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【技术讲堂】磨料磨具在机械加工行业的应用

http://www.momo35.com   来源:磨商网  日期:2016/12/21

现代社会生产和服务离不开机械,环顾我们周围可以说机械无处不在,我们穿的衣服就是纺织机械设备生产出来的,吃的压榨油要用压榨机械设备,坐的汽车、高铁也是机械化制造。机械工业的整体实力是综合国力的重要组成部分,而机械加工水平是一个国家综合技术实力的重要反映。磨料磨具产品被称之为加工制造业的“牙齿”,在机械加工过程中不可或缺,有着无以替代的重要作用。通常普通材料加工,一般车、铣、刨、钻床就可以完成,一旦碰到新一代的材料,如陶瓷、金属陶瓷、复合材料、晶须增强材料和合金钢等,就只能采用磨削或磨料磨具才能有效完成。每一位机械加工从业人员都必须正确认识和了解磨料磨具,根据实际加工情况合理使用磨料磨具产品。磨料磨具行业作为机械加工行业的重要分支,其从业人员也需要对磨料磨具产品在机械加工方面的应用有清晰的认识。


  磨料磨具产品在机械加工中主要用于各种零件的切削,各种材料的断割、修磨、抛光、研磨等。通过磨料磨具加工出的产品,精度高、表面光洁度好;工件不会产生加工应力,形位公差能有效控制。像一般要求较高的特型面、密封面、安装基准面以及外观质量等,都要经过磨料磨具来完成。冶金行业一般用于钢胚表面处理。汽车行业用于其主关件曲轴、凸轮、引擎加工及外表面的涂层处理。另外,家具、皮革、广告装璜、电器等都不同程度的需要磨料磨具产品去完成。在建筑施工、地质勘查、资源开采等行业也在广泛应用。磨料磨具产品是加工制造业中较特别的工具,是一种与国家经济和人们生活密切相关的基础行业。


  机械加工中要怎样使用磨料磨具,让磨料磨具发挥最大效能呢。首先我们应该了解磨料磨具类型和相对适用的材料,目前磨料磨具产品主要有三类:


  (1)普通型,包括刚玉系列和炭化硅、树脂磨具、陶瓷磨具等;


  (2)涂层磨具,包括砂布、砂纸、砂带等;


  (3)超硬材料,主要是金刚石,立方氮化及制品。


  机械加工应根据零件材料来选择磨料磨具产品:一般材料为碳钢、合金钢、铸铁、硬青铜等抗张强度高的零件,可选韧性较高的棕刚玉磨具;材料为淬火钢、高碳钢、高速工具钢等硬度较高的零件,可选硬度强的白玉刚磨具;涂层磨具和超硬材料磨具,就零件材料软硬程度和特殊加工情况来选定,也可根据材料的性能指标调配磨料、确定磨粒大小、数量,从而满足加工需要。


  磨削加工特点


  机械加工中磨料磨具主要用于磨削加工。磨削的加工特点:


  (1)切削速度高,普通外圆磨削时v=35m/s,高速磨削v>50m/s.磨削产生的切削热80%~90%传入工件(10%~15%传入砂轮,1%~10%由磨屑带走) ,砂轮的散热性差,为避免工件表面烧伤和微裂纹,加工时要采用大量的切削液来降低磨削温度;


  (2)能获得高的加工精度和小的表面粗糙度值,加工精度可达IT6-IT4,表面粗糙度值可达Ra0.8-0.02μm.磨削可以精加工,还可以粗磨、荒磨、重载荷磨削;


  (3)磨削的背向磨削力大,是因为磨粒负前角大,且切削刃钝圆半径rn也较大,导致背向磨削力大于切向磨削力,造成砂轮与工件的接触宽度较大。因此会引起工件、夹具及机床产生弹性变形,影响加工精度。故在加工刚性较差的工件时(如磨削细长轴),应采取相应的措施,防止因工件变形而影响加工精度。


