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超聲波輔助磨削8 g! o7 X& h! m/ W- i( Q; x" y
在針對(duì)超聲波輔助磨削的研究中,對(duì)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(cè)量技術(shù)(測(cè)量球)。7 r0 u) o5 C7 k/ Y$ D: F: }7 e" @% U
9 `/ i3 U" T- U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(duì)于超聲波發(fā)生器將在對(duì)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)。
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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(duì)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。
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降低表面粗糙度 @4 g, c3 d7 v: O- Q$ x% ?
軸向疊加的超聲波運(yùn)動(dòng)是由所集成的控制感測(cè)器通過感應(yīng)引發(fā)的,這種運(yùn)動(dòng)在磨削脆硬材料時(shí)將對(duì)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(dòng)的傳輸。這一情況代表著一種最新技術(shù)。
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* a; @+ ~$ x6 t8 t4 Q" }& i" d針對(duì)陶瓷零件內(nèi)圓切入磨削也采用相同檢測(cè)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。
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線切割修整技術(shù)
$ ~6 J0 k, l2 M. Q$ F" H" H7 P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(huì)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。* Q5 \6 B8 c; J" G- O; M
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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(duì)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(shí)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(duì)金屬基金剛石砂輪的應(yīng)用并使用油作為冷卻潤(rùn)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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4 H: z' S8 c. ^/ m$ V( o0 [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(duì)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。+ {# i6 u8 |& F' N! z
0 I: A3 v9 d& W1 @8 G; |顯著降低磨削時(shí)間/ I# @$ t) S3 M8 w8 @
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%。 U E$ F# c3 }9 {
8 y. z |7 s$ j5 x1 X# E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(dòng)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(huì)有全新體驗(yàn)。8 {* x3 H3 s8 h2 E9 b: g$ [
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砂輪輪廓精度* u* w) _! O' b. K0 U& e! J
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(duì)砂輪進(jìn)行修整。此措施將對(duì)磨削流程的質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響。通過對(duì)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)。( ]; B# w; a- M7 T# ~
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(duì)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。
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