史上最全的磨床加工問題解決方案

2017-07-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一、影響磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施

(1)與磨削砂輪有關(guān)的因素。主要是砂輪的粒度、硬度以及對砂輪的修整等。

砂輪的粒度越細,則砂輪單位面積上的磨粒數(shù)越多,磨削表面的刻痕越細,表面粗糙度值越小。但粒度過細,砂輪易堵塞,使表面粗糙度值增大,同時還易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。

砂輪的硬度是指磨粒受磨削力后從砂輪上脫落的難易程度。砂輪太硬,磨粒磨損后還不能脫落,使工件表面受到強烈的摩擦和擠壓,增加了塑性變形,表面粗糙度值增大,同時還容易引起燒傷;砂輪太軟,磨粒易脫落,磨削作用減弱,也會增大表面粗糙度值,所以要選合適的砂輪硬度。

砂輪的修整質(zhì)量與所用修整工具、修整砂輪的縱向進給量等有密切關(guān)系。砂輪的修整是用金剛石除去砂輪外層已鈍化的磨粒,使磨粒切削刃鋒利,降低磨削表面的表面粗糙度值。另外,修整砂輪的縱向進給量越小,修出的砂輪上的切削微刃越多,等高性越好,從而獲得較小的表面粗糙度值。

(2)工件材質(zhì)有關(guān)的因素。包括材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性等。

工件材料的硬度、塑性、導(dǎo)熱性對表面粗糙度有顯著影響。鋁、銅合金等軟材料易堵塞砂輪,比較難磨。塑性大、導(dǎo)熱性差的耐熱合金易使砂粒早期崩落,導(dǎo)致磨削表面粗糙度值增大。

(3)加工條件有關(guān)的因素。包括磨削用量、冷卻條件及工藝系統(tǒng)的精度與抗振性等。

磨削用量有砂輪速度、工件速度、磨削深度和縱向進給量等。提高砂輪速度,就可能使表層金屬塑性變形的傳播速度跟不上磨削速度,材料來不及變形,從而使磨削表面的表面粗糙度值降低示。工件速度增加,塑性變形增加,表面粗糙度值增大。磨削深度和縱向進給量越大,塑性變形越大,從而增大了表面粗糙度值。砂輪磨削時溫度高,熱的作用占主導(dǎo)地位,因此切削液的作用十分重要。采用切削液可以降低磨削區(qū)溫度,減少燒傷,沖去落的砂粒和切屑,以免劃傷工件,從而降低表面粗糙度值。但必須選擇適當?shù)睦鋮s方法和切削液。

此外,對于外圓磨床、內(nèi)圓磨床和平面磨床,其機床砂輪的主軸精度、進給系統(tǒng)的精度和平穩(wěn)性、整個機床的剛度和抗振性等,都和表面粗糙度有密切關(guān)系。

以上對影響表面粗糙度的因素作了分析。如何減小加工表面的表面粗糙度值,除了從上述幾個方面考慮采取措施外,還可從加工方法上著手改善,如用研磨、珩磨、超精加工、拋光等。

二、砂輪的修整技巧

修銳是一個將超硬磨粒砂輪的磨粒修磨鋒利的處理過程。在這一過程中,需往除磨粒間的結(jié)合劑和磨鈍的砂輪磨粒,使具有很強磨削性能的砂輪磨粒突出結(jié)合劑之外,形成銳利的切削刃。修銳也必須從砂輪表面的氣孔中,往除微小的材料,防止作用于砂輪上的磨削力增大,砂輪上的磨削力增大,將會引起振動和造成零件表面燒傷。

沒有適當?shù)男掬J,即使是最好的砂輪也不可能獲得加工零件的高質(zhì)量和尺寸一致性。實際上,當你投資了高質(zhì)量的砂輪,為了獲得高的磨削性能,很好地修整它們就顯得非常重要。

整形可以說是砂輪預(yù)備工作的一部分,它與普通砂輪的修銳同時進行。對于超硬磨料砂輪,兩道工序是分開進行的,首先對砂輪進行整形。在使用超硬磨料砂輪磨削中,整形是使用整形工具或滾輪進行,修銳經(jīng)常是使用一個陶瓷結(jié)合劑的修整棒,在整形完成后,對砂輪進行修銳處理。

