高速磨削砂轮技术

高速磨削砂轮技术

高速磨削砂轮技术

高速超高速磨削砂轮技术设计一般从三方面考虑①砂轮基体。②锋利。③结合剂

高速超高速磨削砂轮应具有好的耐磨性,动平衡精度,抗裂性,刚度和良好的导热性等,而且其机械强度必须能承受高速磨削时的切削力。此外砂轮基体应避免残余应力。一般采用有限元方法进行分析和优化基体轮廓。砂轮基体通常为铝或钢,在基体周围仅仅粘覆一薄层磨料。粘覆磨料使用的结合剂通常有树脂、金属和电镀三种,其中以单层电镀用的最多。这是因为它的粘结强度高,易于做出复杂的形状,使用中不需要修整,而且基体可以重复使用。

高速砂轮的结合剂必须具有很高的耐磨性,以减少砂轮的磨损。可以用陶瓷、树脂或金属结合剂等。树脂结合剂的刚玉、碳化硅、立方氮化硼磨料的砂轮,使用速度可达125m/s。单层电镀CBN 砂轮的使用速度可达250m/s,试验中已达340m/s。陶瓷结合剂砂轮磨削速度可达200m/s。

砂轮在整个使用寿命中还应该保持锋利,砂轮的结构应有利于磨粒的分裂。要达到砂轮自锐的目的,除了应尽量降低结合剂的比例外,还要设计出优化磨粒的空间分布。对于某些高速磨削,不但要有高的磨削效率,而且还要有高的磨削质量,因此砂轮还必须有一套完善的修整技术。

高速超高速磨削技术发展与关键技术

* 国家自然科学基金资助项目(编号:50475052) 教育部科学技术研究重点项目(编号:104190) 高校博士学科点专项科研基金资助项目(编号:20040145001)高速超高速磨削技术发展与关键技术* 青岛理工大学 机械工程学院 ( 266033) 李长河 东北大学 机械工程与自动化学院 (110004) 修世超 蔡光起 摘 要 论述了高速超高速磨削加工技术的发展、特点以及关键技术。 关键词 高速超高速 磨粒加工 关键技术 1 高速/超高速磨削技术发展 超高速磨削技术是现代新材料技术、制造技术、控制技术、测试技术和实验技术的高度集成,是优质与高效的完美结合,是磨削加工工艺的革命性变革。德国著名磨削专家T.Tawakoli 博士将超高速磨削誉为“现代磨削技术的最高峰”。日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。在1996年国际生产工程学会(CIRP )年会上超高速磨削技术被正式确定为面向21世纪的中心研究方向之一,是当今在磨削领域最为引人注目的技术。 高速加工(High-speed Machining)和超高速加工(Ultra-High Speed Machining )的概念是由德国切削物理学家Carl.J.Salomon 博士于1931年首先提出,他发表了著名的Salomon 曲线,创造性地预言了超越Talor 切削方程式的非切削工作区域的存在,提出如能够大幅度提高切削速度,就可以越过切削过程产生的高温死谷而使刀具在超高速区进行高速切削,从而大幅度减少切削工时,成倍地提高机床生产率。他的预言对后来的高速甚至超高速磨削的发展指明了方向,为高速超高速磨削技术研究开辟了广阔的空间,对于高速超高速磨削技术的实用化也起到了直接的推动作用。 通常将砂轮线速度大于45 m/s 的磨削称为高速磨削,而将砂轮线速度大于150 m/s 的磨削称为超高速磨削。超高速磨削在欧洲、日本和美国等发达国家发展较快。 欧洲高速超高速磨削技术的发展起步比较早, 最初在20世纪60年代末期就开始进行高速超高速 磨削的基础研究,当时实验室的磨削速度就已经达 到210~230 m/s 。20世纪70年代,超高速磨削开始采用CBN 砂轮。1973年9月意大利的Famir 公司在西德汉诺威国际机床展览会上,展出了砂轮圆周速度120 m/s 的RFT-C120/50R 型磨轴承内套圈外沟的高速实用化磨床。1979年德国Bremen 大学的P.G .Werner 教授撰文预言了高效深磨区存在的合理性,由此开创了高效深磨的概念。1983年德国Bremen 大学出资由德国Guhring Automation 公司制造了当时世界上第一台高效深磨的磨床,功率为60 kW ,转速为10 000 r/min ,砂轮直径为φ400 mm ,砂轮圆周速度达到了209 m/s 。德国Guhring Automation 公司于1992年成功制造出砂轮线速度为140~160 m/s 的CBN 磨床,并正在试制线速度达180 m/s 的样机。德国Aachen 大学、Bremen 大学在高效深磨的研究方面取得了世界公认的高水平成果,其方法是用高线速度、深切入、快进给进行磨削,可得到高效率、高质量的磨削效果。据Aachen 工业大学实验室的Koeing 和Ferlemann 宣称,该实验室已经采用了圆周速度达到500 m/s 的超高速砂轮,这一速度已突破了当前机床与砂轮的工作极限。另外Braunschweig 大学、Berlin 工业大学等也在进行此方面的研究。 瑞士Studer 公司开发的CBN 砂轮磨削线速度在60 m/s 以上,并向120~130 m/s 方向发展。S40 CBN 砂轮磨床,在125 m/s 时高速磨削性能发挥最为充分,即使在500 m/s 也能照常工作。目前在试验室内正用改装的S45型外圆磨床进行线速度为280m/s 的磨削试验。德国Kapp 公司很早就对超高速磨床的研制进行过尝试,目前该公司制造的高效深磨用超高速磨床利用线速度300 m/s 的砂轮在60 s 内对有10个沟槽的成组转子毛坯完成一次磨削成

