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【oe娱乐注册】零件加工:提升表面光洁度的五大因素

零件表面光洁度对于精密仪器和设备来说是极其重要的一项指标,如何提高零件表面光洁度,一直是制造企业孜孜以求的。其实,零件可以通过对以下一项或多项进行调整来提高表面光洁度:运行参数、砂轮修整、粒度、冷却液输送和机器状况。

当零件需要严格的几何公差和高质量的表面光洁度时,精密的CNC生产磨削将大放异彩。通常,表面光洁度范围为32微英寸Ra至低至4.0微英寸Ra,并且是需要达到的更好的数量。相比之下,传统的铣削或车削操作可能会获得约125微英寸至32微英寸Ra的光洁度。

如果目标是将当前的表面粗糙度从20微英寸Ra提高到17微英寸Ra,则仅增加砂轮速度和/或稍微降低进给速度就足够了。但是,如果需要更精细的表面光洁度,则应解决这五个因素。

1)磨削操作参数

调整磨削参数是提高零件表面光洁度的最简单,最快的解决方案。以下是成功完成此操作的关键参数和建议的操作。

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圆形金属零件,已经过表面处理,将此组件研磨至3.0 microinch Ra的表面光洁度。使用超级砂轮并通过优化工艺(包括解决本文列出的所有建议)来实现表面处理。图片来源:诺顿| 圣戈班磨料。

蠕进/表面研磨:

提高车轮速度。 这是一个很好的起点。但是,请确保砂轮额定在新速度下运行。最大工作速度(MOS)将在车轮侧面标出。

降低进给速度。

减少切割深度。

增加火花通过的次数。

外径(OD)/内径(ID)磨削:

提高车轮速度。如前所述,必须将车轮额定为以新速度行驶。最大工作速度将在车轮侧面标出。

减少每转的切削深度。

降低工作速度(rpm):可能需要调整进给速度以保持每转的深度。

增加保压/点火时间。

使用振动(内径ID磨削中的常见做法)。

如今,许多磨床都配备了变速控制器,因此可以通过简单地编辑CNC程序或调整主轴速度控制器来改变砂轮的速度。其他机器可能需要手动更换皮带轮和皮带。

降低进给速度也可以通过编辑CNC程序或调整进给速度控制来执行。但是,这种方法可能会增加周期时间,这并不总是一个好的选择,尤其是在周期时间至关重要的生产操作中。在周期时间不是很关键的应用中,降低进给速度可能是改善工件表面光洁度的好选择。

当砂轮速度增加而切削深度和进给速度降低时,砂轮可能会变钝。这增加了对工件进行热损坏的机会,并可能增加磨削力。因此,在调整这些参数时必须小心,不要在过程中引入其他问题。

2)砂轮修整

常规和超级研磨砂轮的修整条件都可以控制,以帮助改善表面光洁度。这是敷料引线图

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修整导程是车轮旋转一圈时车轮行进的距离。

通常通过减慢修整速度和/或减小修整期间的每次通过深度来实现。减小修整深度可减少修整动作的侵略性,并使砂轮面更光滑,这通常可以改善工件的表面光洁度。减小修整移动速度会减小修整引导量,修整引导量是车轮每旋转一圈车轮行驶的距离。修整引线可应用于修整工具横穿轮面的任何修整过程。但是,修整引线不适用于切入式修整操作。调整引线是改善现有工艺表面光洁度的好方法。

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表1.这是选择重叠率时要考虑的准则。

在开发新工艺或更改修整工具类型时,最好计算修整重叠率(考虑修整器宽度)。重叠率是砂轮表面上的任何一点与修整器在砂轮上移动时接触修整器表面的次数。

修整重叠率决定了轮面的表面状况。这进而确定了工件的表面粗糙度。当重叠率增加时,修整器会在砂轮上多次击打相同的砂砾,从而在砂轮表面上形成良好的形貌。这会使砂轮面变钝和闭合,从而在工件上产生更精细的表面光洁度。

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锋利而钝的轮毂图,修整重叠率决定了轮面的表面状况。

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表2.这是确定超前率和重叠率的方程式。

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但是,必须非常小心,以确保砂轮表面在非常精细的修整后不会太闭合。封闭的砂轮面会因为砂轮面变钝而导致更高的磨削功率,并可能导致工件热损坏。表2列出了确定超前率和重叠率的公式。

3)砂轮成分:粒度

砂轮粒度会直接影响表面光洁度。粒度越大,表面处理越粗糙。根据工件的加工要求选择正确的粒度是很重要的。表3列出了砂砾类型,尺寸和各种修整要求的建议。

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表3.减小砂轮的粒度是改善表面光洁度的一种方法。该表显示了相对于CBN和金刚石砂轮所需的磨光度使用的粒度。

在更改砂粒尺寸之前,建议使用侵蚀性较小的参数修整砂轮。减小砂粒尺寸可能意味着需要降低进料速度,结果可能会增加循环时间。粒度较小的颗粒不能以粒度较大的颗粒去除材料。另外,使用较小的粒度时,可能会在工件中引起热损伤。

