在機(jī)械制造領(lǐng)域,磨削是對(duì)環(huán)境影響最大的加工技術(shù)之一。
平面磨床磨料磨具本身的制造、磨削加工中的微粉污染和磨削加工所造成的能源及材料消耗,以及加工中大量使用的磨削液等都對(duì)環(huán)境和資源產(chǎn)生嚴(yán)重影響。我國是世界上磨料、磨具產(chǎn)量及消耗量的第一大國,超硬磨料制造成本較高,價(jià)格昂貴,因此大幅度提高磨削加工的綠色度意義重大。快速點(diǎn)磨削具有磨削區(qū)小、磨削力小、砂輪使用壽命長(zhǎng)、磨削溫度低、冷卻方式簡(jiǎn)便和可實(shí)現(xiàn)少、無磨削液的干式或準(zhǔn)干式加工特點(diǎn),通過對(duì)點(diǎn)磨削熱、比磨削能、磨削比、砂輪壽命及新型冷卻系統(tǒng)等理論研究,以更好地開展面向綠色制造的快速點(diǎn)磨削技術(shù)的基礎(chǔ)研究。
德國目前在這項(xiàng)新技術(shù)的研究開發(fā)上處于領(lǐng)先地位,已在汽車工業(yè)、工具制造業(yè)中得到應(yīng)用,尤其是在汽車零件加工領(lǐng)域,即齒輪軸或凸輪軸等。這些零件大都包括切入、軸頸、軸肩、偏心及螺紋磨削過程。
圖 快速點(diǎn)磨削外圓磨床多工序復(fù)合磨削示意
應(yīng)用此項(xiàng)工藝可以通過一次裝夾而實(shí)現(xiàn)全部加工,大大提高了零件加工精度及生產(chǎn)率。另外,在齒輪加工、機(jī)床制造、紡織與印刷機(jī)械制造、陶瓷加工和電子工業(yè)中也有廣闊應(yīng)用前景。我國部分汽車制造企業(yè)目前也引進(jìn)了幾十臺(tái)工藝設(shè)備,并取得了明顯效益。我國一汽大眾汽車有限公司應(yīng)用這一技術(shù)磨削發(fā)動(dòng)機(jī)主軸頸,砂輪修整一次可磨削3000件。但應(yīng)用領(lǐng)域尚小,僅限于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)軸類似零件的加工。因此,跟蹤國際先進(jìn)技術(shù),深入開展快速點(diǎn)磨削技術(shù)的理論與應(yīng)用研究,對(duì)于在我國推廣和發(fā)展該項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)、提高制造工藝技術(shù)和裝備制造水平具有重要意義。國內(nèi)東北大學(xué)已開始進(jìn)行超高速點(diǎn)磨削機(jī)理研究及機(jī)床開發(fā)。采用快速點(diǎn)磨削方法磨削傳動(dòng)軸,裝夾一次可完成外圓、軸肩、溝槽和緊固螺紋四個(gè)部位的磨削;磨削凸輪軸,一次裝夾可磨削凸輪軸面、主軸軸頸、兩端軸頸、止推軸頸側(cè)肩面和凸輪修整座面外徑,尺寸精度達(dá)IT6,Rn≤0.8tLm,周期時(shí)間150s。與傳統(tǒng)工藝比較,大大節(jié)約了成本(表)。
表磨削凸輪軸的工藝對(duì)比
指標(biāo) | 傳統(tǒng)工藝(剛玉砂輪) | 快速點(diǎn)磨工藝(cBN砂輪) |
磨床臺(tái)數(shù) 投資 運(yùn)行成本 | 1 100% 100% | 7 80% 23% |
數(shù)控快速點(diǎn)磨削也是使用半永久工具進(jìn)行數(shù)控磨削的發(fā)展方向。由于磨削溫度低,磨料及能源消耗少,快速點(diǎn)磨削技術(shù)也符合綠色制造要求,可以預(yù)計(jì)這項(xiàng)新能源技術(shù)具有極大的發(fā)展?jié)摿?。德國Junker公司Quickpoint3000超高速點(diǎn)磨削機(jī)床的數(shù)據(jù)如下。
1.中心高度最大150mm
2.加緊長(zhǎng)度最大500ram
3.磨削長(zhǎng)度最大500mm
4.工件質(zhì)量最大lOkg
5.砂輪直徑 350ram
6.通過一次裝夾完成的整體加工實(shí)現(xiàn)了最高精度
7.靈活多樣的操作,使用多達(dá)3個(gè)砂輪軸
8.加工工件的表面質(zhì)量好
高度柔性和高生產(chǎn)率的傳動(dòng)軸精度整體磨削是Junker公司的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在2007年中國國際機(jī)床展覽會(huì)上Junker公司展出Quickpoint3000型磨床。該
磨床可以通過一次裝夾高速磨削,完成傳動(dòng)軸的全部磨削任務(wù):磨外圓、磨軸肩、磨椎體、磨倒角和切槽。