在砂輪包括整形與修銳的修整之前,保證主軸軸承在一定的溫度下(如通常的砂輪磨削狀態(tài))是很重要的。這樣可避免損傷零件幾何外形以及砂輪和修整工具的非正常磨損。對于修整用的工具必須小心處理,由于它一般由質(zhì)硬、耐磨但又很脆的金剛石材料制成,且對因稍微碰撞、受力引起微小裂紋和破碎都非常敏感。

由于金剛石整形器本身就是一把刀具,需保持非常鋒利。使用一個磨鈍了的修整工具來修整砂輪表面,會使砂輪變鈍。為了保持一個高質(zhì)量和鋒利的金剛石修整工具,每隔一定時間,需要1/8圈地旋轉(zhuǎn)單點或帶錐尖的修整工具。旋轉(zhuǎn)次數(shù)可根據(jù)修整情況決定,根據(jù)經(jīng)驗,最少天天旋轉(zhuǎn)一次。對于鑿子頭和成型的修整工具,一般需在它們磨鈍前180°地旋轉(zhuǎn)一次。

大多數(shù)外圓磨床是將零件和砂輪置于一個水平線上。零件外圓的最高點與砂輪外圓的最高點稱為零件/砂輪接觸點,金剛石修整工具應(yīng)盡可能地在接近零件/砂輪接觸點處修整砂輪。對于內(nèi)圓磨床用砂輪,將金剛石修整工具接近砂輪外圓的最高點(即磨孔時零件/砂輪接觸點)進行修整,這一點更為重要。

采取微量修整

為減少修整時間,好象總存在一種想選擇大些修除深度的誘惑。這是一種極其錯誤的想法。必須選擇最合適的修除深度對砂輪進行修整。選擇太大的修除深度,會產(chǎn)生高的切削溫度,減少修整器的使用壽命,還會將有用的砂輪層切除。終極結(jié)果是使修整器和砂輪兩者受損,適得其反。最佳的修整量為經(jīng)幾次修除后,既能恢復(fù)砂輪的幾何外形,又能恰好產(chǎn)生出良好的磨削鋒刃為準則。使用單點修整工具,應(yīng)以10-15o的軸心線傾斜角接觸砂輪的直徑方向。這樣將使單點修整工具在定期轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生一個削尖的作用。以多點接觸的修整工具不需要傾斜這一角度。改為用修整工具的整個端面與砂輪表面接觸。

橫向移動速度是修整工具在修整中通過砂輪表面的速度。它對加工零件要求的表面粗糙度和金屬切削率都起有關(guān)鍵的作用。橫向移動速度太慢,將會堵塞砂輪,損害零件的表面粗糙度和金屬切削率。太慢的橫向移動速度還可以引起砂輪振動和燒傷零件表面。均勻較快的橫向移動速度能修整出好的砂輪表面,進步砂輪的磨削性能,增加磨削效率,降低零件表面粗糙度。>前沿數(shù)控技術(shù)內(nèi)容精彩,值得關(guān)注。

保持冷卻

適當?shù)厥褂美鋮s液,能加快修整速度和進步修整效率。根據(jù)經(jīng)驗,選用一股3/8英寸直徑的冷卻液,能夠從修整器上排除大量熱量,延長修整器的使用壽命。當金剛石修整工具通過砂輪時,安裝一個冷卻液噴管,布滿整個砂輪表面或不斷地加注冷卻液到金剛石修整工具。當修整工具與砂輪接觸開始修整后,決不答應(yīng)修整工具,從冷卻液中退出。否則會使金剛石修整工具,在冷、熱的極端溫度變化下,產(chǎn)生裂紋或破裂。

使用過濾器對冷卻液進行高精度過濾,能避免污垢或切屑在冷卻液中的多次循環(huán)。被污染的冷卻液能夠使砂輪很快磨損,增加砂輪的修整次數(shù)。只有在干式磨削時(只有在這種情況下,可以中斷對金剛石修整工具的冷卻),才對砂輪采取干式修整。在天天放工前,關(guān)掉冷卻液后,讓砂輪空轉(zhuǎn)幾分鐘。這樣可以防止砂輪破裂。

