去除機理的基礎上，對PCD超聲振動研磨機理進行了深入研究。研究指出，研磨軌跡的增長和超聲振動脈沖力的作用是提高研磨效率的根本原因。

本人及團隊在超聲振動內(nèi)圓磨削加工技術上取得了新的突破，通過在普通內(nèi)圓磨削機床上添加超聲振動內(nèi)圓磨削磨頭即可以實現(xiàn)超聲內(nèi)圓磨削，結構簡單、成本低廉，并且采用了新型的回轉式非接觸超聲波電能傳輸方式，解決了一直以來困擾眾多學者的碳刷、集流環(huán)電能傳輸方式中存在的問題，并申請了一項有關非接觸超聲波電能傳輸?shù)膶嵱眯滦蛧覍＠?/p>

3.3超聲振動磨削裝置的研究進展

超聲振動系統(tǒng)由換能器、變幅桿和工具頭等部分組成，是超聲設備的核心部分。超聲振動磨削系統(tǒng)通常采用一維縱向（軸向）振動方式，并按“全調(diào)諧”方式工作。但近年來，隨著超聲技術基礎研究的發(fā)展和在不同領域實際應用的特殊需要，對超聲振動系統(tǒng)的工作方式和設計計算、振動方式及其應用研究都取得了新的進展，二維超聲振動磨削系統(tǒng)也得到了研究和應用。

超聲振動磨削系統(tǒng)依據(jù)換能器的振動方式可以分為兩大類，單方向激勵超聲振動磨削系統(tǒng)和復合振動磨削系統(tǒng)。

日本研究成功一種半波長彎曲振動系統(tǒng)，其切削刀具安裝在半波長換能振動系統(tǒng)細端，該振動系統(tǒng)換能器的壓電陶瓷片采用半圓形，上下各兩片，組成上下兩個半圓形壓電換能器(壓電振子)，其特點是小型化，結構簡單，剛性增強。

日本還研制成一種新型“縱-彎”型振動系統(tǒng)，并已在手持式超聲復合振動研磨機上成功應用。該系統(tǒng)壓電換能器也采用半圓形壓電陶瓷片產(chǎn)生“縱-彎”型復合振動。

1994年日本多賀電氣株式會社采用“縱一彎”型超聲復合振動系統(tǒng)制成研磨機，用于放電加工后的模具溝槽側壁研磨拋光。研磨工具做縱向振動和彎曲振動。研究結果表明，彎曲振動方向不同，可獲得不同的研磨效果。

哈爾濱工業(yè)大學的吳永孝、張廣玉等人研制的超聲波振動小孔內(nèi)圓磨削系統(tǒng)，在小

[8]

孔磨削提高磨削效率和加工精度等方面取得了一定的成效，所用磁致伸縮換能器發(fā)熱大，采用了加裝制冷裝置的方法解決冷卻問題，但致使其結構復雜。

1996 年前后華北工學院辛志杰、劉剛通過對超聲振動內(nèi)圓磨削機理的探討，研制了一套超聲內(nèi)圓磨削裝置，在改善工件表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和內(nèi)圓磨削系統(tǒng)結構設計上有了新的突破。

1997年英國研制了硬脆材料納米磨削中心，可實現(xiàn)硬脆材料超聲納米表面加工；日本UNNO海野邦昭分別進行了工程陶瓷超聲磨削的研究。多項研究結果表明：超聲磨削陶瓷材料的加工效率可提高近一倍；當工具與工件上同時施加超聲振動時，加工效率可提高2—3倍。

1997 年前后西北工業(yè)大學史興寬等人研制了一種超聲內(nèi)圓磨削裝置，此裝置較專用超聲磨床主軸系統(tǒng)結構簡單，但因發(fā)熱大而使用了冷卻裝置，這就使此超聲磨頭的結構顯得復雜，雖然加工效率和加工質(zhì)量有一定的提高，但其復雜的結構不利于推廣使用。

2002年弗勞恩霍夫生產(chǎn)技術研究院研制出了新型超聲研磨設備DMS 50，采用該設備對超聲輔助磨削過程進行了技術性分析。并且，國外已研究出先進的超聲振動主軸，其轉速可達4000r／min至30，000r／min?？梢詫崿F(xiàn)加工過程中砂輪的振動，并使其轉速達到傳統(tǒng)磨削工藝的水平。

德國 Fraunhofer 研究中心和布萊梅大學精密工程中心采用非圓周對稱結構在單縱振激勵的條件下產(chǎn)生了 10:1 的橢圓振動，提高了刀具壽命，也保證了加工精度。另外新加坡制造技術研究所仿照德國研究人員的結構也制作除了超聲橢圓振動切削不銹鋼的裝置。

天津大學于思遠、劉殿通等人對各種先進陶瓷小孔加工進行了系統(tǒng)研究，采用無冷壓電陶瓷換能器研制了一臺陶瓷小孔超聲波磨削加工機床，在工程陶瓷小孔磨削時對磨頭施以超聲振動，提出了高效的超聲磨削復合加工方法，效率比傳統(tǒng)的超聲加工提高6倍以上，表面質(zhì)量也有大幅度提高[23]。

