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磨床的主要结构特点影响其表面粗糙度的因素及改善措施竹炭产品

2019-12-04 12:01:47 表面    

什么是磨床?其实磨床就是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工,少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工,如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。磨床能加工硬度较高的材料,如淬硬钢、硬质合金等;也能加工脆性材料,如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削,也能进行高效率的磨削,如强力磨削等。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加,以及精密铸造和精密锻造工艺的发展,磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。下面小编来为大家介绍磨床的主要结构特点、影响磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施、磨床精度对工件的加工精度的影响、磨床的安全事项、保养方法。一起来看看吧!

磨床的主要结构特点

1、高刚度高稳定性床身

床身采用整体花岗岩结构,由于花岗岩具有高阻尼、小振动、热稳定性佳等特性,可以保证磨床高刚度和高稳定性。

2、工作台

工作台面采用整体花岗岩结构,在传统闭式静压导轨的基础上开发了高刚性、高精度的大平面闭式静压导轨,以实现工作台的大行程、平稳、可靠的往复运动。工作台采用SIEMENS直线电机进行驱动,同时为了防止直线电机的运动影响台面,专门为直线电机设计了独立的静压导轨。台面的运动状态由HEIDENHAIN光栅系统进行闭环控制,从而保证了工作台具有高精度、快速响应的运动特性。

3、立柱、滑座与横梁

可控制由于热引起的机床变形,立柱和横梁采用花岗岩制成。砂轮横向位移滑座置于固定的横梁上、安装砂轮架的垂直运动拖板置于横向位移滑座上。横向位移和垂直运动均采用SIEMENS伺服电机直接驱动高精度滚珠丝杠来完成,HEIDENHAIN光栅位置反馈。横向位移滑座以及垂直运动拖板的导轨同样采用的是液体静压导轨。另外在垂直运动拖板上配备了微量进给机构,可以实现砂轮架0.1μm的微进给。为了减少砂轮架滑座自重及其横向位移引起的横梁变形,在横梁的正上方设置了卸荷装置(卸荷横梁)。用以承担砂轮架滑座的大部分自重,并且通过HEIDENHAIN光栅位置反馈实现卸荷装置与砂轮横向位移滑座的运动同步,从而*限度的减少横梁变形对磨削加工的影响。

4、砂轮架

开发了转速范围广、高刚性、高精度砂轮静压主轴系统,以实现砂轮的高刚性、高精度回转运动。砂轮轴采用液体静压轴承支承,SIEMENS内置式主轴电机,采用冷却液强制冷却主轴电机,砂轮主轴配备了砂轮平衡装置,配套的管理控制程序能在循环中连续监测砂轮的情况并立即对可能出现的不平衡量进行补偿。

5、测量系统

机床配备了激光干涉仪作为加工精度的在位测量系统,通过机床台面运动和测量拖板横向运动,使激光干涉仪的镜头可以扫描所有加工面积。当机床进行磨削加工时,测量横梁可以运动到加工范围以外。

影响磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施

一、影响磨床加工表面粗糙度的因素

1、与磨削砂轮有关的因素

(1)主要是砂轮的粒度、硬度以及对砂轮的修整等。砂轮的粒度越细,则砂轮单位面积上的磨粒数越多,磨削表面的刻痕越细,表面粗糙度值越小。但粒度过细,砂轮易堵塞,使表面粗糙度值增大,同时还易产生波纹和引起烧伤。

(2)砂轮的硬度是指磨粒受磨削力后从砂轮上脱落的难易程度。砂轮太硬,磨粒磨损后还不能脱落,使工件表面受到强烈的摩擦和挤压,增加了塑性变形,表面粗糙度值增大,同时还容易引起烧伤;砂轮太软,磨粒易脱落,磨削作用减弱,也会增大表面粗糙度值,所以要选合适的砂轮硬度。

