CBN砂轮的高速_超高速磨削技术
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研究与开发 主要内容包括自动进给, 自动磨削循环、自动测
量、自动上下料、快速工件装夹、自动交换砂轮等技 术。
3. 4 超硬磨料微粉高速砂轮制备技术 普通砂轮在高速回转时承受巨大离心力的作用 会立即破碎, 所以需要特殊的高速、超高速砂轮, 同 时高速、超高速砂轮还应具有磨粒耐磨性能好、动平 衡精度高, 以及在高速、超高速磨削时不发生振动和 砂轮变形小的特点。高速、超高速磨削用砂轮的磨 料主要是立方氮化硼 ( CBN ) , 结合剂主要有陶瓷结 合剂、树脂结合剂和金属结合剂。 CBN 陶瓷结合剂 或树脂结合剂砂轮的线速度可达 150m / s, 而单层电 镀 CBN 砂轮的线速度可达 250m / s。 3. 5 超硬磨料砂轮修整技术 超硬磨料砂轮具有优良的磨削性能, 抗磨损能 力强、勿需经常修整, 但在初始安装使用或用钝后修 整时却比较困难。对于成形磨削砂轮, 要达到所需 的修整精度就更加困难。目前超硬磨料砂轮的修整 方法主要有: 车削法、滚压法、磨削法、GC 杯法、EL ID 法、电火花法、激光法等。相关学者在这方面进行了 大量探索和研究, 但由于 CBN 是迄今为止, 硬度仅 次于金刚石的物质, 所以至今尚未完全解决超硬磨 料砂轮修整问题。超硬磨料砂轮修整一直是制约超 硬磨料砂轮在实际生产中推广应用的关键技术, 成 为磨削技术的学科前沿。
参考文献 [ 1 ] 王德泉, 砂轮特性与磨削加工. [M ]中国标准出版社, 2001 [ 2 ] 彭庚新, 高速超高磨削与超硬磨料砂轮及其修整的 研究, 湖 南工程学院学报, 2003( 1) [ 3 ] 郑筱昌, 磨削 ) ) ) 机械制 造中最重 要的技术 之一, [ J] 上海 机床, 2001 ( 1) [ 4 ] 张庆 云, 高 效 磨削 的 原理 与 发展. [ J] 机 械设 计 与制 造, 1998 ( 3) [ 5 ] 于思远, 国内外先进陶瓷材料加工技术的进展. [ J] 金刚石 与磨料磨具工程, 2001( 4)
3. 1 高速、超高速磨削机理研究 主要研究工作是利用虚拟现实技术, 开发高速、 超高速磨削的计算机动画、视觉及预测仿真软件, 以 揭示高速磨削的内在规律, 以工业实用化为目标, 将 试验研究与计算机仿真方法相结合, 建立完善的基 础理论体系和加工工艺参数数据库, 用于指导工业 生产实践, 最终实现磨削加工工艺参数优化, 提高磨 削加工性能。 3. 2 大功率高速运动单元设备制造技术 它包括高速主轴单元制造技术和高速进给单元 制造技术, 高速单元形成独立的单元而成为功能部 件以方便地配置到多种加工工艺、加工中心及磨床 上。从目前发展现状来看, 高速大功率主轴单元的 基本方案是采用集成内装式电主轴, 它所涉及的关 键技术有: 主轴材料、结构, 轴承的研究与开发, 主轴 系统动态特性及热态特性研究, 主轴系统的润滑与 冷却技术研究。进给单元要能达到很高的速度, 而 且由于要求在瞬时达到高速、瞬时准停等, 所以要具 有大的加减速度以及极高的定位精度, 它所涉及的 关键技术有: 伺服驱动技术, 滚动元件技术, 监测单 元技术以及安全技术等。 3. 3 高柔性高自动化系统及磨削加工中心的
CBN 即立方氮化硼, 显微硬度为 800- 900M pa, 略低于金刚 石。但它的 耐热性 ( 1400e ) 比 金刚石 ( 800e ) 高出几乎一倍, 而且对铁族元素的化学惰性 高。由于金刚石磨具的热稳定性较差, 所以要限速 使用, 而 CBN 磨粒的热稳定性较好, 所以 CBN 砂轮 可用于高速、超高速磨削。用 CBN 砂轮磨削, 金属 切除率是金刚石砂轮磨削的 10倍。 CBN 砂轮一次 修整的寿命极长, 在磨削作业自动化中, 可减少砂轮 更换次数。
提高加工质量和磨削加工效率一直是磨削领域 十分关注并为之不懈奋斗的重要目标, 高速、超高速 精密磨削加工就是近年发展起来的一种集高效、优 质和低耗于一身的先进制造工艺技术。
