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基于全干式的CNC坐标磨床切削加工

时间:2015-11-09  来源:中国球磨机网  作者:[db:作者]  浏览次数:675

  全干式切削法也叫高速干式切削法,它是让主轴在非常高的转速下运转(通常在20000~60000/min),用高强度刀具、很小的切削深度进行超高速切削,它通过机床超高速运转和切削条件的改变来芫成无油化加工,效率非常高。目前,该加工方法作为绿色加工技术在国内外研究中备受重视。对于多数金切件,干切应该是“标准加工环境”。在高速下干切淬硬材料不仅可能,而且更经济关键是要知道如何正确地选择刀具、机床和切削方法。尽管切削液在有些场合还是需要的可是研究表明,由于今天的刀具材料有了很大发展,情况也在不断的变化。新的硬质合金牌号特别是那些涂层牌号,在高速、高温的情况下不用切削液,切7904保温1~2h,冷却到680~7004等温保温3~4h,然后炉冷0304/h至500~6004后空冷);粗加工后经淬火<加热至820~8404,90~1404油淬工件冷却至1504取出空冷);令处理工件冷却后在1h内进行-70――804深冷处理);低温回火50~1604,2~);时效处理20~1304,~16h);粗磨内外后时效处理20后时效处理20再时效处理20削效率更高。事实上对于间断切削,切削区温度越高,越不适合用切削液。

  CNC坐标磨床是精密加工中的关键设备,在使用过程中,CNC坐标磨床普遍采用湿磨加工方法。实际上,CNC坐标磨床使用干式切削同样可以取得良好的加工效果。

  D使用全干式切削的技术优势硬磨料磨具应用高速、高效、高精度磨削新工艺,是现代机械制造中实现精密加工、超精密加工*有效、应用*广的关键设备之一。以美国穆尔公司(Bccre)生产的0气缸套样件的典型工艺流程下料;锻打聪长留工艺头X;等温退火;正火;粗车阔边放余量253mm);半精车(外放余量1~1.2mm,内孔放余量0.45~0.55mm,内孔、外及端面一次装夹芫成。轴向尺寸到位粗糙度值!:3. 2);淬火¢52~65HRCX;令处理;低温回火;时效处理―>精车外徒内孔精车外放余量0. 40~0.50mm,保证跳动<0.05mm,为粗磨内孔提供基准);粗磨内孔蒉正外跳动00.02mm,端头浇锡铋合金磨芫一边调头同法磨另一边,放余量0.内孔保证柱度<0.005mm);粗磨外敝余0. 2~0.25mm内外跳动<0.01mm)―>时效一>精磨外(放余量0.同法磨另―边放余量0.02mm)―>时效―>精研内孔合格;超精磨外合格;时效。

  (编辑方也)邮政编码:50224收稿曰期:005年3月Moore450CPR坐标磨床和瑞士豪泽公司(Hauser注产的HauserS35-400坐标磨床为例,可以看出CNC坐标磨床的特点高速,电动磨削砂轮转速可达2500690000r/min,气动磨削可达160 000r/min以上;2)高精度*小进给量为01分辨率为0>01!m*定位精度全程0.002mm;)全闭环控制,采用GE/FANUC六轴(!、"、、、%、c3联动全闭环数控系统;)具备多功能测量系统,MSS、Auto-Size等;)采用超硬磨料磨具,如CBN砂轮等;)机床具有高刚度、良好的抗震性、热稳定性。

  以上特点表明C2C坐标磨床芫全具备采用全干式切削加工的条件。

  使用全干式切削的技术优势全干式切削加工的操作成本比较低,因为它避免了冷却液的管理和处理费用,并且还有利于环境保护和操作者的健康。没有切削剂,有利于操作、检测和监控。

  由于超硬磨料如CB2具有低导热系数和高压缩强度其晶粒硬度可达8 200M以上也不会和铁系金属产生化学反应能承受因高切削速度产生的切削热故磨削加工中无需切削液对砂轮进行冷却。相反,由于干切产生的高温使工件材料硬度降低较多较高的温度使工件材料软化,刀具工件间硬度差增大使切削加工更易进行,切削效率更高。

  采用湿磨法时,注入的切削液不可能在磨削的同时进入磨削点,因而无法降低磨削点位置的磨削热。

  切削液只能使砂轮和零件的磨削点在磨削过后瞬时受到冷却,同时切削液对零件的磨削点起淬火作用,因而事实上加大了磨削裂纹的产生。而在C2C坐标磨床上使用全干式切削利用砂轮的高速运转可以减少刀具与工件发热区的接触时间和接触面积,撕裂下来的切屑以极快的速度fl脱离工件,巴热量带走,能有效控制热传导肪止磨削裂纹产生,提高砂轮的使用寿命。

  0使用全干式切削的技术要求(1)干式切削对磨床的要求采用干式切削加工时进定合适的机床和恰当的装备是很重要的。因为速度特别快,材料又较硬,干式切削加工时切削温度很高,机床必须有很好的刚性和较大的功率。试验表明,磨床刚度低使CB2砂轮处于振动状态下工作,使CB2砂轮磨损增大和磨损不均,磨床不能充分发挥CB2砂轮高的磨削效率,磨削比降低,磨削加工成本大幅提高。其次,磨床刚度低易产生严重的粘屑,使CB2砂轮不能进行正常磨削,而需修整后才能进行磨削工作。还有,磨床刚度低易发生振动尤其是磨屑粘附时,振动会更加严重,在加工表面产生振纹和烧伤,使表面粗糙602005/9度值急剧提高工件表面质量严重恶化。