南京航空航天大學楊衛(wèi)平、徐家文設計了用于加工三維型面的超聲磨削裝置，推導了用于數(shù)控加工的超聲磨削裝置變幅桿設計的數(shù)學模型，此裝置采用電機直連進行旋轉，電信號傳輸采用碳刷集流環(huán)的傳輸方式。

河南工業(yè)大學機電工程學院李華、殷振等人設計了超聲波橢圓振動內(nèi)圓磨削磨頭，[24]

并在超聲振動內(nèi)圓磨削系統(tǒng)中采用了新型的回轉式非接觸超聲波電能傳輸方式，解決了碳刷、集流環(huán)電能傳輸方式中存在的問題 [25]。

德國 DMG 公司和日本馬扎克公司將超聲振動頭安裝在加工中心上，進行了零件異形溝槽加工、內(nèi)外圓磨削、平面磨削加工、以及導電陶瓷材料的超聲振動磨削研究，取得良好效果，并已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)應用。

在第八屆中國國際機床展覽會(CIMT2003)上，德國DMG公司展出了其新產(chǎn)品DMS35Ultrasonic超聲振動加工機床，該機床主軸轉速3 000～4 0000 r/min，特別適合加工陶瓷、玻璃、硅等硬脆材料。與傳統(tǒng)加工方式相比，生產(chǎn)效率提高5倍，加工表面粗糙度Ra＜0.2μm，可加工0.3 mm精密小孔，堪稱硬脆材料加工設備性能的新飛躍。

圖 1-2 德國 DMG 超聲振動加工中心 圖 1-3 德國 DMG 超聲振動加工中心刀具

4、超聲加工技術的發(fā)展趨勢和未來展望

隨著傳統(tǒng)加工技術和高新技術的發(fā)展，超聲振動切削技術的應用日益廣泛，振動切削研究日趨深入，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)研制和采用新的刀具材料

在現(xiàn)代制造業(yè)中，鈦合金、純鎢、鎳基高溫合金等難加工材料所使用的范圍越來越大，對機械零件加工質(zhì)量的要求越來越高。為了更好地發(fā)揮刀具的效能，除了選用合適的刀具幾何參數(shù)外，在振動切削中，人們將更多的注意力轉為對刀具材料的開發(fā)與研究上，其中天然金剛石、人造金剛石和超細晶粒的硬質(zhì)合金材料的研究和應用為主要方向。

(2)高效穩(wěn)定超聲振動系統(tǒng)研究

現(xiàn)有的實驗及實用振動切削加工系統(tǒng)輸出功率尚小、能耗高，因此，期待實用的大功率振動切削系統(tǒng)早日問世。到目前為止，輸出能量為4 kW的振動切削系統(tǒng)已研制出來并投產(chǎn)使用。在日本，超聲振動切削裝置通?？奢敵龉β? kW，切削深度為0.01～0.06 mm。

(3)超聲橢圓振動切削的研究與推廣

超聲波橢圓振動切削已受到國際學術界和企業(yè)界的重視。美國、英國、德國和新加波等國的大學以及國內(nèi)的北京航空航天大學和上海交通大學已開始這方面的研究工作。日本企業(yè)界如日立、多賀和Towa公司等已開始這方面的實用化研究。但是，超聲波橢圓振動切削在理論和應用方面還有許多工作要做。尤其是對硬脆性材料的超精密切削加工、微細部位和微細模具的超精密切削加工等方面還需要進一步研究。

(4）微細超聲加工技術

以微機械為代表的微細制造是現(xiàn)代制造技術中的一個重要組成部分，晶體硅、光學玻璃、工程陶瓷等硬脆材料在微機械中的廣泛應用，使硬脆材料的高精度三維微細加工技術成為世界各國制造業(yè)的一個重要研究課題。目前可適用于硬脆材料加工的手段主要有光刻加工、電火花加工、激光加工、超聲加工等特種加工技術。超聲加工與電火花加工、電解加工、激光加工等技術相比，既不依賴于材料的導電性又沒有熱物理作用，與光刻加工相比又可加工高深寬比三維形狀，這決定了超聲加工技術在陶瓷、半導體硅等非金屬硬脆材料加工方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。

隨著東京大學生產(chǎn)技術研究所增澤研究室對微細工具的成功制作及微細工具裝夾、工具回轉精度等問題的合理解決，采用工件加振的工作方式在工程陶瓷材料上加工出了直徑最小為5μm的微孔，從而使超聲加工作為微細加工技術成為可能。

超聲加工技術在不斷完善之中，正向著高精度、微細化發(fā)展，微細超聲加工技術有望成為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術的有力補充。

超聲加工技術的發(fā)展及其取得的應用成果是可喜的。

展望未來，超聲加工技術的發(fā)展前景是美好的。

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圖 1-5 超聲橢圓振動切削出的鏡面試件

當前普通磨削的加工精度大于1μm，表面粗糙度為Ra 0.16~1.25μm；精密磨削技術是指被加工零件加工精度達到1~0.5μm，表面粗糙度為Ra 0.04~0.16μm的加工技術。主要靠對砂輪的精細修整。超精密磨削的加工精度小于0.5~0.1μm，表面粗糙度Ra0.01~0.04μm。使用金剛石或CBN砂輪。適合于合金鋼、陶瓷等硬脆材料的加工；用磨具進行磨削和用磨粒進行研磨和拋光時實現(xiàn)精密超精密磨削的主要途徑。