高铁腻子打磨试验分析

试验检测

文章编号.1007-6034（2019）05-0037-03DOI：10.14032/j.issn.1007-6034.2019.05.015

高铁腻子打磨试验分析

聂冈U,吴洪冲，童毅

（无锡中车时代智能装备有限公司，江苏无锡214100）

摘要：针对高铁使用的腻子难加工的特点选择用磨削加工，采用了3种不同型式的磨具材料，即

无纺布、千叶轮、纱布丝轮，分别对该赋子进行不同的打磨奏数的磨削试验。分析了在磨削过程

中,3种不同型式的磨具材料在不同的刷棍转速、刷棍.移动速度、砂纸粒度及进给量对腻子工件表

面质量的衫响，解释了磨损机理，并通过正交试验找到最佳的磨具材料纱布丝轮及最佳打磨参数。

关键词：高铁腻子；打磨；刷總

中图分类号:U270.33文献标识码：B

1高铁腻子磨削加工介绍

无论是新车制造还是旧车检修都离不开高铁腻子的磨削加工。高铁腻子的磨削加工大多采用人工打磨，人工打磨虽然可以满足打磨要求，但需配置员工轮班打磨，劳动强度大、效率低下⑴；表面质量受员工打磨操作熟练程度与经验的影响，造成表面质量一致性差；且工作环境中粉尘严重危害人体健康，所以机器人自动化打磨是未来高铁腻子打磨的发展趋势。

腻子的磨削加工除了应用较广泛的端面磨削外，可以选用其他型式如刷辐对腻子的磨削加工，材料可选用千叶轮、砂布丝轮、无纺布⑵。千叶轮是以棕刚玉为磨料黏结在砂布上，利用树脂使砂布一端相互黏合，砂布呈鳞片状分布在合成材料的柔轴上成为一体。千叶轮工作时，所有砂布呈辐射状散开,砂布接触被加工表面，磨粒进行磨削加工，适用于曲面和平面的加工打磨，如除锈、去漆、抛光、修磨等，特别是应用在不锈钢、铝合金、木材装饰的打磨⑶。

砂布丝轮是将砂布分割成较多细小的细丝，一端黏合在胶芯上，众多细丝呈螺旋辐射状排列在胶芯制作而成⑷。由于单个砂布丝轮轴向厚度有限、轴向可以自由组合成不同长度的砂布丝轮，这样可成倍提高加工效率。可对金属和非金属进行研磨及抛光加工⑴。加工后的表面纹路清晰、磨削效果较好，尤其磨料与砂布同步磨损，这样使磨料与砂布打磨一致性

收稿日期：2018-04-03

作者简介：聂刚（1982-）,男，工程师，硕士。较好,避免磨料已磨损的砂布再次使用⑹o

无纺布又称不织布，利用天然及合成纤维分别或混合随机和定向排列成网状结构，通过黏合、加热、加压制成。可把磨料黏结在此基材上，形成无纺打磨用的砂布，可用于不锈钢和木材的抛光及研磨加工。

对上述3种不同的打磨材料分别对高铁腻子进行磨削试验，分析3种材料的不同粒度及不同参数对加工件表面粗糙度的影响，研究使用正交试验方法，寻找最优的参数，以便得到腻子的磨削工艺理论参数，为这3种材料应用于磨削腻子提供理论依据。

2试验设备及试验条件

2.1试验设备

本试验利用打磨机器人打磨高铁的腻子，腻子涂在规格400mm x300mm x30mm（长x宽x厚）的平板上，使用设备是abb机器人，如图1所示。机器人的刷辐具有挂接装置，可挂接无纺布、千叶轮、砂布丝轮3种不同材料的刷辐磨具，工作台装有工装夹具夹紧涂抹腻子的平板，电气控制系统控制机器人控制打磨压力，吸尘器与工作台相连，通过改变工作台表面的气压来吸附打磨粉尘。

2.2试验条件

试验使用SJ210粗糙度仪测量加工完的工件表面，秒表记录磨削时间，通过变频器控制打磨电机转速，应力应变片式传感器测试磨削压力。为减少偶然因素的干扰，每一种材料的刷辐磨具，对应磨削参数及不同砂纸目数的试验次数不低于5次，试验结果取平均值。试验条件如表1所示。

