高效加工而无热破坏：分享加工铂金属的一些秘诀

2020-01-18 98

核心提示：[db:简介]

图1 加载的磨削砂轮
白色氧化铝上的液态钢
NanWin材料的液态钢图2 陶瓷材料的浸润性
图3 白色氧化铝切屑的冷焊
图4 电沉积NanoWin砂轮的冷焊

NanWin材料的浸润性

所有的磨削加工都追求高效地加工零件，在不损失质量的前提下降低成本，从磨削砂轮制造商的角度，讨论一个所有人都关心的问题：是否有一个普遍的因素影响了所有的磨削加工？

毫无疑问，热破坏和磨削灼伤是罪魁祸首。它们破坏了制造工艺中磨削高效的名声。热破坏通常由磨屑粘结在磨削轮上引起的。因此磨削轮的制造商致力于抵制这种现象。性能和品质的提升不再依靠更为锋利和坚硬的磨料，而是通过改善金属屑的粘结在磨砂轮上得到。

自然和科技为我们展示了不同的事例，关于如何防止灰尘和颗粒粘附和堆积在表面——改变表面纳米级结构。植物、建筑物上的平板玻璃或是纺织品的特殊表面可以预防灰尘的堆积为我们提供了方向和灵感，改变磨粒表面结构，增强粘合磨屑系统阻止磨屑的冷焊，可以在加工过程中避免热破坏。

本文还论证了金属切屑的冷焊对金刚修整工具的破坏更甚于磨削轮本身。最新研发的磨削砂轮加工时的磨粒磨损更少，可减少总成本。

再结晶602W玻璃结合剂具纳米级表面结构

结合剂是将颗粒粘结为磨砂轮的胶水。磨削基本原理退结合剂不其有磨削功能，这意味着，砂轮中所含结合剂越多则其磨削灼伤或微裂的风险更高。砂轮制造商必须减少结合的量，并无损其磨边的保持性能和重要的安全性。如果能够通过改变表面结构阻止切屑粘结在砂轮上，就可以更接近实现“无灼伤磨削砂轮”的理想。如图1所示。

6O2W结合系统由再结晶玻璃组成，由特殊粒子诱导，并经过加热炉中进行精确控制的冷却过程。其特点是具有更高的结合强度。完全的合成物成分确保了每一批产品的硬度和结构的一致性。新型的结合剂在减少砂轮中的用量的同时增大其多孔性，并无损砂轮的强度和安全性。

另外颗粒粘合系统的表面已被纳米结构所改变，可以防止切屑冷焊．也防止了其他颗粒粘结。因此，砂轮无须切削，需要更小的主轴力，得到更为稳定的表面光洁度并不会对工件引起热破坏。

NanoWin磨削颗粒

不仅结合系统需要防止切屑冷焊，磨粒也需要。Winterthur 也称NanoWin砂轮具有这些特征。特殊表面结构防止液态钢粘结在玻璃化陶瓷材料上，如图2所示轴承钢应用至白氧化铝时显示出了高浸润性。也就是说液态钢传递并结合在氧化铝基体上。NanoWin就象是不粘锅，阻止任何液态钢的涂抹或粘结。

为了明确在磨削过程中NanoWin、白色氧化铝和陶瓷氧化铝三者之间的差距，制作了这三种材料的单层电沉积磨削轮。在对给定数目工件进行全面进磨后，在电子显微镜下观察这些磨削轮表面的金属淀积。图3清晰的显示了白色氧化铝表面充满了金属淀积。

在同样磨削条件下，NanoWin磨削轮无金属淀积，磨粒切边完好并如图4所示易切削。

其易切削性已经在很多应用中使用，可以证明NanoWin所需磨削能量少于优化过加工工艺的白氧化铝或陶瓷氧化铝所需。更少的能量也就意味着更低的热灼伤风险，并响应了联邦的节省能源，从而减少了加工周期使磨削工艺更经济。

案例

下而的一些相关磨削应用案例：外圆磨削；缓进给磨削; 通过式无心磨削；单肌理砂轮的齿轮解削；使用Reishauer RZ150的齿轮磨削。

汽车驱动轴的外圆角度全面进磨

两倍的修整周期并不是由于NanoWin的硬度，而是由于无冷焊现象的发生，而磨削砂轮保持了易切削性，其需要修正的唯一原因是外形的变化而不是切屑的黏附。磨削轮陶瓷磨粒NanoWin表面速度Vc50m/s常数50m/s常数工件转速RPM nw330330速度比qs7474材料去除率Qw6mm³/mm/s8/mm/s切入进磨速度Vf₁3mm/min4mm/min切入进磨速度Vf₂1.2mm/min1.2mm/min切入进磨速度Vf₂0.07mm/min0.07mm/min抛光到无火花0.2 sec.0.2 sec.修整周期50件工件100件工件
图5 角度全面进磨

