磨削液高速磨削技術(shù).

(1)速磨削砂輪技術(shù).

高速速磨削砂輪應(yīng)具有好的性、高的動(dòng)平衡精度、抗裂性、良好的阻尼特性、高的剛度和良好的導(dǎo)熱性,而且其機(jī)械強(qiáng)度能承受高速速磨削時(shí)的切削力等.高速速磨削時(shí)砂輪主軸高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力會(huì)導(dǎo)致普通砂輪迅速破碎,因此采用基體本身的機(jī)械強(qiáng)度、基體和磨粒之間的結(jié)合強(qiáng)度均的砂輪.

速砂輪中間是一個(gè)材料的基體圓盤,大部分實(shí)用超硬磨料砂輪基體為鋁或鋼.在基體周圍粘覆一薄層磨料.粘覆磨料使用的結(jié)合劑有樹脂、金屬和電鍍3種,其中以單層電鍍用的.這是因?yàn)樗恼辰Y(jié)強(qiáng)度高,易于做出復(fù)雜的形狀,使用中不需要修整,而且基體可以重復(fù)使用.近幾年,美國(guó)諾頓(NOrton)公司還使用銅焊接法替代電鍍研制出砂輪的磨粒突出比已達(dá)到70%~80%,結(jié)合劑抗拉強(qiáng)度超過(guò)了1533N/mm2,獲得更大的結(jié)合劑強(qiáng)度和容屑空間

高速速砂輪可以使用剛玉、碳化硅、CBN、金剛石磨料.結(jié)合劑可以用陶瓷、樹脂或金屬結(jié)合劑等.樹脂結(jié)合劑的剛玉、碳化硅、立方氮化硼磨料的砂輪,使用速度可達(dá)125m/s.單層電鍍CBN砂輪的使用速度可達(dá)250m/s,試驗(yàn)中已達(dá)340m/s.陶瓷結(jié)合劑砂輪磨削速度可達(dá)200m/s.同其他類型的砂輪相比,陶瓷結(jié)合劑砂輪易于修整.與高密度的樹脂和金屬結(jié)合劑砂輪相比,陶瓷結(jié)合劑砂輪可以通過(guò)變化生產(chǎn)工藝獲得大范圍的氣孔率.結(jié)構(gòu)擁有40%的氣孔率.陶瓷結(jié)合劑砂輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使得修整后容屑空間大,修銳簡(jiǎn)單,甚至在許多應(yīng)用情況可以不修銳.

在高速磨削中,一種新型的微晶氧化鋁磨粒即SG(SeededGel)磨粒已經(jīng)引起人們的高度注意,SG磨粒不具有高的硬度而且還具有良好的韌性,它的能力介于剛玉和CBN磨粒之間,由于SG磨粒在磨削中,輔助切削刃本身能發(fā)生自銳,所以磨削力和磨削區(qū)產(chǎn)生的熱量明顯降低,同時(shí)也減少了砂輪的磨損,從而提高材料的去除率和砂輪的修整間隔時(shí)間,SG磨粒和CBN磨粒相比不成本低,而且對(duì)磨削機(jī)床沒(méi)有任何的要求,砂輪的修整也和傳統(tǒng)磨粒砂輪的修整方法相同.在砂輪速度為125m/s磨削回火鋼的試驗(yàn)中比材料去除率已達(dá)100mm/(mm﹒s).

此外,還要充分考慮砂輪與主軸連接的性.開發(fā)、高剛度和良好的動(dòng)平衡性能的砂輪與主軸的連接方式很.為了砂輪在整個(gè)使用壽命中保持鋒利,砂輪的結(jié)構(gòu)需有利于磨粒分裂,優(yōu)化磨粒的空間分布.對(duì)于某些高速磨削,不但要有高的磨削效率,而且還要有高的磨削質(zhì)量,為此對(duì)砂輪應(yīng)有一套完善的修整技術(shù).

(2)速磨床主軸及其軸承技術(shù)

速磨削用主軸單元的性能在很大程度上決定了速磨床所能達(dá)到的磨削速度限,因而,為實(shí)現(xiàn)高速速磨削,砂輪驅(qū)動(dòng)和軸承轉(zhuǎn)速往往要求很高.主軸的高速化要求的剛度,回轉(zhuǎn)精度高,熱穩(wěn)定性好,,功耗低,壽命長(zhǎng)等.要滿足這些要求,主軸的制造及動(dòng)平衡,主軸的支撐(軸承),主軸系統(tǒng)的潤(rùn)滑和冷卻,系統(tǒng)的剛性等是很重要的.為減少由于磨削速度的提高而增加的動(dòng)態(tài)力,要求砂輪主軸及主軸電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確,且振動(dòng).