高速、超高速磨削加工技术是指采用超硬磨料 砂轮和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、 高柔性的制造设备, 以极大地提高磨削速度来达到 提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造 加工技术。
热烈庆祝精密制造与自动化 (原名 5磨床与磨削 6) 杂志创刊四十周年同喜共贺
# 33#
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装备了其最新研制的 T oyoda Sta t Bearing 轴承, 使用 V s= 200m / s的陶瓷结合剂 CBN 砂轮, 对回转类零 件进行高效高精度柔性加工。国内目前工业应用的 砂轮圆周速度 V s一般 还是 45 - 60m / s, 未 能超过 80m / s, 实验室超高速磨削曾达到 250m / s, 但离产业 化还有一段较远距离, 显然在高速特别是在超高速 磨削方面, 国内与国外差距巨大, 需奋起直追。
5精密制造与自动化 6
CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术
河南工业大学 ( 450007)毛淑芳 金海威科技实业有限公司 龚智伟
摘 要 论述了 CBN 砂轮的高速、超高速磨削的现状、发展趋势, 提出了实现 CBN 砂轮高速、超高速 磨削使其逐 渐完善并 趋于 实用的关键技术。
关键词 CBN 高速磨削 技术
Baidu Nhomakorabea
2005 年第 1 期 (总第 161期 )
3 CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术关键 技术
高速、超高速磨削技术的发展前沿是采用超硬 材料 CBN 作工具, 运用现代超高速切削技术以及现 代高柔性高自动化设备, 开展高速、超高速磨削技术 的研究, 加速实用化进程, 对于我国的制造业赶超世 界先进水平具有重要意义。实现高速、超高速磨削 使其逐渐完善并趋于实用的核心关键技术主要有: 高速、超高速磨削机理研究、大功率高速运动单元设 备制造技术、高柔性高自动化系统及磨削加工中心 的研究与开发、超硬磨料微粉高速砂轮制备技术、超 硬磨料砂轮修整技术。
2 CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术发展 趋势
近年来对于以高速、超高速磨削技术的发展, 可 以认为, 采用磨削加工自动化、各类高速高效磨削技 术的开发应用、超硬磨料磨具的推广应用是提高磨 削加工效率的三个主要途径, 因此, 高速、超高速磨 削技术的发展总趋势是高柔性高自动化系统 + 超硬 磨料磨具 ( CBN 磨具 ) + 各种 高速高 效磨削 技术。 高速高效磨削的高柔性高自动化方面出现的有效措 施有: 自动 进给、自 动磨削循环、自动测量、自动修 整、砂轮自动平衡、自动分度和自动上下料等, 随着 CNC 磨床的发展, 磨削加工中心也发展很快, 它具备 联机测量、自动交换砂轮、自动交换工件、自动修整 砂轮、实现工件装卸无人化, 磨削加工中心还具有机 械手、机器人、运送工件小车以及冷却液喷射装置或 能自动调节位置的冷却液喷嘴等配置附件。这方面 较为典型的例子是日立精机 公司开发的 VKC45型 陶瓷磨削中心, 它具有能装 20个超硬砂轮的圆形砂 轮库, 设有砂轮自动修整功能, 自适应控制磨削随着 CNC 系统检测技术及磨削专家系统的发展而逐渐完 善并趋于实用。 CBN 超硬磨料的使用大大推进了高 速和超高速磨削技术的发展。
1 CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术的现状 在高速、超高速精密磨削加工技术领域, 以德国 及欧洲领先日本在这方面后来居上, 美国则在奋起 直追, 德国和欧 洲的 Guehring Au tom ation、K app、Sehaudt、Studer、Song M achinery、B lohm 等公司, 日本的 三菱重工、丰国工机、冈本工作机械工作所、东京技 阪, 美国的 Edgetek M ach ine Corp公司均已推出了自 己的超高速磨床, 有的还形成了系列产品。日本在 超高速外圆磨削领域处于领先地位, 已在它的汽车 工业等部门应用, 使用 V s= 200m / s以上 CBN 砂轮 配以高柔性 CNC 控制系统和高精度微进给机构对 阶梯轴、曲轴、凸轮轴等零件外回转面进行磨削。丰 田工机在其开发的 G250型 CNC 超高速外圆磨床上
