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        行業資訊

        高速研磨拋光機磨削技術的應用

        作者: 發布時間:2022-04-11 21:32:29點擊:20712

        信息摘要:

        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量,是當今磨削技術最重要的發展方向之一。
          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%),從而使工藝系統的變形減少。加之超高速磨削的激振頻率遠高於工藝系統的固有頻率,不會引起共振。其共同結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)砂輪的更廣泛應用,并對磨削機理進行了更深入的研究,發現在高磨除率條件下,隨著砂輪線速度Vs的增大,磨削力在Vs=100m/s前後的某個區間出現陡降,這一趨勢隨著磨除率的進一步增大還將繼續,工件表面溫度也隨之出現回落。這也就是說,在越過產生熱損傷的磨削用量區之后,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生,從而為發展超高速磨削和高效深磨奠定了理論基礎。
        高速研磨拋光機雖未規定嚴格界限,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勢:
          磨削效率高,砂輪損耗小
          磨削速度愈高,單位時間內參予切削的磨粒數愈多,磨除的磨屑增多,且工件進給速度應與砂輪線速度的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,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,不僅不易發生表面燒傷,而且表面殘余應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,因此工業發達都在競相發展,其中尤以德、日、美發展較快。據報道,德國Aachen工業大學已完成砂輪線速度Vs=420m/s的實驗,現正進行目標為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的Vs=210m/s的超高速磨床已付諸工業實際應用。美國EdgetekMachine公司生產的使用單層CBN砂輪的超高速磨床也較有名。在CIMT2002上,中國湖南大學展出了數控高速凸輪磨床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),則是把高轉速的CBN砂輪應用於高切除率的緩進給磨削,從而產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。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鍵技術
          高速研磨拋光機的磨削加工的工藝系統是“磨床—工件—磨具”,自然超高速磨削的關鍵技術也離不開磨床、砂輪、磨削工藝和磨削液?!∪毡矩S田工機幾年前推出的超高速數控外圓磨床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,工件轉數1100r/min,加工余量△=0.1225mm。所得到的加工結果是: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象的本質,同時還要進行不同工件材料和磨削條件的工藝參數優化研究,相應建立超高速磨削數據庫,以加速其應用步伐。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境。


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