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的切削力等.高速速磨削時砂輪主軸高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力會導(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間,SG磨粒和CBN磨粒相比不成本低,而且對磨削機(jī)床沒有任何的要求,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)、高剛度和良好的動平衡性能的砂輪與主軸的連接方式很.為了砂輪在整個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,壽命長等.要滿足這些要求,主軸的制造及動平衡,主軸的支撐(軸承),主軸系統(tǒng)的潤滑和冷卻,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.

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)時不平衡質(zhì)量造成的振動.

主軸軸承可采用陶瓷滾動軸承、磁浮軸承、空氣靜承或液體動靜承等.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,可能成為未來速主軸軸承的一種選擇.目前磁浮軸承存在的主要問題是剛度與負(fù)荷容量低,所用磁鐵與回轉(zhuǎn)體的尺寸相比過大,價格昂貴.空氣靜承具有回轉(zhuǎn)精度高,沒有振動,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、輕載和超精密的場合.液體動靜承,無負(fù)載時動力損失太大,主要用于低速重載主軸.

高速速磨削的另一個特點(diǎn)是其主軸的無功功率損失隨轉(zhuǎn)速的增大而呈非線性增長.例如,將磨削速度由80m/s增大至180m/s時,主軸的無功功率會由不足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)速增大時其輸出轉(zhuǎn)矩減小,無功功率的升高將導(dǎo)致磨削轉(zhuǎn)矩減小.因此,在增大主軸轉(zhuǎn)速時考慮降低無功功率損失,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).油基磨削液潤滑性水基磨削液,但水基磨削液冷卻效果好.

高速磨削時,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,提高冷卻和潤滑效果,對于工件質(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、空氣擋板輔助截斷氣流法、砂輪內(nèi)冷卻法、利用開槽砂輪法等.在速條件下,為了實(shí)現(xiàn)對磨削區(qū)的冷卻,沖走切屑,磨削液的噴注有大的動量,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)對質(zhì)量及機(jī)床系統(tǒng)的不良影響,采用一套高過濾精度的磨削液過濾系統(tǒng).從噴嘴噴注在砂輪上的磨削液,會在強(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,并要及時抽出油霧,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,一分鐘會產(chǎn)生幾公斤的磨屑.能夠及時干凈地把這些磨屑從磨削液中過濾出來也是一個很重要的問題.目前,多用離心機(jī)或硅藻土過濾系統(tǒng)對磨削液進(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.