高速磨削技术的现状及发展前景

高速磨削技术的现状及发展前景 The Situ ation and Developing Vistas of High-Speed G rinding T echnology 荣烈润 摘 要:本文综述了高速磨削的概念、优势、关键技术、应用近况和发展前景。 关键词:高速磨削 动平衡 砂轮修整 精密高速磨削 高效深磨   Abstract:This paper introduced concept,advantages,key technical points,application and developing vistas of high2speed grinding technology. K ey w ords:high2speed grinding dynamic balancing grinding wheel trim precision high2speed grind2 ing high2efficiency deep grinding   0 引言 人们一直对于提高磨削的砂轮速度所带来的技术优势和经济效益给予了充分的注意和重视。但是在高速磨削过程中,工件受热变形和表面烧伤等均限制了砂轮速度的进一步提高,砂轮强度和机床制造等关键技术也使得高速磨削技术在一段时间内进展缓慢。当20世纪90年代以德国高速磨床FS-126为主导的高速磨削(High-speed Grinding)技术取得了突破性进展后,人们意识到一个全新的磨削时代已经到来。 高速磨削技术是磨削工艺本身的革命性跃变,是适应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术,它集现代机械、电子、光学、计算机、液压、计量及材料等先进技术成就于一体。随着砂轮速度的提高,目前磨削去除率已猛增到了3000mm3/ mm?s甚至更多,可与车、铣、刨等切削加工相媲美,尤其近年来各种新兴硬脆材料(如陶瓷、光学玻璃、光学晶体、单晶硅等)的广泛应用更推动了高速磨削技术的迅猛发展。日本先端技术研究会把高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工程学会(CIRA)将高速磨削技术确定为面向21世纪的中心研究方向之一。 1 高速磨削的概念及优势 高速加工(High-speed Machining)概念首先由德国切削物理学家Card.J.Salomon于1931年提出,他发表了著名的Salomon曲线,创造性地预言了超越Taloy切削方程式的非切削工作区域的存在,提出如能大幅度提高切削速度,就可以越过切削过程产生的高温死谷而使刀具在超高速区进行高速切削,从而大幅度减少切削工时,成倍地提高机床生产率。这对今后高速磨削的发展有着非常重要的启示,对于高速磨削技术的实用化起到了直接的推动作用。 高速磨削与普通磨削相比具有以下突出的技术优势: (1) 可大幅度提高磨削效率,减少设备使用台数。以往磨削仅适用于加工余量很小的精加工,磨削前须有粗加工工序和半精加工工序,需配有不同类型的机床。而高速磨削既可精加工又可粗加工,这样就可以大大减少机床种类,简化了工艺流程。 (2) 可以明显降低磨削力,提高零件的加工精度。高速磨削在材料切除率不变的条件下,可以降低单一磨粒的切削深度,从而减少磨削力,获得高质量的工件表面,尤其在加工刚度较低(如薄壁零件)的工件时,易于保证较高的加工精度。 (3) 成功地越过了磨削热沟的影响,工件表面层可获得残余压应力(这对工件受力有利)。 (4) 砂轮的磨削比显著提高,有利于实现自动化磨削。 (5) 能实现对硬脆材料(如工程陶瓷及光学玻璃等)的高质量加工。

砂轮的规格与选择(砂轮的选择方法)

砂轮的种类与性能 一、砂轮的种类与性能 (一)、概况 砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂,经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同,砂轮的特性差别很大,因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 (二)、砂轮的分类 砂轮种类繁多,按所用磨料可分为普通磨料(刚玉(Al2O3)和碳化硅等)砂轮和超硬磨料(金刚石和立方氮化硼)砂轮;按砂轮形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等;按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。 先有个感性认识,砂轮示例: 白刚玉砂轮 棕刚玉砂轮

绿碳化硅砂轮 金刚石砂轮 (三)、砂轮的属性 砂轮是用磨料和结合剂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂、形状及尺寸等因素来决定,现分别介绍如下。 1、磨料及其选择 磨料是制造砂轮的主要原料,它担负着切削工作。因此,磨料必须锋利,并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的名称、代号、特性和用途见表1。

3、结合剂及其选择 结合剂的作用是将磨粒粘合在一起,使砂轮具有必要的形状和强度。 (1)、陶瓷结合剂(V):化学稳定性好、耐热、耐腐蚀、价廉,占90%,但性脆,不宜制成薄片,不宜高速,线速度一般为35m/s。 (2)、树脂结合剂(B):强度高弹性好,耐冲击,适于高速磨或切槽切断等工作,但耐腐蚀耐热性差(300℃),自锐性好。 关于自锐性:砂轮的磨削作用主要靠磨粒外露的锋利的棱角,在磨削过程中,锋利的棱角会慢慢会磨掉而变钝,削弱砂轮的磨削能力。这时表面的磨粒会脱落或断裂,从而形成新的磨削刃,以达到锋利的磨削效果,这就是自锐性。 (3)、橡胶结合剂(R):强度高弹性好,耐冲击,适于抛光轮、导轮及薄片砂轮,但耐腐蚀耐热性差(200℃),自锐性好。 (4)、金属结合剂(M):青铜、镍等,强度韧性高,成形性好,但自锐性差,适于金刚石、立方氮化硼砂轮。

磨削砂轮的选择

砂轮的种类很多,并有各种形状和尺寸,由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同,各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性,都有一定的适用范围。因此,磨削加工时,必须根据具体情况(如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等),选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时,选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低,延伸率大的材料时,选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时,选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。

最常用的磨料是棕刚玉(A)和白刚玉(WA),其次是黑碳化硅(C)和绿碳化硅(GC),其余常用的还有铬刚玉(PA)、单晶刚玉(SA)、微晶刚玉(MA)、锆刚玉(ZA)。 棕刚玉砂轮:棕刚玉的硬度高,韧性大,适宜磨削抗拉强度较高的金属,如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等,这种磨料的磨削性能好,适应性广,常用于切除较大余量的粗磨,价格便宜,可以广泛使用。 白刚玉砂轮:白刚玉的硬度略高于棕刚玉,韧性则比棕刚玉低,在磨削时,磨粒容易碎裂,因此,磨削热量小,适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮,成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮:黑碳化硅性脆而锋利,硬度比白刚玉高,适于磨削机械强度较低的材料,如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮:绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高,磨粒锋利,导热性好,适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮:适于磨削刀具,量具、仪表,螺纹等表面加工质量要求高的工件。