常规磨料砂轮的成分包括磨料类型和尺寸,砂轮结构(晶粒间距),等级(粘结硬度)和粘结类型。超级磨料砂轮的成分包括磨料类型和尺寸,磨料浓度以及粘结等级和类型。常规的研磨剂包括氧化铝,碳化硅和陶瓷研磨剂。超级磨料包括金刚石和立方氮化硼(cBN)。

在订购粒度较小的砂轮之前,建议联系砂轮制造商/分销商以找到最适合应用的砂轮成分。

4)冷却液输送

如果冷却液用量不足,可以将磨屑重新引入磨削区。切屑可能会导致工件刮擦,这在ID磨削中经常会遇到。确保

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洗涤器喷嘴通常是高压(500-1,000 psi),低流量喷嘴,其目标是在研磨区之后将砂轮结构中的切屑清除掉。

冷却液喷嘴正确对准研磨区域,并且有足够的冷却液流量和压力将切屑冲洗出该区域。准确地瞄准整个磨削区域对于在整个零件上获得一致的表面光洁度至关重要。在某些高去除率的过程中,可能有必要调整冷却液压力以适应轮速,以免烧毁零件。这也有助于从磨削区清除切屑。

在某些情况下,碎屑也会粘在砂轮上。这可能发生在更具腐蚀性的研磨中或研磨某些倾向于粘附在砂轮上的金属时。在这些应用中,可能需要实施洗涤器喷嘴。洗涤器喷嘴通常是高压(500-1,000 psi),低流量的设备,其目标是在磨削区之后将砂轮结构中的切屑清除掉。

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表4.硬质合金磨削的一般经验法则是使用过滤器,该过滤器将捕获大于砂轮粒度10%的颗粒。

但是,由于零件孔中的空间有限,所以洗涤器喷嘴不太可能是ID研磨的解决方案。在这种情况下,应使用冷却液。但是,对于OD和蠕动进给/表面研磨,通常可以使用洗涤器喷嘴而不会干扰零件或固定装置。

冷却液过滤不良也会对表面光洁度产生负面影响,并且/或者在零件表面造成刮擦。如果没有将颗粒滤出,则可以将它们与冷却剂一起泵回研磨区。如果怀疑过滤是划痕和不良表面的原因,则可能需要使用较小的微米过滤器。例如,碳化物磨削的一般经验法则是使用过滤器,该过滤器将至少过滤大于砂轮粒度10%的颗粒(请参见表4)。

通常,由于润滑性对车轮磨损的影响,冷却剂类型也会影响表面光洁度。普通的机油冷却液通常会降低车轮磨损,从而使表面光洁度更高。

5)机器状况

与磨床相关的因素会影响工件的表面光洁度。这些包括:

砂轮/轮毂组件平衡:如果砂轮组件的平衡度未达到可接受的水平,则可能导致颤振和/或不良的表面光洁度。可以使用安装在机器上的静态平衡器,动态/手动平衡器或自动平衡器等设备进行平衡。所需的工件精度和表面光洁度将决定要使用的设备类型。

直接安装在磨削主轴上的自动平衡器系统是最佳的平衡选择。该系统自动在轮毂内移动重物,以抵消车轮/轮毂的不平衡。自动平衡器仅限于大型机器,例如蠕动进给和OD型机器,因此不适用于小直径车轮。

次要的最佳平衡方法是动态/手动类型的平衡系统,该系统可以在所有类型的机器上使用。它可以直接在机器上平衡车轮/轮毂组件,但需要手动移动平衡重。

最后,在机器上进行的静态平衡在可达到的平衡级别方面有其局限性。但是,总比不平衡好,并且在某些应用程序中可以很好地工作。

也就是说,并非所有车轮都需要平衡。一些质量较轻的小车轮没有重量,不会造成问题。因此,除非这些小轮子以很高的速度运行,或者机器/系统(主轴)不是刚性的,否则就不需要平衡。同样,用于较低精度或粗加工应用的砂轮可能不需要平衡。

机器刚度:机器刚度差会导致工件质量差。随着时间的流逝,主轴轴承会磨损并变松。如果机器坠毁,轴承也会损坏。如果可能,应使用振动分析设备定期或连续检查主轴轴承。该设备是帮助预测主轴轴承可能出现的不良工件质量的有效工具。不良的夹具和夹紧方法也可能导致振动或偏转,并最终导致不良的表面光洁度。

修整系统:正确修整砂轮对于获得良好的表面光洁度至关重要,因此修整系统必须处于良好状态。如果固定工具损坏或磨损,则应更换。应检查诸如磨削主轴之类的旋转工具是否过度振动,跳动和移动。

机床维护:务必按照机床供应商的说明进行定期的机床润滑,监控压缩空气

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加速度计安装在磨削主轴上,准备检查振动水平。

质量,滤波器更改频率等。应检查轮毂和轮轴是否损坏,以及固定装置,稳定的支座,尾架中心等。检查这些机器部件应作为车间日常预防性维护程序的一部分。

除了定期维护外,许多公司现在都在执行维护程序,例如基于状态的监视(CBM),从而通过加速度计、温度计、压力计等传感器监视机器。这种预测性维护使用从传感器收集的数据来确定趋势,预测故障并帮助确定何时需要更换轴承等组件。

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