  CBN砂轮速度在CNC坐标磨床上使用CBN砂轮进行全干式切削加工时,要选用高的砂轮速度。在较高的砂轮速度下,不仅能显著提高CBN的磨削效率,提高磨削比,而且能减少磨削力和功率消耗,砂轮速度越高工件表面光洁度越好,使切向和法向磨削力下降这样就减少了单个磨粒上承受的力,因而砂轮磨损减少、磨削热降低。在HauserS35-400坐标磨床上,―般取CBN砂轮速度1200m/min较适宜。

  工件速度与轴向进给速度的选择由于工件速度对于磨削效果影响较小,般可在0.1~1.2m/min范围选择。采用细粒度CBN砂轮进行精磨时,可适当提高工件速度。轴向进给速度在行星磨削方式下般可选取0.51.8m/min,在擦磨方式下一般可选取46磨削深度选择CBN砂轮比较锋利,砂轮自锐性好,可以选择较大的磨削深度,在行星磨削方式下一般可选取0.000560.002mm此时加工参数中无屑磨削次数应大于30次;在擦磨方式下一般可选取0. 0160.03mm,无屑磨削次数一般取25次。

  磨削热的控制金属磨削时工件受砂轮的切割和推挤发生弹性变性和塑性变形,使切屑分离产生大量的热量。从传热学角度讲,磨削过程中刀具的温升主要受如下条件影响:热量=接触面积P传热系数P温差P时间降低冷却介质的温度=增大温差;提高机床转速=缩短刀具与热源的接触时间。

  因此,干式切削中提高刀具的运转速度、减少切深对降低温升和刀具磨损具有重要意义。

  磨削裂纹的防止措施磨削裂纹的产生是因为磨削热所致,磨削时,零件表面的温度14可能高达820840M或更高,淬火钢中的残余奥氏体,在磨削时受磨削热的影响遂渐转变为马氏体。这种新生的马氏体集中于表面,引起零件局部体积膨胀加大了零件表面应力,导致磨削应力集中继续磨削则容易加速磨削裂纹的产生此外,新生的马氏体脆性较大,磨削也容易加速磨削裂纹的产生。另一方面,在磨床上磨削工件时,对工件既是压力,又是拉力,助长了磨削裂纹的形成所以减少磨削热是解决磨削裂纹的关键。如下措施可有效防止磨削裂纹的产生。

  工件应进行去应力回火即淬火后应马上进行回火处理。有时经过次回火后仍可能产生磨削裂纹,可进行二次回火或人工时效这个方法非常有效。如果薄壁细长件内孔直线度加工工艺分析□葛振红□姚振强采用电火花磨床取代内磨床加工内孔的新工艺方案,保证了内孔直线度误差在!0. 001mm内的要求通过试加工3批工件大大提高了产品的合格率,证明该方法切实可行。

  薄壁细长件的加工径向刚度很低,在切削力和夹紧力的作用下很容易产生弯曲变形其内孔的加工更是困扰生产的瓶颈。某型号飞机舵机上的核心零件~65HRC,长径比大于17屋厚*薄处不足1mm,表面粗筐度值小于!a0.125,度误差小于0.001mm,管壁内孔直线度要求小于!0.001mm,由于该零件的特殊作用,旦直线度超差,将引起滞环、零漂等严重问题;将直接影响操作的灵活性乃至整架飞机的安全。传统的加工方法无法保证直线度的要求加工合格率仅为208左石。

  本文通过分析传统的加工方法中对*终产品直线度有重要影响的工序提出了采用枪钻、电火花磨床加工内孔的方法,控制工序误差减少复映误差,以满足*终产品的要求。

  传统加工方法及存在问题原加工滑阀内孔的工艺路线是车外以车过的外定位在车床上钻通内孔经热处理渗碳后上内磨床磨内孔,然后珩磨内孔,去除磨孔后的接刀痕再研磨补充修正提高表面光洁度。下面分析影响零件直线度的几个主要工序。

  车床钻孔在车床上钻孔时尾架上钻头的悬伸量不能过长,否则影响其刚度所以生产中一般采取误差复映到后续内孔加工工序中再有两头对钻存在接刀痕,接刀痕处产生应力集中,随着应力的缓慢释放致使工件产生弯曲变形。

  热处理为了提高工件表面的耐磨性和抗疲劳强度,同时保持心部的高韧性,工件表面须进行渗碳、淬火处理。渗碳后工件表面形成复合层,BP过渡层、共析层和过共析层淬火在表面形成高碳马氏体从而零件硬度要求不高,而零件外观表面要求较高时可将回火温度提高到,009以上回火,即调质处理,这时零件表面将不会再出现磨削裂纹现象。

  刚出炉的工件,必须待工件自然冷却至常温后才能进行磨削。在时间允许的情况下*好让工件自然时效一段时间,消除应力后再进行磨削这也会收到很好的效果。

  干磨时选用粒度较大、锋利的砂轮,曾加磨削次数减少切削深度,降低工作台移动速度,亦可减少磨削裂纹。

  B结束语干切技术必将成为切削加工的个重要发展方向。有关这个新领域还有许多空白之处和许多的未知问题需共同研究探讨,如磨削区磨削温度的在线测量技术与温度补偿技术对干切削技术进行系统分析,并建立相应的方法模型等。

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