速磨削的砂輪主軸轉(zhuǎn)速一般在10000r/min以上,所傳遞的磨削功率通常為幾十千瓦,因此要求主軸軸承的轉(zhuǎn)速特征值非常高,還具有很高的回轉(zhuǎn)精度和剛度,以砂輪圓周上的磨粒能均勻地參加切削,并能抵御速回轉(zhuǎn)時(shí)不平衡質(zhì)量造成的振動(dòng).

主軸軸承可采用陶瓷滾動(dòng)軸承、磁浮軸承、空氣靜承或液體動(dòng)靜承等.陶瓷球軸承具有重量輕、熱膨脹系數(shù)小、硬度高、、高溫時(shí)尺寸穩(wěn)定、耐腐蝕、壽命高、彈性模量高等優(yōu)點(diǎn).其缺點(diǎn)是制造難度大,成本高,對(duì)拉伸應(yīng)力和缺口應(yīng)力較敏感.磁浮軸承的表面速度可達(dá)200m/s,可能成為未來(lái)速主軸軸承的一種選擇.目前磁浮軸承存在的主要問(wèn)題是剛度與負(fù)荷容量低,所用磁鐵與回轉(zhuǎn)體的尺寸相比過(guò)大,價(jià)格昂貴.空氣靜承具有回轉(zhuǎn)精度高,沒(méi)有振動(dòng),摩擦阻力小,經(jīng)久耐用,可以高速回轉(zhuǎn)等特點(diǎn).用于高速、輕載和超精密的場(chǎng)合.液體動(dòng)靜承,無(wú)負(fù)載時(shí)動(dòng)力損失太大,主要用于低速重載主軸.

高速速磨削的另一個(gè)特點(diǎn)是其主軸的無(wú)功功率損失隨轉(zhuǎn)速的增大而呈非線性增長(zhǎng).例如,將磨削速度由80m/s增大至180m/s時(shí),主軸的無(wú)功功率會(huì)由不足20%升高至90%以上.高速范圍內(nèi)電機(jī)以恒功率方式工作,主軸轉(zhuǎn)速增大時(shí)其輸出轉(zhuǎn)矩減小,無(wú)功功率的升高將導(dǎo)致磨削轉(zhuǎn)矩減小.因此,在增大主軸轉(zhuǎn)速時(shí)考慮降低無(wú)功功率損失,以主軸有的轉(zhuǎn)矩用于磨削.

(4)磨削液及其供給技術(shù)

磨削表面質(zhì)量、工件精度和砂輪的磨損在很大程度上受磨削熱的影響.盡管人們開發(fā)了液氮冷卻、噴氣冷卻、微量潤(rùn)滑和干切削等,但磨削液仍然是不可能完全被取代的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì).磨削液分為兩大類:油基磨削液和水基磨削液(包括乳化液).油基磨削液潤(rùn)滑性水基磨削液,但水基磨削液冷卻效果好.

高速磨削時(shí),氣流屏障阻礙了磨削液有效地進(jìn)入磨削區(qū),還可能存在薄膜沸騰的影響.因此,采用恰當(dāng)?shù)淖⑷敕椒?增加磨削液進(jìn)入磨削區(qū)的有效部分,提高冷卻和潤(rùn)滑效果,對(duì)于工件質(zhì)量,減少砂輪磨損,重要.常用的磨削液注入方法有:手工供液法和澆注法、高壓法、空氣擋板輔助截?cái)鄽饬鞣?、砂輪?nèi)冷卻法、利用開槽砂輪法等.在速條件下,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)磨削區(qū)的冷卻,沖走切屑,磨削液的噴注有大的動(dòng)量,以沖破砂輪周圍的高速氣流,使磨削液抵達(dá)磨削區(qū).故與普通磨削相比,磨削液的流量、壓力均成加.此外,為了速磨削的表面質(zhì)量,提高磨削液的利用率,減少磨削液中殘留雜質(zhì)對(duì)質(zhì)量及機(jī)床系統(tǒng)的不良影響,采用一套高過(guò)濾精度的磨削液過(guò)濾系統(tǒng).從噴嘴噴注在砂輪上的磨削液,會(huì)在強(qiáng)大離心力作用下形成嚴(yán)重的油霧.所以速磨床還要把磨削區(qū)封閉起來(lái),并要及時(shí)抽出油霧,然后利用離心和靜電的方法進(jìn)行油氣分離.

具有磨削效率的速磨床,一分鐘會(huì)產(chǎn)生幾公斤的磨屑.能夠及時(shí)干凈地把這些磨屑從磨削液中過(guò)濾出來(lái)也是一個(gè)很重要的問(wèn)題.目前,多用離心機(jī)或硅藻土過(guò)濾系統(tǒng)對(duì)磨削液進(jìn)行集中處理.

(5)砂輪、工件安裝定位及防護(hù)技術(shù).

高速及速磨削砂輪動(dòng)能很大,設(shè)置半封閉或封閉的砂輪防護(hù)罩,罩內(nèi)敷設(shè)緩沖材料,以吸收或減少砂輪碎塊的二次彈射.