磨齿砂轮选择的一般原则

3、其它:我公司为湖北二汽某单位生产的特殊规格 SG 砂轮(规格分别为: ,我公司为洛阳某公司生产的磨齿机专用SG 砂轮 ),为湖南某公司生产的磨齿机专用 SG 砂 ),为上海某公司生产的蜗杆磨专用 SG 砂 ),为广州某公司生产的磨胶车昆专用SG 大气孔砂轮 P400*40*203-3SG60HV N330*89*269-5SG60JV PSX1350*32*127-3SG60JV PSX1350*26*127-3SG60KV P400*100*101.4-3SG60JV P350*40*127-3SG60HV N312*89*269-5SG60JV 及 (具体规格为: 轮(规格为: 轮(规格为: (具体规格为: 等),为中国一航北京航材院专门研制生产的磨钛合金专用 SG 砂轮,从根本上解决了世界上磨削钛合金的技术难题,……,在以上当中所有生产厂家都对我公司生产的 SG 砂轮 有着极高的评价,尤其是磨削效率及使用的综合成本上,都达到或高于进口产品水平。 磨齿砂轮选择的一般原则 1. 磨料一般选择38A,25A,32A,SG , 54A,93A,93N 等磨料以及其混合磨料。 2. 齿轮表面硬度越高,表面粗糙度值要求越小,选择的砂轮硬度应越软,粒度应越细。当齿轮要求的精度很高而磨削 余量较大时,最好选择不同粒度和硬度的砂轮分别进行粗磨和精磨。 3. 成型磨时,由于砂轮接触面积大,容易烧伤,在保证形状精度的情况下,应选择较软的砂轮。 4. 蜗杆磨时,为保证齿形精度,齿轮的模数越小,砂轮的粒度应该越细,硬度越高 (郑州德力砂轮制造有限公司,,崔先生 ) SG 磨具产品的推广及使用 随着新技术、新材料、新工艺的不断出现及机械行业对零部件加工精度越来越高,同时国产及进口全自动数控磨 床在国内越来越普及,对磨料磨具行业也提出了更高的要求,这就需要研制出高性能的磨具产品来解决。 随着机械行业的飞速发展,对磨具产品的要求越来越高,使用 SG 磨料制成的磨具产品以其特有的磨削性能得到 了更多的高端用户的认可,因此 SG 磨具的普及使用势在必行。 一、SG 磨料的简介 SG 磨料是由高纯度氧化铝微粒经高温烧结而成, 具有微晶结构,显微组织均匀,其硬度远高于普通电熔刚玉和皓 刚玉磨料。在磨削时,SG 磨料只是磨粒表面微晶颗粒逐步脱落,同时出现新的磨削刃,随着微晶颗粒的脱落,也带去 了大量的磨削热,极大的提高了 SG 砂轮的抗烧伤能力。而普通磨料在磨削时,磨料钝化后产生高温,在磨削压力和 局部高温共同作用之下, 由微裂和晶粒界面解理开裂或通过修整, 磨料整个颗粒脱落后才能形成新的磨削刃。 SG 磨料 有着与超硬材料聚晶类制品的类似性能,在具有高硬度的同时,还具有极高的锋利性、自税性,形状保持性好,使用 寿命长,产品磨削热量/J 、。 SG 砂轮修整工具及工装与普通砂轮相同, 但SG 砂轮的修整次数可比普通砂轮减少 80%, 而其进刀量却可达到普通砂轮的两倍以上。 SG 砂轮适用范围广,常用于各种成型磨削、切断及切入磨削,尤其对于齿 轮磨削、丝杠磨削、螺纹磨、蜗杆磨及各种轧辐与胶辐磨削更是独具优势。 二、郑州德力砂轮制造有限公司 SG 磨具的生产及应用 郑州德力砂轮制造有限公司 (以下简称“我公司”)自2006年底开始研制并开发 SG 砂轮,先后投资130万元, 并于07 年底正式生产。其中部分生产及试验情况如下: 1、2007年12月我公司提供的 PSX1400*42*127-3SG60JV35m/s 砂轮在郑州机械研究所齿轮箱分厂进行试验, 磨床为德国普法特全自动数控磨齿机,针对 20CrMnMo (HRC50-55 )和Cr2Ni4A ( HRC58-62 )两种小模数齿轮 进行磨削对比试验。结果表明:我公司生产的同类规格产品各项指标均已达到或超过进口产品,磨削效率更是高于进 口产品40% 。2008年6月,我公司第二次在郑州机械研究所齿轮箱分厂针对大模数齿轮进行磨削对比试验。其结论 为:“德工”牌SG 砂轮在普法特磨齿机 P2000上试验,磨削性能好,工件在克林贝尔检测仪上测量,几何精度均达 到4-5级,砂轮保持性好,其综合性能均优于进口 SG 砂轮。以下表格为其中部分数据: 2、2007 年11月,我公司为 XX 机床厂生产的丝杠磨 SG 砂轮P500*10.5*305-3SG100HV ,此种SG 砂轮在磨 削同一根丝杠过程中,无需修整,不烧伤工件,磨削精度高。而该厂以往所用的砂轮为单晶刚玉砂轮,此种砂轮在磨 削同一根丝杠过程中,需要进行至少两次的修整,且极易烧伤工件,由于磨削过程中需要对砂轮进行多次修整,因此 丝杠精度常常达不到技术要求而再次或多次返工。而我公司提供的 SG 砂轮,从根本上解决了这一问题,磨削一次完 成,无需对砂轮进行修整,提高生产效率 3-5倍,同时由于SG 砂轮不易烧伤工件,也降低了废品率。从综合上考虑, 我公司提供的SG 砂轮,不仅为该机床厂大型丝杠磨提高了生产效率,还极大的降低了生产成本。目前,我公司与该 机床厂一直保持着正常的业务往来。

