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创新的磨削工艺使强力磨削更加经济

时间: 2016-03-30

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为了能够经济的发掘高性能材料的潜力,必须进一步扩大强力切削加工的能力,这一点在新的切削加工工艺和满足高要求切削加工任务的领域中更为重要。
创新的高性能原材料以其优越的使用性能赢得了人们的信赖。耐高温的合金材料、CMC陶瓷基复合材料和高性能陶瓷材料也因其很高的强度、耐热性能和抵抗化学腐蚀的稳定性有着越来越广泛的用途。随着对零件质量要求的不断提高,这些材料的零件加工的难度也在不断增大,为了提高磨削加工的产量和质量,柏林技术大学机床加工工艺研究所(IWF)和霍伦霍夫研究院生产设备和设计技术研究所(IPK)开展了创新性磨削工艺和所需工装的研究和优化。本文将介绍两个能够最大程度实现上述目标的磨削加工方案。
高速双面磨削(Schnellhubschleifen)采用的是一种缓进给磨削工艺,这种工艺在端面加工和成型加工时有着很高的生产效率。当利用传统磨削砂轮大批量的磨削金属材料零件时,通常采用的是CD连续加工的缓进给磨削工艺。这种磨削工艺的缺点是磨削刀具所需费用高、砂轮磨损严重、使用灵活性差和优化改进费用高。与缓进给磨削相对比,高效双面磨削时的进给运动较少,在多次磨削过程中的工件进给速度能够明显提高。在柏林的生产技术中心里,一台Blohm Profimat型磨床的MT 408试验样机所使用的工件进给速度达Vft=200m/mm,加速度为aft=50m/s2。

切削区域中的能源消耗
这种机床研发的背景是使磨削能源的消耗都用于切削区域之中,因为在试验时研究人员观察到,工件进给速度的波动能够使得恒定的切削速度Vc和恒定的单位时间内的切削量Qw对切屑的几何形状产生重要的影响。金属材料切除时通常具有的前期弹性-塑性变形也因很快达到了所需的切削深度Tu和切屑厚度的增加而大大减少,这样就能够降低磨削时的单位能耗ec。另外,由于吃刀深度较小、传递到工件中的能量较少,因此有可能改善切削区域冷却液的供应情况,从而有效降低磨削工件边沿处的烧蚀。基于微观切削过程的这些变化,相应的也要在磨削砂轮的技术规范中有所改变。与缓进给磨削不同,砂轮无需拥有更高的孔隙度。在高效双面磨削中,参与磨削的磨粒数量可由于总颗粒的数量增加而增加,从而也可以提高其生产效率,为用户提供了一种能够灵活高效生产小批量和单件产品的磨削工艺。