公 司:江西峰颢砂轮有限公司
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轴承生产,磨削加工劳动量约占总劳动量60%,所用磨床数量也占全部金属切削机床60%左右,磨削加工成本占整个轴承成本15%以上。对于高精度轴承,磨削加工这些比例更大。另外,磨削加工又整个加工过程最复杂,对其了解至今仍最不充分一个环节。这个复杂性表现:所要求性能指标更多、精度更高;加工成形机理更复杂,影响加工精度因素众多;加工参数线检测困难。因此,对于轴承生产关键工序之一磨削加工,如何采用新工艺,新技术,以高精度、高效率、低成本地完成磨削过程,便磨削加工主要任务。
高速磨削技术
高速磨削能实现现代制造技术追求两大目标提高产品质量劳动效率。实践证明:若将磨削速度由35m/s提高到50~60m/s时,一般生产效率可提高30%~60%,对砂轮耐用度提高约0.7~1倍,工件表面粗糙度参数值降低50%左右。
一般磨削速度达到45m/s以上称为高速磨削。国内以我所八十年代研制ZYS—811全自动轴承内圆磨床为代表,率先国内轴承行业套圈磨削加工应用高速磨削技术,配套成功研制了高刚度、高转速、大功率电主轴及高速砂轮。而国内外高速磨削早已广泛应用,并随着广泛采用高磨削比,高耐用度超硬磨料如CBN,砂轮磨削速度已达80~120m/s,甚至更高。如:德国Mikrosa、日本KOYO公司无心磨床,日本TOYO公司轴承内圆磨床等,外表面磨削砂轮线速度达120m/s,内表面磨削线速度达60m/s~80m/s。
增大砂轮驱动(传动)系统功率提高机床刚性,实现高速磨削一条重要措施,而其高速主轴单元高速磨床最为关键部件。高速磨削,砂轮除应具有足够强度外,还需要保证具有良好磨削性能,才能获得高磨效果。另外,冷却装置也实现高速磨削不可缺少装置之一。
CBN砂轮磨削技术
立方氮化硼磨料简称CBN磨料,由其制造砂轮称为CBN砂轮,其主要具有下列特征:⑴硬度高,导热率高,热稳定性好,可承受1300~1500℃高温。⑵耐用性高,磨耗小,磨削比可达4000~10000(磨削比指磨削过程去除工件材料量与砂轮磨损量比值)而普通刚玉砂轮仅为50~80。⑶磨削力小,磨削热小,加工工件应力小,表层应力薄或没有。⑷辅助时间(修整砂轮、更换砂轮)大大减少。
对我国轴承行业来说,利用CBN进行套圈磨削加工种新加工技术,应用前景非常广阔,但需要研究解决下列技术:CBN砂轮制造技术、修整技术、专用轴承磨床磨削冷却液等。
由于CBN砂轮具有良好加工特点,利用CBN砂轮进行轴承套圈磨削国外早已进行了研制并应用于生产,并称其为“生产加工技术一场大革命”。从1982年以来,CBN砂轮日本已大批应用,并且高速增长。
外表面磨削砂轮自动动平衡技术
对于外表面磨削,由于砂轮较大并且为非均质组织体,砂轮系统重心总偏离主轴心,高速旋转时必然引起砂轮系统及其整个机床振动,直接影响机床使用寿命。此情况下,磨削加工将难以达到高精度,易导致工件表面产生磨削振纹,波纹度增大。
机床砂轮上直接安装上机械或其他方式自动动平衡装置,开机后快速直接逼近最平衡位置,自动平衡较为完善且还可省略砂轮静平衡。该项技术突破推动了磨削技术发展,同时能够极大限度地延长砂轮、修整用金刚石及主轴轴承寿命,减小机床振动,长期保持机床原有精度。
快速消除内表面磨削空程技术
所有轴承磨加工设备,内表面磨床水平具有象征意义。这主要磨削孔径限制了砂轮尺寸及相应系统机构集合参数,从根本上限制了工艺系统刚性,同时其加工精度要求较高。这些都要求我们必须对内表面磨削工艺过程进入深入研究,除了最大限制地发挥机床与砂轮切削能力外,减小辅助磨削时间提高磨削效率关键,因为磨削空程占整个磨削时间10%左右。
目前,国内外应用较为广泛快速消除磨削空程技术有以下几种:控制力磨削技术,恒功率磨削技术,利用主动测量仪技术测量电主轴电流技术。
CNC数控技术及交流伺服技术
交流伺服电机与PLC可编程序控制器定位模块,伺服放大器相连即可构成伺服系统,伺服电机本身带有光学旋转编码器,将其输出信号反馈到伺服放大器即可构成半闭环控制系统。高转速(3000rpm)及低速运转都能保证定位精度,使用伺服系统可以完成快跳、快趋、修整补偿、粗精磨削,使机床进给机构大大简化,性能可靠性大大提高。
交流变频调速技术
磨削砂轮线速度随着砂轮消耗逐渐降低,其开始与终末线速度之比约为3:2。目前,砂轮磨削领域已采用高线速度磨削,为了提高磨削效率、保证磨削质量一致性,采用可编程控制器计算功能每次修整砂轮后计算出砂轮半径,进而计算出保持砂轮恒线速度变频器输入频率,并传送给交流变频器,从而保证砂轮线速度不变。