(3)砂轮的修整质量与所用修整工具、修整砂轮的纵向进给量等有密切关系。砂轮的修整是用金刚石除去砂轮外层已钝化的磨粒,使磨粒切削刃锋利,降低磨削表面的表面粗糙度值。另外,修整砂轮的纵向进给量越小,修出的砂轮上的切削微刃越多,等高性越好,从而获得较小的表面粗糙度值。

2、工件材质有关的因素

包括材料的硬度、塑性、导热性等。

工件材料的硬度、塑性、导热性对表面粗糙度有显著影响。铝、铜合金等软材料易堵塞砂轮,比较难磨。塑性大、导热性差的耐热合金易使砂粒早期崩落,导致磨削表面粗糙度值增大。

3、加工条件有关的因素

包括磨削用量、冷却条件及工艺系统的精度与抗振性等。

磨削用量有砂轮速度、工件速度、磨削深度和纵向进给量等。提高砂轮速度,就可能使表层金属塑性变形的传播速度跟不上磨削速度,材料来不及变形,从而使磨削表面的表面粗糙度值降低示。工件速度增加,塑性变形增加,表面粗糙度值增大。磨削深度和纵向进给量越大,塑性变形越大,从而增大了表面粗糙度值。砂轮磨削时温度高,热的作用占主导地位,因此切削液的作用十分重要。采用切削液可以降低磨削区温度,减少烧伤,冲去落的砂粒和切屑,以免划伤工件,从而降低表面粗糙度值。但必须选择适当的冷却方法和切削液。此外,对于外圆磨床、内圆磨床和平面磨床,其机床砂轮的主轴精度、进给系统的精度和平稳性、整个机床的刚度和抗振性等,都和表面粗糙度有密切关系。

二、砂轮的修整技巧

1、修锐处理

(1)修锐是一个将超硬磨粒砂轮的磨粒修磨锋利的处理过程。在这一过程中,需往除磨粒间的结合剂和磨钝的砂轮磨粒,使具有很强磨削性能的砂轮磨粒突出结合剂之外,形成锐利的切削刃。修锐也必须从砂轮表面的气孔中,往除微小的材料,防止作用于砂轮上的磨削力增大,砂轮上的磨削力增大,将会引起振动和造成零件表面烧伤。

(2)没有适当的修锐,即使是最好的砂轮也不可能获得加工零件的高质量和尺寸一致性。实际上,当你投资了高质量的砂轮,为了获得高的磨削性能,很好地修整它们就显得非常重要。

(3)整形可以说是砂轮预备工作的一部分,它与普通砂轮的修锐同时进行。对于超硬磨料砂轮,两道工序是分开进行的,首先对砂轮进行整形。在使用超硬磨料砂轮磨削中,整形是使用整形工具或滚轮进行,修锐经常是使用一个陶瓷结合剂的修整棒,在整形完成后,对砂轮进行修锐处理。

(4)在砂轮包括整形与修锐的修整之前,保证主轴轴承在一定的温度下(如通常的砂轮磨削状态)是很重要的。这样可避免损伤零件几何外形以及砂轮和修整工具的非正常磨损。对于修整用的工具必须小心处理,由于它一般由质硬、耐磨但又很脆的金刚石材料制成,且对因稍微碰撞、受力引起微小裂纹和破碎都非常敏感。

(5)由于金刚石整形器本身就是一把刀具,需保持非常锋利。使用一个磨钝了的修整工具来修整砂轮表面,会使砂轮变钝。为了保持一个高质量和锋利的金刚石修整工具,每隔一定时间,需要1/8圈地旋转单点或带锥尖的修整工具。旋转次数可根据修整情况决定,根据经验,最少天天旋转一次。对于凿子头和成型的修整工具,一般需在它们磨钝前180°地旋转一次。

(6)大多数外圆磨床是将零件和砂轮置于一个水平线上。零件外圆的最高点与砂轮外圆的最高点称为零件/砂轮接触点,金刚石修整工具应尽可能地在接近零件/砂轮接触点处修整砂轮。对于内圆磨床用砂轮,将金刚石修整工具接近砂轮外圆的最高点(即磨孔时零件/砂轮接触点)进行修整,这一点更为重要。