37

试验检测机车车辆工艺第5期2019年10月

表1试验条件参数

名称条件参数

砂轮型式无纺布、千叶轮、砂布丝轮

磨料棕刚玉

粒度/目40、60、80、120

砂轮转动轴向转动

磨削方式干磨

3试验结果及分析

3.1磨具粒度对磨削结果的影响

磨具的粒度是磨削的重要因素，直接影响工件表面粗糙度的大小⑴。高铁底层腻子的粗糙度在9 |xm以下是合格的。从表2中可以看出纱布丝轮、千叶轮与无纺布在40-100目磨削过程中，随粒度增加粗糙度是一直降低的，在相应的磨具粒度中，千叶轮比起无纺布轮，工件表面的粗糙度最大大出2 pm,随着粒度的增加，两者粗糙度之差相应减少，粒度在100目非常接近，相差0.8p.m o可见在使用100目粒度的纱布时，千叶轮与无纺布轮在工件表面粗糙度要求不严格的情况下可以替代使用。而纱布丝轮在粒度40目时，工件表面的粗糙度最大达到2.314pm,随着粒度增加，粗糙度下降幅度较慢，这和纱布丝轮的结构有关，软布的细丝条降低了对工件表面的接触硬度，造成参与有效磨削的磨粒的变化较小，粗糙度减少较慢。60-100目时三者的粗糙度变化比较平稳，后续试验选择80目的砂纸作为试验的基材。

表2磨具粒度对磨削结果的影响

磨具粒度/目406080100砂布丝轮粗糙度/“n 2.314 1.989 1.882 1.669

千叶轮粗糙度/pun8.881 6.608 5.121 3.135无纺布轮粗糙度/pm 6.891 4.731 4.653 3.9993.2磨削转速对磨削结果的影响

表3所示3种磨具在600r/min时粗糙度最大，当刷辘转速在200-600r/min时，工件表面的粗糙度随转速的提高而相应提高，刷银转速在600-800 r/min时工件表面的粗糙度随转速的提高相应下降。这与砂带打磨相似，刷辐转速提速时，单位时间内单位区域磨削的磨粒数目增加，对工件表面的磨削数目增加，导致工件表面切削刃增加，材料切除增加，相应的工件表面的粗糙度增加，若刷辐转速进一步提高，单位时间内单位区域磨削的磨粒数目虽然增加，但在工件表面的停留时间变短，切削刃有效切削时间变短，单位时间材料切除减少,磨粒在工件表面会产生滑移、耕犁作用，磨削效率降低，表面粗糙度降低。

3种磨具材料中千叶轮打磨的粗糙度最高达到8.261pim,纱布丝轮粗糙度最低，无纺布轮在两者中间。千叶轮的打磨纱布较厚,抗弯压力较大，属于硬纱布，磨粒磨削效率较高，使得工件表面较为粗糙。纱布丝轮的纱布属于条状较薄，抗弯压力较小，属于软纱布，依赖于转速的提高带动圆周边缘的线速度来磨削，对较硬的高铁腻子磨粒磨削时会产生退让的作用，参与的切削刃减少，粗糙度较小，无纺布轮磨削的粗糙度在二者之间。

表3磨削转速对磨削结果的影响

3.3刷辗移动速度对磨削结果的影响

磨削速度/(r/min)200400600800

砂布丝轮粗糙度/|im0.787 1.564 2.0180.978

千叶轮粗糙度/pun 4.657 5.5468.261 6.767无纺布轮粗糙度/Rm 2.877 3.559 6.121 2.998刷辐移动速度小会导致磨削的磨粒参与有效的切削效率降低，反之会提高切削效率。从表4可以看出当千叶轮和无纺布轮随着刷辐移动速度的提高，打磨工件的粗糙度相应提高，在40mm/s时粗糙度达到相应的数值后，刷辐移动速度再一次提高后，粗糙度反而降低。纱布丝轮变化较为缓和，但趋势是一样的。这是因为根据磨削原理，在相同的磨削压力下有个速度临界点，低于该速度粗糙度与速度成正比，随着速度提高越来越粗糙，此过程为磨削；超过这个速度临界点，粗糙度与速度成反比，速度提高，打磨越来越细，此过程为抛光。

3.4进给量对磨削结果的影响

如表5所示，在相同的刷辐转速及移动速度条件下，随着进给量的增加，3种磨具打磨工件表面

38