硬质材料研磨时对机床刚性的需求

国际金属加工网 2017年03月20日

要想用无心磨床更为有效地研磨硬质材料,就需要一台具有很好的抗振效果的设备,尤其是在砂轮高速转动时。同时,这台设备也需要有很好的刚性用以承受较高的切削力。

在众多的制造领域中已经有越来越多的制造商将许多难以加工的材料应用到他们新的产品设计中。Greg Payne先生指出,这种现象的存在为那些拥有特殊加工设备并知道如何加工钛金属、钨钢、工具钢和如铪这种更奇特材质金属的工厂提供了很多机会,有时工艺设计师会特别强调使用其中的某些材料。作为Cinetic Landis公司无心磨床的产品经理,Payne先生表示加工刚性是有效提高无心通磨、进给磨和成形研磨这些特殊材料加工效率的关键所在。

“在使用无心磨床研磨这些具有挑战性的材料时为了改进其磨削工艺,通常情况下人们的第一选择往往是提高砂轮的转速。” Payne先生解释说。通过一定的技术改造,如增加气动或润滑油主轴轴承可以让陈旧的磨床设备的转速提高到60 m/s。但是要想让转速提高到100 m/s以上,就要考虑使用新型的无心磨床设备了。当研磨硬质材料如碳化钨时,这台设备不仅要能够有效的吸收高速转动生产的加工振动,还要能够经得住较高的切削力。即便是金刚石砂轮的磨粒,也只有聚集大量的能量才能够渗透进碳化钨材料的表面。这就是在进行类似加工时需要重点考虑机床的刚性和加工的稳定性的原因。

Payne先生说:“在设计元素方面,Landis Cincinnati Viking公司生产的RK系列无心磨床提供了一个刚性的平台,专门用于加工这些难加工的材料。”例如,他们的一台单件磨床以铸铁为基体,蜂窝状的筋板里充满了刚性复合材料而且加工起来具有极低的导热系数。“虽然其他磨床公司也会使用这种铸铁的基体。”Payne先生指出,“但是这些基体上的型腔通常是为了使铸造液体的通过,起到管道的作用或是为了简化铸造工艺。换句话说,他们并非是设计在有针对性的部位,专门为了优化机床刚性和热稳定性而存在的。”

各运动元件的精密配合也有助于提高机床的整体刚性。Payne先生解释说,采用手动刮板的方式来加工轴承表面是目前最流行的获得紧密配合的方式。然而,通过手动刮板获得的配合仅有50%~60%的关联性。复制是一种新的加工工艺,可以精确的加工轴承表面,而轴承的啮合面是通过低摩擦材料复制得到的,能够取得100%的关联性(图2)。这项新的加工工艺几乎消除了粘滑问题,因此已经用于Viking公司的RK系列磨床产品上,该设备中有许多需要精确配合的啮合面。

一个开放式的基于PC基础之上的CNC,可以让用户充分认识到这些设备的加工能力,它们既可以提供灵活的编程语言,也可以提供远程网络服务,同时还具备嵌入式的数据记录功能。“尽管如此,在加工硬质材料时寄希望于重新改造一台旧的无心磨床并增加新的控制系统通常,并不能够达到预期的效果。”Payne先生指出,“因为原有机床的机构是固定的,它们缺乏加工所需要的刚性。”

Payne先生说:“Viking公司RK系列无心磨床的用户在加工钛金属零件时公差可以达到±0.0001 in(1in=25.4mm),在加工大直径钛金属零件时其生产能力会是同类普通设备的2倍,而且通过提高无心通磨加工硬质合金零件的速度可以得到150%的金属切削量。当然,磨削没有特殊要求的合金也有可能得到改善。对于这些应用,一台刚性好的加工设备可以提供更高的产出,同时保持加工的连续性和准确性。


网友评论

编辑推荐

相关主题