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超聲波輔助磨削
$ W% M* b' p5 S, e8 U" Q5 ]8 r( x1 \, K8 _在針對超聲波輔助磨削的研究中,對采用金剛石砂輪加工陶瓷(ZrO2、Al2O3、Si3Ni4)的內(nèi)圓磨削流程進(jìn)行了重點(diǎn)關(guān)注。采用這些材料的零件今后可用于醫(yī)療器材或者精密測量技術(shù)(測量球)。
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6 W- f6 T0 p& q( B4 |) a2 _3 @按照在此最新介紹的方法,可在目前的機(jī)床設(shè)計(jì)中采納超聲波磨削主軸,也可將它加裝到現(xiàn)有機(jī)床上。這一受專利保護(hù)的方法考慮到了把超聲波發(fā)生激勵(lì)器整合到已知內(nèi)圓磨削主軸設(shè)計(jì)方案中的問題。對于超聲波發(fā)生器將在對磨削工具加以考慮的情況下進(jìn)行計(jì)算,并進(jìn)行相應(yīng)的加工。根據(jù)所計(jì)劃的應(yīng)用條件,必須采用較小的砂輪直徑(<3mm)。! z6 @0 R. D- Q! r/ ?$ l
9 a9 ?+ [% B5 f" f2 N4 h# t6 a7 `為了利用磨削工具切削速度較高的優(yōu)點(diǎn),所以在開發(fā)超聲波主軸組件時(shí)把主軸轉(zhuǎn)速固定在60000–100000轉(zhuǎn)/分鐘的范圍。為了滿足這一應(yīng)用條件,對于需開發(fā)的超聲波磨削主軸提出了新的要求,以確保實(shí)現(xiàn)超聲波輔助加工的理論優(yōu)點(diǎn)。在此介紹的范例中,此要求尤其體現(xiàn)在降低整體陶瓷材料內(nèi)圓端面磨削時(shí)作用于材料上的加工作用力(根據(jù)情況大約30-50%)上,這能使切削量更高、刀具磨損更小。, p& | q, {, y% X
/ |0 y7 Z ~3 W+ ^& {降低表面粗糙度4 D& w3 M2 K+ M3 Y
軸向疊加的超聲波運(yùn)動是由所集成的控制感測器通過感應(yīng)引發(fā)的,這種運(yùn)動在磨削脆硬材料時(shí)將對切屑形成過程提供幫助。為了使這一潛力得到利用,已實(shí)現(xiàn)了在主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)同步進(jìn)行70kHz超聲波運(yùn)動的傳輸。這一情況代表著一種最新技術(shù)。' S( I. l4 i7 L6 C _+ z
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針對陶瓷零件內(nèi)圓切入磨削也采用相同檢測裝置進(jìn)行了試驗(yàn)。另外還發(fā)現(xiàn)具有降低表面粗糙度的效果,這將為此工藝的未來用戶進(jìn)一步挖掘出經(jīng)濟(jì)性潛力。& H4 p: q2 R) J
& z0 p' @) f/ n6 ^3 r線切割修整技術(shù)2 ?- P8 ^/ X. p' Y3 r) U* O
原則上,在加工上述脆硬材料時(shí)將使用各種粘結(jié)劑體系的金剛石砂輪。鑒于硬質(zhì)合金和高性能陶瓷(包括硬度、韌性)的材料特性,必須使用此高硬度磨料。但這種磨料也會發(fā)生物理性磨損,它把修整問題提上了議程。在這方面,已知修整技術(shù)常常都具有缺陷,而且再現(xiàn)性不夠。
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因此,STUDER在過去進(jìn)行的一個(gè)基礎(chǔ)試驗(yàn)中對金屬基金剛石砂輪的電火花修整進(jìn)行了研究,并將此研究結(jié)果連同最新知識按照實(shí)踐要求轉(zhuǎn)化為外圓磨削砂輪的修整條件。所進(jìn)行的試驗(yàn)針對金屬基金剛石砂輪的應(yīng)用并使用油作為冷卻潤滑液,而且油同時(shí)還起著電解質(zhì)的作用,同時(shí)還通過實(shí)驗(yàn)確定此方法也能用于金屬基CBN砂輪。
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, i6 ]4 i/ ~% b5 v9 A" `; |正如您今天在高速加工所使用的一樣,金屬基金剛石砂輪的應(yīng)用已得到了復(fù)興,即使是在較低的切削速度時(shí)也能獲得較高的切削能力,因?yàn)榻柚娀鸹üに嚥粌H可生成規(guī)則的砂輪外形輪廓,還可獲得出色的磨粒出露高度,從而能有針對性地獲得材料磨削所需的容屑空間。此磨粒出露高度,加上金屬粘結(jié)劑具有很高的磨粒附著力,這將使磨削能力達(dá)到最佳。
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3 t$ @: F, q; n1 ? W- y% I$ L顯著降低磨削時(shí)間3 a! s6 w* f( z7 I, q. k
在采用STUDER-WireDress®技術(shù)按照生產(chǎn)條件進(jìn)行的批量模擬表明,相比現(xiàn)在的金屬基砂輪磨削流程,它能使每個(gè)工件的磨削時(shí)間顯著降低30-40%。9 f# G: O* E0 O: |* g; M, D4 f
1 S" \5 f: @- [5 U N: u n# Y5 t. U* } Q線切割工藝被選擇用于STUDER-WireDress®系統(tǒng),因?yàn)橄啾却怪彪娢g工藝,它的線徑始終恒定。因此不必為獲得完整的砂輪外形輪廓而制造一個(gè)垂直電蝕工具。一個(gè)專門開發(fā)的送線系統(tǒng)采用連續(xù)性送線進(jìn)給裝置,確保輪廓精準(zhǔn),它能在進(jìn)行修整期間精確且無振動地進(jìn)行送線。借助指定直徑的金屬線可在砂輪外形輪廓上生成小于0.2毫米的內(nèi)圓弧和小于0.05毫米的外圓弧。借助這些參數(shù),用戶在加工中將會有全新體驗(yàn)。, o _( ?2 z: n) J, d- O0 P
# V0 U/ h9 Q& g; r- |砂輪輪廓精度1 D" p2 v {5 Q$ s% o, O. r0 Y
砂輪的整個(gè)輪廓精度將由磨床機(jī)床軸的質(zhì)量決定,因?yàn)樗袚?dān)著砂輪輪廓軌跡運(yùn)行的工作。鑒于技術(shù)緣故,精密磨床在此提供了最佳先決條件。STUDER-WireDress®方案完全符合機(jī)床整合的條件,也就是說將在機(jī)床中(無砂輪更換)、且必要時(shí)還要在速度為工作轉(zhuǎn)速時(shí)對砂輪進(jìn)行修整。此措施將對磨削流程的質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響。通過對由替代SiC修整工具的STUDER-WireDress®工藝生成的砂輪表面形貌進(jìn)行比較,還發(fā)現(xiàn)了其他有利方面,如:降低磨削作用力以及提高磨削比(G值)。% e; v- f) i p: ~
機(jī)床操作人員可通過控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)借助線蝕工藝修整磨削工具所需的最佳參數(shù)。因此,對于用戶來說,STUDER-WireDress®的技術(shù)整合是可以掌控的,且與他所熟悉的磨床操作和編程方法類似。) S$ s. n1 q$ J$ a# V1 A' z# x$ l
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