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当超高速磨削的发展及关键技术上

发布时间:2021-09-11 12:50:03 阅读: 来源:冲压模厂家

超高速磨削的发展及关键技术(上)

超高速磨削通常指砂轮速度大于150m/s的磨削。超高速磨削在欧洲、日本和美国等发达国家发展很快,被誉为“现代磨削技术的最高峰”。国际生产工程学会(CIRP)将其确定为面向21世纪的中心研究方向,并进行了一些著名的合作研究。超高速磨削可以对硬脆材料实现延性域磨削加工,对高塑性等难磨材料也有良好的磨削表现。与普通磨削相比,超高速磨削显示出极大的优越性:

大幅度提高磨削效率,减少设备使用台数。如采用电镀CBN砂轮以123m/s的高速磨削割草机曲轴,原来需要6个车削和3个磨削工序,现在只需要3个磨削工序,生产时间减少65%,每小时可以加工180件。再如人们以125m/s的速度应用普通砂轮高效磨削淬硬低碳钢42CrMo4,切除率达167mm /mms,比缓进给磨削大11倍。

磨削力小,零件加工精度高。速度360m/s以下的试验表明,在一个较窄的速度范围(m/s)内,摩擦状在法规实行以后态由固态向液态急剧变化,并伴随着磨削力的急剧下降。笔者在单颗磨粒高速磨削45钢和20Cr钢试验中发现,摩擦系数在临界速度以下,随速度的增大而大幅度减少;超过临界速度后,摩擦系数却随速度的增大而略有增加。

据了解

降低加工工件表面粗糙度。在其它条件相同时,33m/s,100m/s,和200m/s的速度磨削时,表面粗糙度值分别为Ra2.0,Ra1.4和Ra1.1 m。

砂轮寿命延长。在金属切除率相同的条件下,砂轮速度由80m/s提高到200m/s,砂轮寿命提高8.5倍。在200m/s的速度磨削时,以2.5倍于80m/s时的磨除率,寿命仍然提高1倍。

超高速磨削的发展

欧洲

欧洲,高速磨削技术的发展起步早。最初高速磨削基础研究是在60年代末期,实验室磨削速度已达m/s。70年代末期,高速磨削采用CBN砂轮。意大利的法米尔(Famir)公司在1973年9月西德汉诺威国际机床展览会上,展出了砂轮圆周速度120m/s的RFT-C120/50R型磨轴承内套圈外沟的高速适用化磨床。90年代初,已经实现了最高速度350m/s的磨削实验。目前,实际应用中,高速磨削和精密磨削最大磨削速度在m/s之间。

德国的GuhringAutomation公司1983年制造了功率60kW,转速10000r/min,砂轮直径400mm的强力磨床。阿亨工业大学的目标为500m/s的超高速磨床也是该公司制造的。德国CBN砂轮高速磨削的应用,一个典型的例子是加工齿轮轮齿,在155m/s的速度下,以811mm /mms的切除率,实现了对16MCr5钢齿轮的高效加工。另一个例子是,采用电镀CBN砂轮,在300m/s的速度下,以140mm /mms的切除率,实现了对100Cr6高硬度(60HRC)滚动轴承钢水泵回转轮窄槽的高效加工。瑞士Studer公司也曾用改装的S45型外圆磨床进行280m/s的磨削试验。瑞士S40高速CBN砂轮磨床,在125m/s时,如1吨或以上高速磨削性能发挥最为充分,在500m/s也照常工作。此外Kapp公司,Schandt公司、NaxaUnion公司、SongMachinery公司等也相继推出了各类高速磨床。

美国

1970年美国的本迪克斯公司曾生产了91m/s切入式高速磨床。1993年,美国的EdgetekMachine公司首次推出的超高速磨床,采用单层CBN砂轮,圆周速度达到了203m/s、用以加工淬硬的锯齿等可以达到很高的金属切除率。美国Connectient大学磨削研究与发展中心的无心外圆磨床,最高磨削速度250m/s,主轴功率30kW,修整盘转速12000r/min,砂轮自动平衡,自动上料。

目前美国的对实验机我们给与大家的建议就是下面的这些知识高效磨削磨床很普遍,主要是应用CBN砂轮。可实现以160m/s的速度75mm /mms的切除率,对高温合金Inconel718进行高效磨削,加工后达Ra1~2 m,尺寸公差±13 m。另外采用直径400mm的陶瓷CBN砂轮,以m/s的速度磨削,可达到Ra0.8 m,尺寸公差±2. m。美国高速磨削的一个重要研究方向是低损伤磨削高级陶瓷。传统的方法是采用多工序磨俐,而高速磨削试图采用粗精加工一次磨削,以高的材料去除率和低成本加工高质量的氮化硅陶瓷零件。

日本

日本高速磨削技术在近20年来发展迅速,1976年,在凸轮磨床上开始应用CBN砂轮进行40m/s的高速磨削,1985年前后,在凸轮和曲轴磨床上,磨削速度达到了80m/s。1990年后,开始开发160m/s以上的超高速磨床。目前,实用的磨削速度已达到了200m/s。400m/s的超高速平面磨床也已经研制出,该磨床主轴最大转速3000r/min,最大功率22kW,采用直径250mm的砂轮,最高周速达395m/s。并在m/s速度范围内研究了速度对铸铁可加工性的影响。

日本的丰田工机、三菱重工、冈本机床制作所等公司均能生产应用CBN砂轮的超高速磨床,日本的三菱重工推出的CA32-U50A型CNC超高速磨床,采用陶瓷结合剂CBN砂轮,圆周速度达到了200m/s。 

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