涡轮机叶片枞树外形的缓进式磨削

由于其是燃气式涡轮机叶片或喷射式发动机叶片：热损伤会引起致命的后果下面的案例成功的展示了NanoWin比白色氧化铝热损伤的风险更低。不仅风险减低，同时进给率增大，金刚石滚轮的横进给减少NanoWin功砂轮没有出现热损伤现象。

整个加工的经济性提高，停工率降低，使工作循环时间减少和具有更高的工艺稳定性。磨削砂轮白色氧化铝NanoWin材料镍铬合金Inconel镍铬合金Inconel砂轮宽度b_d90mm90mm接触宽度b_w84mm84mm表面速度V_c14m/s常数14m/s常数进给率V_w450mm/min1200mm/minCD修整横向进给率a_d0.0006mm/r0.0006mm/r每次进刀深度a_e1mm1mm
图6 涡轮叶片的缓进式磨削

减震轴的贯穿式无心磨削

砂轮直径：610×508×304.8mm
材料：碳钢，韧性，感应淬火
工件直径：Ø12～23mm，长度≤450mm

为了应对严峻的价格压力以保持利润空间，减震器的制造商必须有效提高产量。使用树脂结合的无心砂轮只需要在首次安装时进行修整，在其后的工序中可进行自动磨锐，无需砂轮修整。通过式进给率的提高和砂轮寿命的延长赢得了时间和金钱，该案例记录的是首次粗磨的过程。砂轮可以磨削软的和硬的材料。
磨削轮标准磨粒陶瓷磨粒NanoWin表面速度V_c35m/s35m/s35m/s通过式进给率V_fa3.5m/min4m/min4.5m/min材料去除/通过a_e0.15mm/Ø0.15mm/Ø0.15mm/Ø韧性工件/砂轮220,000330,000450,000硬质/砂轮120,000170,000240,000
图7 贯穿式无心磨削

单肋砂轮的齿轮磨削

工艺：双面啮合磨削
机型：Niles磨齿机
工件：直齿轮，表面淬火EN36到58～60HRC Ø450mm，齿宽100mm，齿数49 , 齿轮模数10
冷却液：磨削油，45l/min
修整辊：单颗金刚石

砂轮30%烧结体(SG)NanoWin93N80 H18VPLF68/602W砂轮速度V_c35m/s35m/s进给率a_e(粗)0.10mm/pass0.25mm/pass进给率a_e(粗)0.10mm/pass0.20mm/pass进给率a_e(精)0.025mm/pass0.025mm/pass行程数7行程4行程双行程122strokes/min(15.8m/min)122strokes/min(V_w15.8m/min)磨削时间7×50=350min4×50=200minV_w(粗成形)800mm/min800mm/minV_w(精成形)640mm/min640mm/min
图8 单肋砂轮的齿轮磨削

93N砂轮磨齿没有出现灼伤现象并使每个工件减少3个行程或节省150分钟。对客户而言每个工件节省220欧元，总共16个工件将节省3520欧元。

图9 连续展成式磨齿初磨削

使用Reishauer RZ150展成式磨齿机磨削

工件：靡托车齿轮，模数2.25 z=41，齿宽=17mm
磨削砂轮：Nanowin 93N8 ( ) J18，3-start

修整工具的寿命

在磨削工艺中修整工具也是主要的成本因素。众听周知，陶瓷磨粒砂轮使用金刚石修整工具比标准磨粒如白色氧化铝更容易磨损。但是陶瓷磨削轮每个修整周期可以生产更多零件，这会影响到整个工艺的经济性。而Nanowin砂轮如何呢？在修整干净清、未使用的磨削砂轮和带有金属颗粒的砂轮之间有什么这别呢？

经过系列的测试，使用MCD(单晶金刚石)修整工具对干净的和带有颗粒的砂轮进行修整。结果表明带有颗粒的砂轮磨损比干净的砂轮更为严重。Nanowin砂轮比烧结式磨粒所引起磨损少20%。

结论

Nanowin砂轮能够显著减少金属屑的冷焊现象并全面减少成本。使磨削工艺更为可控制，克服了热损坏或烧灼的风险。这种砂轮将会成为成为磨削工艺中耀眼的明星。

点赞 0举报收藏 0打赏 0

更多>同类数控技术

推荐图文

数控车床排屑机在运输	加工中心钢铝拖链弯曲
数控机床的“开环、闭	加工中心与数控铣床的

推荐数控技术

基于加工中心的数控机床加工工艺（长文）

点击排行

中国数控机床网——数控之家

• 轻松提高数控机床精度	• 加工中心刀具长度补偿怎么用？
• 加工中心主轴定位角度怎么调？	• 简述机器人加装电主轴就选Kasite 4060ER-S的理
• 德国SycoTec高精度主轴铝合金高速铣削工艺方案	• 速科德盘点：CNC常见“撞机、卡刀”问题如何解
• 速科德Kasite小科普：微纳加工中心微型零件微	• 机器人主轴怎么选?Kasite高速电主轴满足你的需
• 机械臂加装2.2KW大力矩电主轴，就选MSIY-80电主	• 每天早上打开数控机床时有没有必要热机？