超高速磨削及其砂轮技术发展

超高速磨削及其砂轮技术发展1 李长河1,蔡光起2 1 青岛理工大学机械工程学院,山东青岛(266033) 2东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳(110004) E-mail:sy_lichanghe@ 摘要:高速超高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分,集粗精加工与一身,达到可与车、铣和刨削等切削加工方法相媲美的金属磨除率,而且能实现对难磨材料的高性能加工。本文主要论述了高速超高速磨削工艺技术的特点;分析了超高速砂轮用电镀或涂层超硬磨料(CBN、金刚石)的特点以及修整方法,介绍了在高速及超高磨床上得到广泛应用的德国Hofmann公司生产的砂轮液体式自动平衡装置。 关键词:超高速磨削,砂轮,关键技术 1. 超高速磨削的特点 超高速磨削技术是现代新材料技术、制造技术、控制技术、测试技术和实验技术的高度集成,是优质与高效的完美结合,是磨削加工工艺的革命性变革。德国著名磨削专家T.Tawakoli.博士将超高速磨削誉为“现代磨削技术的最高峰”。日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。在1996年国际生产工程学会(CIRP)年会上超高速磨削技术被正式确定为面向21世纪的中心研究方向之一,是当今在磨削领域最为引人注目的技术[1]。 高速加工(High-speed Machining)和超高速加工(Ultra-High Speed Machining)的概念是由德国切削物理学家Carl.J.Salomon博士于1931年首先提出,他发表了著名的Salomon曲线,创造性地预言了超越Talor切削方程式的非切削工作区域的存在,提出如能够大幅度提高切削速度,就可以越过切削过程产生的高温死谷而使刀具在超高速区进行高速切削,从而大幅度减少切削工时,成倍地提高机床生产率。他的预言对后来的高速甚至超高速磨削的发展指明了方向,为高速超高速磨削技术研究开辟了广阔的空间,对于高速超高速磨削技术的实用化也起到了直接的推动作用。 通常将砂轮线速度大于45m/s的磨削称为高速磨削,而将砂轮线速度大于150m/s的磨削称为超高速磨削。砂轮周速提高后,在单位宽度金属磨除率一定的条件下,单位时间内作用的磨粒数大大增加;如进给量与普通磨削相同,则每颗磨粒的切削厚度变薄、负荷减轻。因此高速与超高速磨削有以下特点[2]: 1.1生产效率高。 由于单位时间内作用的磨粒数增加,使材料磨除率成倍增加,最高可达2000mm3/mm?s,比普通磨削可提高30%~100%。实验表明,200m/s超高速磨削的金属切除率在磨削力不变的情况下比80m/s磨削提高150%,而340m/s时比180m/s时提高200%。采用CBN砂轮进行超高速磨削,砂轮线速度由80m/s提高至300m/s时,比金属切除率由50mm3/mm·s提高至1000mm3/mm·s,因而可使磨削效率显著提高 1.2砂轮使用寿命长 1本课题得到国家自然科学基金资助项目(50475052)和教育部科学技术研究重大项目(104190)的资助。

磨削不锈钢时怎样选择砂轮

1.磨料:白刚玉具有较好的切削性能和字锐性,适于磨削马氏体及马氏体+铁素体不锈钢;单晶刚玉磨料适用于奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢;微晶钢玉磨料是由许多微小的晶体组成的,强度高、韧性和自锐性好,其自锐的特点是沿微晶的缝隙碎列,从而获得微韧性和微刃高等性,可以减少烧伤、拉毛等现象,并可以降低磨削表面粗糙度,适于磨削各种不锈钢;立方氮化硼磨料的硬度很高,热稳定性好,化学惰性高,在1300℃~1500℃不氧化,磨粒的刃尖不易变钝,产生磨削热也少,适用于磨削各种不锈钢,为了减少粘附现象,也可采用碳化硅和人造金刚石为磨料的砂轮。 2.粒度:磨削不锈钢时,一般采用36号、46号、60号中等粒度的砂轮为宜,其中粗磨时,采用36号、46号粒度,精磨用60号粒度。为了同时适用于粗磨和精磨,则采用46号和60号粒度。 3.结合剂:磨削不锈钢要求砂轮具有较高的强度,以便承受较大的冲击载荷。陶瓷结合剂耐热、抗腐蚀,用它制作的砂轮能很好的保持切削性能,不怕潮湿,具有多孔性,适合于制作磨削不锈钢砂轮的结合剂。磨削耐浓硝酸不锈钢等材料内孔时,可采用树脂结合剂制造砂轮。 4.硬度;应选用硬度较低的砂轮,以提高自锐性,一般选用G~N硬度的砂轮,其中以K~L使用最为普遍,使用微晶刚玉作磨料的内圆磨砂轮,则以J为宜。 5.组织:为了避免磨削过程中砂轮堵塞,砂轮组织应选用较疏松的,一般选用5~8号较为合适。 十四、磨削不锈钢时怎样选择磨削用量 陶瓷结合剂砂轮的速度为30~35m/s;树脂结合剂的砂轮速度为35~50m/s。当发现表面烧伤时,应将砂轮速度降至16~20m/s。 工件速度:当工件直径小于50mm时,n=120~150r/min;大于50mm时,n=40~80r/min.用砂轮外圆进行平面精磨时,工作台远动速度一般为15~20m/min,粗磨时为5~50 m/min。磨削深度和横向进给量大时取最小值。粗磨深度为~,精磨深度为。修整砂轮后应减小磨削深度。 外圆磨削时纵向进给量,粗磨时为(~)Bmm/r,精磨时为(~)Bmm/r ;内圆磨削时纵向进给量,粗磨时为(~)Bmm/r,精磨时为(~)Bmm/r ;砂轮

