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精密磨床精密加工技术发展

精密磨床精密加工技术发展

中国机床工具发展高端论坛上指出,“当我们满眼于制造业繁杂的加工设备中,我们应该知道有一类机床很少出现在行业展览会中,但其却是发达国家非常重视并且采取措施加以控制的机床,这就是超精密机床,而超精密机床体现着一个国家精度技术的竞争力。”

高精度是数控机床的主流趋势“在过去的30年里,世界范围的机床技术得到了很大程度的发展,机床技术的发展趋势也呈现出多元化的特点,比如高精度的趋势、高速运动的趋势、多运动轴的趋势、高可靠性的趋势、多功能复合化趋势、可重构的趋势、低能耗环保的趋势以及智能化的趋势等,但在所有的趋势中,最能够体现发展主流的趋势应该是高精度和智能化的趋势。”刘炳业强调,高精度是数控机床的主流发展趋势,并且超精密加工的精度比精密加工精度还要高出一个数量级。

事实上,超精密加工技术所涉及的技术领域非常丰富。在北京机床研究所30多年的研究历程中,针对超精密加工技术所涉及到的相关技术,刘炳业系统地总结出了36个方面的关键前沿研究以及11项领先的核心技术。其中,关键前沿研究包括设计、运动部件、测量分析、工艺技术、主机制造技术和机床应用条件技术六方面内容。领先的核心技术涵盖:精密超精密主轴关键结构制造技术、精密超精密直线运动部件关键结构制造技术、高分辨率运动驱动技术、机床关键零部件的加工工艺制造技术、部件抵御外部干扰的特性技术、高稳定性快速直线运动的结构与制造技术、多运动轴机床的嵌套结构设计技术,以及针对目标零件制造的机床集成制造技术等内容。

浅谈高精密磨床的高速高效磨削加工工艺

高精密磨床高效磨削包括超高速磨削、高效深磨、缓进给磨削和砂带磨削。

A、超高速磨削

超高速磨削时,砂轮线速度大于150m/s。在超高速磨削加工过程中,保持其它参数不变,随着砂轮速度的大幅提高,单位时间内磨削区域的磨粒数增加,每颗磨粒切下的磨屑厚度变小,则超高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄。实验表明其截面积仅为普通磨削条件下的几十分之一,这导致每颗磨粒承受的磨削力大大变小,总磨削力也大大下降。超高速磨削时磨粒在磨削区上的移动速度和工件的进给速度均大大加快,加上应变率响应的温度滞后的影响,会使工件表面磨削温度有所降低,因而能越过容易发生磨削烧伤的区域,而极大扩展了磨削工艺参数的应用范围。超高速磨削可以大幅度提高磨削效率,延长砂轮寿命和改善表面粗糙度。超高速磨削可以对硬脆性材料实现磨削,对高塑性等难磨材料也有良好的磨削表现。同时由于超高速磨削缩短了加工时间,因而减少了能量的消耗,降低了噪声的污染。

B、高效深磨

在高效深磨技术中,砂轮的速度为100~250m/s,进给速度为0.5~10m/min,切深为0.1~30mm。高效深磨是缓进给磨削和超高速磨削的结合。高效深磨可以通过一个磨削行程,同时完成车、铣、磨等多道工序组成的粗精加工过程,获得远高于普通磨削加工的金属去除率,表面质量也可达到普通磨削水平。

C、缓进给磨削

缓进给磨削是采用增大磨削深度、降低进给速度、形成砂轮与工件有较大的接触面积和高的速度比,达到高的金属磨除率目的。缓进给磨削是一种能够快速磨去大量材料并加工出精密零件的加工方法。缓进给磨削与铣削过程相似,切削深度远远大于普通平面磨削。缓进给磨削深度一般在2.5~6.35mm之间。这样的磨削深度和砂轮与工件之间大的接触面积抑制了加工振动的产生,使所磨削的零件表面质量大大优于其他磨削工艺方法。

D、砂带磨削

砂带磨削工艺是将环形砂带套在接触轮和张紧轮的外圆上。在张紧状态下,使高速旋转的砂带表面与工件的加工表面相接触,并在一定的压力作用下,产生的相对摩擦运动对工件表面进行磨削加工的一种工艺方法。砂带磨削效率是铣削的10倍,普通砂轮磨削的5至20倍。