量、自动上下料、快速工件装夹、自动交换砂轮等技 术。
3. 4 超硬磨料微粉高速砂轮制备技术 普通砂轮在高速回转时承受巨大离心力的作用 会立即破碎, 所以需要特殊的高速、超高速砂轮, 同 时高速、超高速砂轮还应具有磨粒耐磨性能好、动平 衡精度高, 以及在高速、超高速磨削时不发生振动和 砂轮变形小的特点。高速、超高速磨削用砂轮的磨 料主要是立方氮化硼 ( CBN ) , 结合剂主要有陶瓷结 合剂、树脂结合剂和金属结合剂。 CBN 陶瓷结合剂 或树脂结合剂砂轮的线速度可达 150m / s, 而单层电 镀 CBN 砂轮的线速度可达 250m / s。 3. 5 超硬磨料砂轮修整技术 超硬磨料砂轮具有优良的磨削性能, 抗磨损能 力强、勿需经常修整, 但在初始安装使用或用钝后修 整时却比较困难。对于成形磨削砂轮, 要达到所需 的修整精度就更加困难。目前超硬磨料砂轮的修整 方法主要有: 车削法、滚压法、磨削法、GC 杯法、EL ID 法、电火花法、激光法等。相关学者在这方面进行了 大量探索和研究, 但由于 CBN 是迄今为止, 硬度仅 次于金刚石的物质, 所以至今尚未完全解决超硬磨 料砂轮修整问题。超硬磨料砂轮修整一直是制约超 硬磨料砂轮在实际生产中推广应用的关键技术, 成 为磨削技术的学科前沿。
参考文献 [ 1 ] 王德泉, 砂轮特性与磨削加工. [M ]中国标准出版社, 2001 [ 2 ] 彭庚新, 高速超高磨削与超硬磨料砂轮及其修整的 研究, 湖 南工程学院学报, 2003( 1) [ 3 ] 郑筱昌, 磨削 ) ) ) 机械制 造中最重 要的技术 之一, [ J] 上海 机床, 2001 ( 1) [ 4 ] 张庆 云, 高 效 磨削 的 原理 与 发展. [ J] 机 械设 计 与制 造, 1998 ( 3) [ 5 ] 于思远, 国内外先进陶瓷材料加工技术的进展. [ J] 金刚石 与磨料磨具工程, 2001( 4)
3. 1 高速、超高速磨削机理研究 主要研究工作是利用虚拟现实技术, 开发高速、 超高速磨削的计算机动画、视觉及预测仿真软件, 以 揭示高速磨削的内在规律, 以工业实用化为目标, 将 试验研究与计算机仿真方法相结合, 建立完善的基 础理论体系和加工工艺参数数据库, 用于指导工业 生产实践, 最终实现磨削加工工艺参数优化, 提高磨 削加工性能。 3. 2 大功率高速运动单元设备制造技术 它包括高速主轴单元制造技术和高速进给单元 制造技术, 高速单元形成独立的单元而成为功能部 件以方便地配置到多种加工工艺、加工中心及磨床 上。从目前发展现状来看, 高速大功率主轴单元的 基本方案是采用集成内装式电主轴, 它所涉及的关 键技术有: 主轴材料、结构, 轴承的研究与开发, 主轴 系统动态特性及热态特性研究, 主轴系统的润滑与 冷却技术研究。进给单元要能达到很高的速度, 而 且由于要求在瞬时达到高速、瞬时准停等, 所以要具 有大的加减速度以及极高的定位精度, 它所涉及的 关键技术有: 伺服驱动技术, 滚动元件技术, 监测单 元技术以及安全技术等。 3. 3 高柔性高自动化系统及磨削加工中心的
CBN 即立方氮化硼, 显微硬度为 800- 900M pa, 略低于金刚 石。但它的 耐热性 ( 1400e ) 比 金刚石 ( 800e ) 高出几乎一倍, 而且对铁族元素的化学惰性 高。由于金刚石磨具的热稳定性较差, 所以要限速 使用, 而 CBN 磨粒的热稳定性较好, 所以 CBN 砂轮 可用于高速、超高速磨削。用 CBN 砂轮磨削, 金属 切除率是金刚石砂轮磨削的 10倍。 CBN 砂轮一次 修整的寿命极长, 在磨削作业自动化中, 可减少砂轮 更换次数。
提高加工质量和磨削加工效率一直是磨削领域 十分关注并为之不懈奋斗的重要目标, 高速、超高速 精密磨削加工就是近年发展起来的一种集高效、优 质和低耗于一身的先进制造工艺技术。