高速切削

1. 论述高速切削的特点。 材料去除率高,切削力较小,工件热变形小,工艺系统振动小,可加工各种难加工材料,可实现绿色制造,简化加工工艺流程。高速切削追求高转速、中切深、快进给、多行程的加工工艺,高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度,加工表面质量可提高1~2等级。加快产品开发周期,大大降低制造成本。 2.阐述高速切削技术研究体系、关键技术。 数控高速切削加工技术是建立在机床结构与材料、高速主轴系统、高性能CNC控制系统、快速进给系统、高性能刀具材料、数控高速切削加工工艺、高效高精度测试技术等许多相关的软件和硬件技术基础之上的一项复杂的系统工程,是将各单元技术集成的一项综合技术。关键技术:高速切削机理;高速切削刀具技术;高速切削机床技术;高速切削工艺技术;高速加工的测试技术。 3.阐述高速切削发展趋势。 机床结构将会具有更高的刚度和抗振性,使在高转速和高级给情况下刀具具有更长的寿命;将会用完全考虑高速要求的新设计概念来设计机床;在提高机床进给速度的同时保持机床精度;快换主轴;高、低速度的主轴共存;改善轴承技术;改进刀具和主轴的接触条件;更好的动平衡;高速冷却系统。(新一代高速大功率机床的开发和研制;新一代抗热振性好、耐磨性好、寿命长的刀具材料的研制及适宜于高速切削的刀具结构的研究;进一步拓宽高速切削工件材料及其高速切削工艺范围;高速切削机理的深入研究;高速切削动态特性及稳定性的研究;开发适用于高速切削加工状态的监控技术;建立高速切削数据库,开发适于高速切削加工的编程技术以进一步推广高速切削加工技术;基于高速切削工艺,开发推广干式(准干式)切削绿色制造技术;基于高速切削,开发推广高能加工技术) 4结合典型工件材料和加工工艺方法,讨论高速切削的速度范围。 (1)根据工件材料:刚才380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时,认为是合适的速度范围。(2)根据加工工艺方法:车削700~7000m/min,铣削300~6000m/min,钻削200~1100m/min,磨削5000~10000m/min,认为是合适的速度范围。 5讨论高速切削加工的切削力变化规律。 (1)切削用量对切削力的影响:背吃刀量ap增大,切削力成正比增加,背向力和进给力近似成正比增加。进给量f增大,切削力与增大,但切削力的增大与f不成正比(75%)(2)工件材料对切削力的影响:较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。a材料的强度、

砂轮使用的选择

砂轮的选择 砂轮对磨削加工过程影响是多方面的,其中包括生产效率、表面质量以及加工精度等。 选择砂轮必须考虑的因素如下: 1、工件材料的物理机械性能(强度、硬度、韧性、导热性等) 2、工件的热处理方法(调质、淬火、氮化等) 3、对磨削光洁度和精度的要求 4、工件的形状和尺寸(成型面、曲面、长度、厚度等) 5、工件的形状和尺寸(成型面、曲面、长度、厚度等) 6、磨削方式(外圆、内圆或平面磨削、开槽、切断等) 此外,磨削用量、冷却状况、磨床状况、修整砂轮方法、生产力、类型以及操作者的熟练程度等,都对选择砂轮的特性有一定影响 由于影响选择砂轮的因素非常复杂,要提出各种加工条件都可适用的具体方法,显然是不可能的,所以下面只提出一些选择砂轮的基本原则,供参考。为了方便起见,下面仍按砂轮的各个特性介绍其选用原则。 一、磨料的选择 磨料的选择与被磨工件的材料及其热处理方法有关 磨料的特点及其适用范围

二、硬度的选择 砂轮硬度的选择,决定于许多因素,其中主要的有被磨工件材料、磨削方式和性质等。选择的主要原则如下: 1、工件材料硬度高,磨料容易磨钝,为了使磨钝的磨粒能及时脱落,应选择较软的砂轮;反之,,工件材料软,磨粒不易磨钝,为了从分利用磨粒的切削能力,砂轮应较硬些。但是磨削很软很韧的材料时,如铜、铝、韧性黄铜、软钢等,为了避免砂轮堵塞,砂轮的硬度也应软一些。磨削硬度很高的材料(硬质合金除外),砂轮的硬度也不能太低,否则磨粒过分容易脱落,切削能力降低,且光洁度也不易保证。 通常磨削淬过火的碳素钢、合金钢、高速钢可选用硬度R2~ZR1,磨未淬火钢可用硬度ZR1~ZR2。 2、磨削容易烧伤、变形的弓箭,如导热性差的工件、薄壁薄片工件等,应选用较软的砂轮。 3、砂轮与工件接触面积较大时,因发热量多,冷却条件差,为了避免工件烧伤或变形,应当用较软的砂轮。 例如内圆磨削、平面磨削比外圆磨削的接触面积大,用砂轮端面磨平面比用砂轮圆周面磨平面的接触面积大,所以选用砂轮硬度时应有所区别。 4、精磨时的硬度应比粗磨时的硬度适当高一些。成型磨削以及磨削具有圆角的轴颈(如发动机曲轴等),为了较好地保持砂轮外形轮廓,应该用较硬的砂轮。 5、磨削断续表面,如花键轴、有键槽的外圆等,由于有撞击作用而使磨粒较易脱落,所以硬度应高一些。 6、砂轮线速度低,工件线速度高或纵向进给量大时,磨粒受力较大,应当用较硬的砂轮,以避免过早脱落。 7、干磨应比湿磨的砂轮选得稍软些,以减少发热量。 三、粒度的选择 粒度的选择主要与加工精度、光洁度要求有关,选择原则如下: 1、精磨时工件表面光洁度和精度要求高,应选择粒度较细的砂轮。反之,粗磨时磨削余量大,对表

