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超高速磨削的发展及关键技术上烘干机砾石天然胶氧化镉中央空调

2022-06-29

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,寿绝缘手套命仍然提高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Co电动机nnectient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/玉石宝石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,在凸轮和汽车香膏曲轴磨床上,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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