高速、超高速磨削加工技术是指采用超硬磨料 砂轮和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、 高柔性的制造设备, 以极大地提高磨削速度来达到 提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造 加工技术。
热烈庆祝精密制造与自动化 (原名 5磨床与磨削 6) 杂志创刊四十周年同喜共贺
# 33#
# 32#
装备了其最新研制的 T oyoda Sta t Bearing 轴承, 使用 V s= 200m / s的陶瓷结合剂 CBN 砂轮, 对回转类零 件进行高效高精度柔性加工。国内目前工业应用的 砂轮圆周速度 V s一般 还是 45 - 60m / s, 未 能超过 80m / s, 实验室超高速磨削曾达到 250m / s, 但离产业 化还有一段较远距离, 显然在高速特别是在超高速 磨削方面, 国内与国外差距巨大, 需奋起直追。
5精密制造与自动化 6
CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术
河南工业大学 ( 450007)毛淑芳 金海威科技实业有限公司 龚智伟
摘 要 论述了 CBN 砂轮的高速、超高速磨削的现状、发展趋势, 提出了实现 CBN 砂轮高速、超高速 磨削使其逐 渐完善并 趋于 实用的关键技术。
关键词 CBN 高速磨削 技术
Baidu Nhomakorabea
2005 年第 1 期 (总第 161期 )
3 CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术关键 技术
高速、超高速磨削技术的发展前沿是采用超硬 材料 CBN 作工具, 运用现代超高速切削技术以及现 代高柔性高自动化设备, 开展高速、超高速磨削技术 的研究, 加速实用化进程, 对于我国的制造业赶超世 界先进水平具有重要意义。实现高速、超高速磨削 使其逐渐完善并趋于实用的核心关键技术主要有: 高速、超高速磨削机理研究、大功率高速运动单元设 备制造技术、高柔性高自动化系统及磨削加工中心 的研究与开发、超硬磨料微粉高速砂轮制备技术、超 硬磨料砂轮修整技术。
2 CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术发展 趋势
近年来对于以高速、超高速磨削技术的发展, 可 以认为, 采用磨削加工自动化、各类高速高效磨削技 术的开发应用、超硬磨料磨具的推广应用是提高磨 削加工效率的三个主要途径, 因此, 高速、超高速磨 削技术的发展总趋势是高柔性高自动化系统 + 超硬 磨料磨具 ( CBN 磨具 ) + 各种 高速高 效磨削 技术。 高速高效磨削的高柔性高自动化方面出现的有效措 施有: 自动 进给、自 动磨削循环、自动测量、自动修 整、砂轮自动平衡、自动分度和自动上下料等, 随着 CNC 磨床的发展, 磨削加工中心也发展很快, 它具备 联机测量、自动交换砂轮、自动交换工件、自动修整 砂轮、实现工件装卸无人化, 磨削加工中心还具有机 械手、机器人、运送工件小车以及冷却液喷射装置或 能自动调节位置的冷却液喷嘴等配置附件。这方面 较为典型的例子是日立精机 公司开发的 VKC45型 陶瓷磨削中心, 它具有能装 20个超硬砂轮的圆形砂 轮库, 设有砂轮自动修整功能, 自适应控制磨削随着 CNC 系统检测技术及磨削专家系统的发展而逐渐完 善并趋于实用。 CBN 超硬磨料的使用大大推进了高 速和超高速磨削技术的发展。
1 CBN 砂轮的高速、超高速磨削技术的现状 在高速、超高速精密磨削加工技术领域, 以德国 及欧洲领先日本在这方面后来居上, 美国则在奋起 直追, 德国和欧 洲的 Guehring Au tom ation、K app、Sehaudt、Studer、Song M achinery、B lohm 等公司, 日本的 三菱重工、丰国工机、冈本工作机械工作所、东京技 阪, 美国的 Edgetek M ach ine Corp公司均已推出了自 己的超高速磨床, 有的还形成了系列产品。日本在 超高速外圆磨削领域处于领先地位, 已在它的汽车 工业等部门应用, 使用 V s= 200m / s以上 CBN 砂轮 配以高柔性 CNC 控制系统和高精度微进给机构对 阶梯轴、曲轴、凸轮轴等零件外回转面进行磨削。丰 田工机在其开发的 G250型 CNC 超高速外圆磨床上