先进磨削技术的发展

先进磨削技术的新发展 摘要:磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法,磨削与车、铣削在常规加工材料上竞争可能难分高下。尽管硬车削已经替代了很多磨削加工,但由于粘结技术的进步、高级磨料的应用,磨削依然保持强势。作为先进制造技术中的重要领域,磨削加工技术已在机械、国防、航空航天、微加工、芯片制造等众多领域得到广泛应用。磨削加工的发展趋势正朝着采用超硬磨料、磨具,高速、高效、高精度磨削工艺及柔性复合磨削、绿色生态磨削方向发展。如今磨削加工的发展趋势,主要包括高速磨削、超高速磨削、精密和超精密磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削及绿色磨削技术。我们也需要了解超高速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性,把握高速超高速磨削加工技术的发展前景。 关键词:磨削精密磨削高效磨削超高速磨削 正文:磨削加工技术是利用磨料去除材料的加工方法,也是人类最早使用的生产技艺方法。18世纪中期世界上第一台外圆磨床问世,由石英石、石榴石等天然磨料构成,随后又研制出平面磨床。20世纪40年代末,人造金刚石出现;1957年立方氮化硼研制成功;随着磨削技术的发展,特别是超硬磨料人造金刚石砂轮与立方氮化硼党的应用,磨削加工范围日益增大,磨削加工精度和加工效率也不短提高。 磨削技术发展趋势 如今磨削加工技术正朝着高速化,精细化方向发展。因此,我们了解超高速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性,把握高速超高速磨削加工技术的发展前景是很有必要的。主要包括高速磨削、超高速磨削、精密和超精密磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削及绿色磨削技术 首先了解一下精密及超精密磨削机理,精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮,主要用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给(10~15mm/min)对砂轮进行精细修整,以获得众多的等高微刃,加工表面的磨痕较细,加工过程中,由于微切削、滑移、摩擦等综合作用,加工工件达到了小的表面粗糙度值和高的精度要求。超精密磨削则采用较小的修整导程和较小的背吃刀量修整砂轮,靠超细微磨粒等高微刃的磨削作用进行磨削加工。现在我们就对以上提到的磨削技术详细了解一下。 高效磨削技术 高效磨削是一种先进的制造技术,在其不断的发展中达到了一个崭新的水平。所谓高效磨削,是指加大磨削负荷或提高砂轮线速度,增加单位时间金属比切除率和单位时间的金属去除量,以达到和车削、铣削那样高的金属切除率,或者甚至更高。高效磨削主要包括高速磨削、缓进给磨削、高效深磨和砂带磨削,现已成为磨削加工技术发展的总体趋势。高效磨削技术的大力推广可有效地提高磨削效率、加工质量、砂轮耐用度,并降低生产成本。 缓进给磨削 缓进给磨削是继高速磨削之后发展起来的一种高效加工方法,对成型表面的加工有显著的成效。缓进给磨削是强力磨削的一种,又称深切缓进给磨削或蠕动磨削。缓进给磨削与普通磨削的不同在于采用增大磨削深度、降低磨削速度、砂轮与工件有较大的接触面积和高的速度比,达到很高的金属切除率。磨削工件时,只需经过一次或数次行程即可磨到所需的形状和尺寸精度。由于砂轮的磨削深度大,致使砂轮与工件的接触面积加大,有效抑制了磨削时振动的产生,磨

平面磨床磨削砂轮的选择

平面磨床磨削砂轮的选择 砂轮磨具是磨削加工不可缺少的一种工具,砂轮选择合适与否,是影响磨削质量,磨削成本的重要条件。本公司生产一系列的平面磨床,需配置不同的砂轮来适应各种工件的平面加工。为方便用户及本公司设计、工艺人员选择,本文针对平面磨床磨削砂轮的选择,常用不同工件材料的砂轮选择进行汇总,以供大家使用参考(见附表)。 砂轮的种类很多,并有各种形状和尺寸,由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同,各种砂轮就具有不同的工作性能。每一种砂轮根据其本身的特性,都有一定的适用范围。因此,磨削加工时,必须根据具体情况(如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等),选用合适的砂轮。否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。 一、普通砂轮的选择 1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。 a. 磨抗张强度高的材料时,选用韧性大的磨料。 b. 磨硬度低,延伸率大的材料时,选用较脆的磨料。 c. 磨硬度高的材料时,选用硬度更高的磨料。 d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。 最常用的磨料是棕刚玉(A)和白刚玉(WA),其次是黑碳化硅(C)和绿碳化硅(GC),其余常用的还有铬刚玉(PA)、单晶刚玉(SA)、微晶刚玉(MA)、锆刚玉(ZA)。 棕刚玉砂轮:棕刚玉的硬度高,韧性大,适宜磨削抗拉强度较高的金属,如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等,这种磨料的磨削性能好,适应性广,常用于切除较大余量的粗磨,价格便宜,可以广泛使用。 白刚玉砂轮:白刚玉的硬度略高于棕刚玉,韧性则比棕刚玉低,在磨削时,磨粒容易碎裂,因此,磨削热量小,适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮,成本比棕刚玉高。 黑碳化硅砂轮:黑碳化硅性脆而锋利,硬度比白刚玉高,适于磨削机械强度较低的材料,如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。 绿碳化硅砂轮:绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高,磨粒锋利,导热性好,适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。 铬刚玉砂轮:适于磨削刀具,量具、仪表,螺纹等表面加工质量要求高的工件。 单晶刚玉砂轮:适于磨削不锈钢、高钒高速钢等韧性大、硬度高的材料及易变形烧伤的工件。 微晶刚玉砂轮:适于磨削不锈钢、轴承钢和特种球墨铸铁等,用于成型磨,切入磨,镜面磨削。 锆刚玉砂轮:适于磨削奥氐体不锈钢、钛合金、耐热合金,特别适于重负荷磨削。 2. 粒度的选择主要取决于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率。 粒度是指磨料的颗粒尺寸,其大小则用粒度号表示(见表1)。 用粗粒度砂轮磨削时,生产效率高,但磨出的工件表面较粗糙;用细粒度砂轮磨削时,磨出的工件表面粗糙度较好,而生产率较低。在满足粗糙度要求的前提下,应尽量选用粗粒度的砂轮,以保证较高的磨削效率。一般粗磨时选用粗粒度砂轮,精磨时选用细粒度砂轮。 当砂轮和工件接触面积较大时,要选用粒度粗一些的砂轮。例如,磨削相同的平面,用砂轮的端面磨削比用砂轮的周边磨削选的粒度要粗些。 不同粒度的砂轮其适用范围(见表2)。 3. 硬度的选择主要取决于被磨削的工件材料、磨削效率和加工表面质量。 硬度是指砂轮在外力作用下磨粒脱落的难易程度,为了适应不同工件材料磨加工的要求,制造砂轮时分成不同硬度的等级(见表3)。 砂轮选得过硬,磨钝的磨粒不易脱落,砂轮易堵塞,磨削热增加,工件易烧伤,磨削效率低,影响工件表面质量;砂轮选得过软,磨粒还在锋利时就脱落,增加了砂轮损耗,易失去正确的几何形状,影响工件精