振動是修整的大敵

在砂輪修整中,有效地減小振動,避免在砂輪表面留下修整痕跡、碰撞和損壞修整工具等,是至關(guān)重要的。這意味著還必須保持砂輪平衡,這是砂輪本身的結(jié)構(gòu)特點所決定的。密度的不均勻和整個砂輪幾何外形的好壞,都會影響一個砂輪的固有平衡。因此選擇一個高質(zhì)量的砂輪也是很重要的。假如是一個高質(zhì)量的砂輪,只需妥當?shù)陌惭b即能保持砂輪很好的平衡。按照砂輪制造商的出廠說明,砂輪上標有一個向上箭頭,它表明砂輪經(jīng)粗平衡后的輕端方位。然后用戶可以根椐箭頭指示,留意修整砂輪,使其達到動態(tài)平衡。冷卻液均勻地加注,有時也能幫助砂輪保持平衡。

為了進一步地避免振動,需保證修整工具牢固地夾緊在夾座上和保持最小的懸垂量,以保證修整工具有足夠的剛性。假如金剛石工具沒有牢固夾緊,就會引起振動、產(chǎn)生噪音,在零件表面產(chǎn)生波紋,拉傷零件表面和損壞修整工具。

一個超硬磨粒砂輪在開始磨削前,必須進行整形與修銳。遵循本文介紹的經(jīng)驗,將幫助你的砂輪產(chǎn)生出最隹的磨削效果。

三、磨床精度對工件的加工精度的影響

磨床的幾何精度、剛度、熱變形、運動穩(wěn)定性和抗振性等,將對工件的加工精度直接產(chǎn)生影響。

(1)磨床的幾何精度,是指不承受負荷的情況下,各部件的運動精度和相互位置精度。把機床制造得絕對精確是不可能的,總有不可避免或多或少的誤差存在。這種誤差將在工件加工時不同程度反映到工件上來,而影響其工件的加工精度。一般有主軸的徑向跳動和軸向竄動,工作臺等運動部件移動的直線度,工作部件的相互位置誤差和傳動誤差等。

砂輪主軸的徑向跳動和軸向竄動及磨床頭架運動誤差大,不僅影響磨削后的工件表面粗糙度,還會使工件產(chǎn)生圓度和端面跳動,造成磨削過程中火花不均勻。工作臺移動在垂直面不垂直時,在內(nèi)、外圓磨床上,影響工件母線的直線性,在平面磨床磨削平面,造成工件平面度誤差大。外圓磨床的砂輪主軸軸中心線和內(nèi)圓磨床砂輪軸軸中心線與工件頭架軸中心線不等高,在磨削內(nèi)、外錐體時,工件母線是雙曲線。砂輪主軸軸中心線對工作臺移動方向不平行,影響磨削后的工件端面平直度。磨床的傳動誤差,對螺紋磨削和齒輪磨削的加工精度影響很大。

(2)磨床的剛度。它是指磨床承受外力(磨削力)時,其部件抵抗變形的能力。也即是在同樣的磨削力的情況下,部件變形越小,表示剛度越大。反之,部件變形大,表示此部件剛度就小。這些變形的大小,破壞了磨床靜態(tài)的原始幾何精度,將引起工件的加工誤差的大小。所以剛度好的機床,工件的加工精度高。

(3)熱變形。磨床內(nèi)部的熱源分布不均勻,各個部位在運動中產(chǎn)生的熱量多少也不同,外界熱源對機床各部位的影響也不一樣,零部件因材料不同的熱膨脹系數(shù)也不相同,造成機床各部分不同的微量變形,使機床原始幾何精度下降,而影響工件的加工精度。所以精密磨床最好安裝在恒溫室使用,以防止溫度的變化對機床和工件的精度產(chǎn)生影響。

(4)磨床運動部件爬行。磨床工作臺砂輪架等運動部件在作微量周期進給或低速連續(xù)移動時,出現(xiàn)運動不均勻的現(xiàn)象,通稱為爬行。當磨床有這種現(xiàn)象發(fā)生時,使磨削過程中的進給不均勻,而影響工件磨削表面粗糙度。>前沿數(shù)控技術(shù)內(nèi)容精彩,值得關(guān)注。

(5)磨床的振動。磨床在磨削過程中產(chǎn)生振動,使砂輪和工件問相對位置發(fā)生周期性的變動,使工件表面產(chǎn)生振紋,嚴重影響加工質(zhì)量和精度。

要提高磨削后的工件精度,除努力消除上述因素的影響外,還必須注意工件加工過程中定位基準的合理選擇、裝夾方法、砂輪的選擇與正確修理、合理選擇磨削用量和工藝方法。

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