2、采取微量修整

(1)为减少修整时间,好象总存在一种想选择大些修除深度的诱惑。这是一种极其错误的想法。必须选择最合适的修除深度对砂轮进行修整。选择太大的修除深度,会产生高的切削温度,减少修整器的使用寿命,还会将有用的砂轮层切除。终极结果是使修整器和砂轮两者受损,适得其反。最佳的修整量为经几次修除后,既能恢复砂轮的几何外形,又能恰好产生出良好的磨削锋刃为准则。使用单点修整工具,应以10-15o的轴心线倾斜角接触砂轮的直径方向。这样将使单点修整工具在定期转动时,产生一个削尖的作用。以多点接触的修整工具不需要倾斜这一角度。改为用修整工具的整个端面与砂轮表面接触。

(2)横向移动速度是修整工具在修整中通过砂轮表面的速度。它对加工零件要求的表面粗糙度和金属切削率都起有关键的作用。横向移动速度太慢,将会堵塞砂轮,损害零件的表面粗糙度和金属切削率。太慢的横向移动速度还可以引起砂轮振动和烧伤零件表面。均匀较快的横向移动速度能修整出好的砂轮表面,进步砂轮的磨削性能,增加磨削效率,降低零件表面粗糙度。

3、保持冷却

(1)适当地使用冷却液,能加快修整速度和进步修整效率。根据经验,选用一股3/8英寸直径的冷却液,能够从修整器上排除大量热量,延长修整器的使用寿命。当金刚石修整工具通过砂轮时,安装一个冷却液喷管,布满整个砂轮表面或不断地加注冷却液到金刚石修整工具。当修整工具与砂轮接触开始修整后,决不答应修整工具,从冷却液中退出。否则会使金刚石修整工具,在冷、热的极端温度变化下,产生裂纹或破裂。

(2)使用过滤器对冷却液进行高精度过滤,能避免污垢或切屑在冷却液中的多次循环。被污染的冷却液能够使砂轮很快磨损,增加砂轮的修整次数。只有在干式磨削时(只有在这种情况下,可以中断对金刚石修整工具的冷却),才对砂轮采取干式修整。在天天放工前,关掉冷却液后,让砂轮空转几分钟。这样可以防止砂轮破裂。

4、振动是修整的大敌

(1)在砂轮修整中,有效地减小振动,避免在砂轮表面留下修整痕迹、碰撞和损坏修整工具等,是至关重要的。这意味着还必须保持砂轮平衡,这是砂轮本身的结构特点所决定的。密度的不均匀和整个砂轮几何外形的好坏,都会影响一个砂轮的固有平衡。因此选择一个高质量的砂轮也是很重要的。假如是一个高质量的砂轮,只需妥当的安装即能保持砂轮很好的平衡。按照砂轮制造商的出厂说明,砂轮上标有一个向上箭头,它表明砂轮经粗平衡后的轻端方位。然后用户可以根椐箭头指示,留意修整砂轮,使其达到动态平衡。冷却液均匀地加注,有时也能帮助砂轮保持平衡。

(2)为了进一步地避免振动,需保证修整工具牢固地夹紧在夹座上和保持最小的悬垂量,以保证修整工具有足够的刚性。假如金刚石工具没有牢固夹紧,就会引起振动、产生噪音,在零件表面产生波纹,拉伤零件表面和损坏修整工具。

磨床精度对工件的加工精度的影响

磨床的几何精度、刚度、热变形、运动稳定性和抗振性等,将对工件的加工精度直接产生影响。

1、磨床的几何精度

(1)是指不承受负荷的情况下,各部件的运动精度和相互位置精度。把机床制造得绝对精确是不可能的,总有不可避免或多或少的误差存在。这种误差将在工件加工时不同程度反映到工件上来,而影响其工件的加工精度。一般有主轴的径向跳动和轴向窜动,工作台等运动部件移动的直线度,工作部件的相互位置误差和传动误差等。