高速磨削和精密磨削中的一些问题

高速磨削和精密磨削中的一些问题 1、什么是高速磨削?与普通磨削相比,高速磨削有哪些特点? 答:高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。它与普通磨削的区别在于很高的磨削速度和进给速度,而高速磨削的定义随时间的不同在不断推进,60年代以前,磨削速度在50m/s时即被称为高速磨削,而90年代磨削速度最高已达500m/s,在实际应用中,磨削速度在100m/s以上即被称为高速磨削。 高速磨削与普通磨削相比,它有以下特点: (1)在保持其它全部参数恒定情况下,只增加砂轮速度,将导致切削厚度减小,相应也减小作用于每一磨粒上的切削力。 (2)若相应于砂轮速度成正比增加工件速度,切削厚度可保持不变。在这种情况下,作用于每一磨粒上的切削力,以及磨削合力不改变。这样最大的优点是,在磨削力不变的情况下,材料去除率成比例增加。 2、试简述高速磨削对砂轮和机床的要求。 答:高速磨削砂轮必须满足下列要求: (1)砂轮的机械强度必须能承受高速磨削时的切削力; (2)高速磨削时的安全可靠性; (3)外观锋利; (4)结合剂必须具有很高的耐磨性以减少砂轮的磨损。 高速磨削对机床的要求:

(1)高速主轴及其轴承:高速主轴的轴承一般采用角接触滚珠轴承。为了降低主轴发热,提高主轴的最高转速,新一代的高速电动主轴绝大多数均采用油气润滑。 (2)高速磨床除具有普通磨床的功能外,还需满足以下特殊要求:高动态精度、高阻尼、高抗振性和热稳定性;高度自动化和可靠的磨削过程。 (3)砂轮速度提高以后,其动能也随之增加,如果发生砂轮破裂,显然会给人身和设备造成比普通磨削时更大的伤害,为此除要提高砂轮本身的强度以外,设计专门用于高速磨削的砂轮防护罩是保证安全的重要措施。 3、高速磨削中砂轮精密修整技术有哪些? 答:目前应用较为成熟的砂轮修整技术有: (1)ELID在线电解修整技术; (2)电火花砂轮修整技术; (3)杯形砂轮修整技术; (4)电解—机械复合整形技术 4、什么是精密磨削?试简述普通砂轮精密磨削中砂轮的选择原则。 答:精密磨削是指在精密磨床上,选择细粒度砂轮,并通过对砂轮的精细修整,使磨粒具有微刃性和等高性,磨削后,使被磨削表面所留下的磨削痕迹极其微细、残留高度极小,再加上无火花磨削阶段的作用,获得加工精度为1~0.1mm和表面粗糙度Ra为0.2~0.025mm的表面磨削方法。 普通砂轮精密磨削中砂轮的选择原则:

常见的3种磨削方法介绍

常见的3种磨削方法介绍 磨削过程就是砂轮表面上的磨粒对工件表面的切削、划沟和滑擦的综合作用过程。(一)外圆磨削 外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行,也可在无心磨床上进行,通常作为半精车后的精加工。 1、纵磨法 磨削时,工件作圆周进给运动,同时随工作台作纵向进给运动,使砂轮能磨出全部表面。每一纵向行程或往复行程结束后,砂轮作一次横向进给,把磨削余量逐渐磨去。可以磨削很长的表面,磨削质量好。特别在单件、小批生产以及精磨时,一般都采用纵磨法。 2、横磨法(切入磨法) 采用横磨法,工件无纵向进给运动。采用一个比需要磨削的表面还要宽一些(或与磨削表面一样宽)的砂轮以很慢的送给速度向工件横向进给,直到磨掉全部加工余量。横磨法主要用于磨削长度较短的外圆表面以及两边都有台阶的 3、深磨法 特点是全部磨削余量(直径上一般为~0.6mm)在一次纵走刀中磨去。磨削时工件圆周进给速度和纵向送给速度都很慢,砂轮前端修整成阶梯形或锥形。深磨法的生产率约比纵磨法高一倍,能达到IT6级,表面粗糙度的Ra值在~之间。但修整砂轮较复杂,只适于大批、大量生产,磨削允许砂轮越出被加工面两端较大距离的工件。 4、无心外圆磨削法 工件放在磨削砂轮和导轮之间,下方有一托板。磨削砂轮(也称为工作砂轮)旋转起切削作用,导轮是磨粒极细的橡胶结合剂砂轮。工件与导轮之间的摩擦力较大,从而使工件以接近于导轮的线速度回转。无心外圆磨削在无心外圆磨床上进行。无心外圆磨床生产率很高,但调整复杂;不能校正套类零件孔与外圆的同轴度误差;不能磨削具有较长轴向沟槽的零件,以防外圆产生较大的圆度误差。因此,无心外圆磨削多用于细长光轴、轴销和小套等零件的大批、大量生产轴径。 (二)内圆磨削

超高速磨削加工的关键技术及其装备开发

1引言 为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求,近年出现了一些先进的磨削加工技术,其中以超高砂轮线速度和超硬磨料砂轮为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。 2超高速磨削技术 超高速磨削(Vs≥150m/s)是近年迅猛发展的一项先进制造技术,被誉为“现代磨削技术的最高峰”。日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工程学会(CIRP)将超高速磨削技术确定为面向21世纪的中心研究方向之一。东北大学自上世纪80年代开始一直跟踪高速/超高速磨削技术发展,并对超高速磨削机理、机床设备及其关键技术等开展了连续性的研究,建造了我国第一台额定功率55kW、最高砂轮线速度达250m/s的超高速试验磨床,进行了超高速大功率磨床动静压主轴系统研究、电镀CBN超高速砂轮设计与制造、超高速磨削成屑机理及分子动力学仿真研究、超高速磨削热传递机制和温度场研究、高速钢等材料的高效深磨研究、超高速单颗磨粒CBN磨削试验研究、超高速磨削砂轮表面气流场和磨削摩擦系数的研究等,部分研究成果达到国际先进水平。 2.1超高速磨削技术特点 (1)大幅度提高磨削效率,设备使用台数少;(2)磨削力小、磨削温度低、加工表面完整性好;(3)砂轮使用寿命长,有助于实现磨削加工的自动化;(4)实现对难加工材料的磨削加工。 超高速磨削不仅可对硬脆材料实行延性域磨削,而且对钛合金、镍基耐热合金、高温合金、铝及铝合金等高塑性的材料也可获得良好的磨削效果[1、2]。超高速磨削纯铝的实验表明,当磨削速度超过200m/s(纯铝静态应力波速度)时,工件表面硬化程度和表面粗糙度值开始减小,表面完整性得到改善。因为加载速度提高使得塑性应变点后移,增加了材料在弹性小变形阶段被去除的机率。因此塑性材料静态应力波速是实现“脆性”加工的临界点。 超高速磨削加工的关键技术及其装备开发 蔡光起修世超 (东北大学机械工程与自动化学院沈阳,110004) 摘要:介绍了超高速磨削和快速点磨削的关键技术及国内外发展现状,以及东北大学在这一技术领域的研究成果,提出了跟踪国际先进超高速磨削加工技术,提高我国制造技术水平的途径和策略。 关键词:超高速磨削CNC快速点磨削 Keytechnologyandequipmentofsuper-highspeedgrinding CaiGuangqiXiuShichao (SchoolofMechanicalEngineering&Automation,NortheasternUniversity, Shenyang110004,China) Abstract:Thekeytechnologyandprogressofsuper-highspeedgrindingandquick-pointgrindingwereintroduced,andsomeresearchesandproductionsofNortheasternUniversityinthefieldwerealsopresented.Thestrategyandsignificancewereputforwardtoabsorbtheadvancedtechnologyofsuper-highspeedgrindingintheworldandpromoteourmanufacturingindustry. Keywords:Super-highspeedgrinding,CNC,Quick-pointgrinding

磨削用量的选择

磨削用量的选择 磨削用量包括砂轮速度vs、工件速度vw、纵向进给量fa、背吃刀量ap和光磨次数等。磨削用量对磨削加工质量和生产率等有很大影响,其影响可见表1-1. 磨削用量生产率表面粗糙度烧伤磨削力砂轮磨耗磨削厚度几何精度vs ↗↗↘↗↘↘↘↗vw ↗↗↗↘↗↗↗↘fa ↗↗↗↘↗↗↗↘ap ↗↗↗↗↗↗↗↘ 光磨次数↗↘↘↗↘↗↘↗ 一、砂轮速度的选择 砂轮速度低,砂轮磨损严重,生产率低;砂轮速度过高,磨粒切削刃锋利程度易下降,也容易烧伤工件。砂轮速度与表面粗糙度值得关系如图1-1所示。 该关系图形成条件是:工件材料45钢、调质250HBS、切入磨削、磨具PA80MV、速度比q=60、磨削液为%的69-1乳化液。 由图可知,随着砂轮速度提高,表面粗糙度值降低,但应注意防止磨削颤振。一般外圆和平面磨削,使用陶瓷结合剂砂轮,砂轮速度在30~50m/s之间;内圆磨削及工具磨削一般砂轮速度在(18~30)m/s。随着磨削技术的发展,砂轮速度已提高到60~80m/s,有的已超过100m/s。 图1-1 砂轮速度与表面粗糙度的关系 二、工件速度的选择 工件速度,对外圆或内孔磨削是指工件的线速度,平面磨削时指工作台运动速度。工件速度vw与砂轮速度vs有关,但较其要小得多。若二者速度比为q(q=vs/vw),则 外圆磨削 q=60~150 内圆磨削 q=40~80 普通磨削vw一般为10~30m/min,工件速度选择条件见表1-2. 序号主要因素选择条件 1速度比q 砂轮速度越高,工件速度越高;反之,前者越低,后者亦越低 2砂轮的形状和硬度直径砂轮直径越小,则工件速度越低 硬度 1、对于硬度高的砂轮,选择高的工件速度 2、硬度低的砂轮,工件速度宜低 3工件的性能和形状工件硬度1、工件硬度高时,选用高的工件速度 2、工件硬度低时,选用低的工件速度

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