(2)砂轮主轴的径向跳动和轴向窜动及磨床头架运动误差大,不仅影响磨削后的工件表面粗糙度,还会使工件产生圆度和端面跳动,造成磨削过程中火花不均匀。工作台移动在垂直面不垂直时,在内、外圆磨床上,影响工件母线的直线性,在平面磨床磨削平面,造成工件平面度误差大。外圆磨床的砂轮主轴轴中心线和内圆磨床砂轮轴轴中心线与工件头架轴中心线不等高,在磨削内、外锥体时,工件母线是双曲线。砂轮主轴轴中心线对工作台移动方向不平行,影响磨削后的工件端面平直度。磨床的传动误差,对螺纹磨削和齿轮磨削的加工精度影响很大。

2、磨床的刚度

它是指磨床承受外力(磨削力)时,其部件抵抗变形的能力。也即是在同样的磨削力的情况下,部件变形越小,表示刚度越大。反之,部件变形大,表示此部件刚度就小。这些变形的大小,破坏了磨床静态的原始几何精度,将引起工件的加工误差的大小。所以刚度好的机床,工件的加工精度高。

3、热变形

磨床内部的热源分布不均匀,各个部位在运动中产生的热量多少也不同,外界热源对机床各部位的影响也不一样,零部件因材料不同的热膨胀系数也不相同,造成机床各部分不同的微量变形,使机床原始几何精度下降,而影响工件的加工精度。所以精密磨床最好安装在恒温室使用,以防止温度的变化对机床和工件的精度产生影响。

4、磨床运动部件爬行

磨床工作台砂轮架等运动部件在作微量周期进给或低速连续移动时,出现运动不均匀的现象,通称为爬行。当磨床有这种现象发生时,使磨削过程中的进给不均匀,而影响工件磨削表面粗糙度。

5、磨床的振动

磨床在磨削过程中产生振动,使砂轮和工件问相对位置发生周期性的变动,使工件表面产生振纹,严重影响加工质量和精度。

磨床的安全事项

(1)操作人员要经过培训和考核,并对机器设备非常熟悉后,才能操作机器,以免有不当操作而损坏机器。

(2)操作人员在操作机器前,要穿戴好安全防护用品,比如安全眼睛、安全鞋以及防尘口罩等。

(3)设备在操作前要进行必要的检查,,机室是否有杂物,以及砂轮是否完全夹紧。

(4)砂轮在空转两分钟,并且正常后才能进行修正,以及运作。

(5)砂轮没有完全停稳时,不能安装或拆卸工件,更不能够用手触摸砂轮,以防发生危险。

(6)操作员离开机器时,应关闭机器电源才行。

(7)一旦设备出现故障问题,那么应由专业维修人员进行处理。

(8)设备上的任何零件,严禁私自拆卸,以防出现问题。

磨床的保养方法

(1)每班,要对机器进行润滑,还要清洁机室。

(2)每周要清洁机身一次,并对切削液进行更换。

(3)每隔半年,要调整一次机床的水平。

上述是小编为大家讲解的磨床的主要结构特点、影响磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施、磨床精度对工件的加工精度的影响、磨床的安全事项、保养方法。希望这些知识能够加深大家对磨床的了解!当然,大家要注意,由于磨床砂轮的转速很高,砂轮又比较硬、脆、经不起较重的撞击,偶然的操作不当,撞碎砂轮会造成非常严重的后果。因此,磨削加工的安全技术工作显得特别重要,必须采取可靠的安全防护装置,操作要精神集中,保证万无一失。此外,磨削时砂轮的工件上飞溅出的微细砂屑及金属屑,会伤害工人的眼睛,工人若大量地吸入这种尘末则对身体有害,也应采取适当的防护措施。

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