  磨削加工人员应根据零件外型和材料,合理选择磨削设备和磨料磨具。磨削设备一般有内(外)圆磨床、弧形磨床、平面磨床、工具磨床、齿轮磨、数控磨床、抛光机等。磨削设备类型选择主要依据零件加工任务,如:平面用平面磨床、齿轮专用磨床等。磨削设备加工幅度必须满足零件加工尺寸需要。通常,机械加工工艺把磨料磨具产品加工定在最后的精加工,除了有很好的尺寸精度保证,还能避免零件划伤、磕碰等影响质量。故磨床设备精度比一般机床精度要高很多。


  磨料磨具与轴磨削


  机械加工过程分粗、精加工两大部分。粗加工时一般会用高主轴速度、大进给量和快走刀量的机床设备切削完成,主要特点是加工效率高,劳动强度大。粗加工后要留精加工余量,普通用零件加工可在该工序内完成。一些尺寸精度、表面光洁度要求高,以及主关精密件号,必须进行单独的精加工。粗加工往往会让工件产生不同程度的应力和塑性变形,应经过时效后才能进行精加工。工件的精加工又分半精加工和精加工,这部分加工主要通过磨料磨具产品去完成。可见磨料磨具在机械加工中重要性了。


  下面我们以轴的磨削加工为例,来了解磨料磨具在机械加工中的应用情况。一般轴是用来传递动力和作基准定位,常用轴类材料有35#、45#、50#优质碳素钢,类型分光轴、阶梯轴、和异形轴。轴的公差等级IT和表面粗糙度Ra要求较高,粗车、半精车削加工不能有效保证,姑需磨削加工。磨削加工时合理选择定位基准,对保证零件的尺寸和位置精度有决定性作用。轴的基准确定:一般在两个端面上打中心孔,用采用双顶针装夹来保证同轴度⊙、直线度。磨削加工余量通常留0.5mm.


  具体加工步骤:


  (1)根据轴的外圆和长度尺寸,挑选加工幅度和行程足够的磨床。


  (2)根据轴的材料特点,选择合适的磨料磨具。


  (3)正确安装:以端面中心孔为基准,两端用顶针把轴零件安装到磨床上。顶针不可顶的太紧或太松,以免影响加工质量和发生安全事故。细长轴需装跟刀架来满足加工强度需要。


  (4)进行磨削加工。主要分半精磨和精磨,加工过程中要严格检验、控制尺寸,仔细观察加工状况,做到胆大细才能顺利完成加工任务。准加工时产生的热量可通过冷却液带走。


  (5)工件拆卸和后续工作,通过测量确定工件达到生产图纸尺寸、精度要求才能拆卸,避免做无用工。卸下来的合格品和不合格品要分开摆放。摆放时用枕木垫起或专用器具陈放,防止成品加工面磕碰、划伤。


  机械研磨


  磨料磨具在机械加工中的另一种重要应用,就是研磨。机械研磨一般应用于批量较大、要求较高的零件。工件在研磨前要经过精磨等预加工,所留研磨余量一般为0.005~0.03毫米。研磨后加工精度可达IT5~01,表面粗糙度可达0.63~0.01微米。


  研磨可用于加工金属和非金属材料的多种表面,如平面、圆柱面、圆锥面、螺纹、齿面、球面等。研具的硬度应比工件低一些,耐磨性要好,常用材料有灰铸铁、软钢、黄铜、紫铜等。研磨剂为磨料和油脂等调和而成的混合物,有液态、膏状和固态3种。为了减少切削热,研磨一般在低压、低速条件下进行。粗研时压力小于0.3兆帕,速度为20~120米/分;精研时压力为0.03~0.05兆帕,速度为10~30米/分。两个相配的工件,可以配研,两者互为研具,如阀座与阀芯,柱塞与柱塞套等。配研后可以达到很好的气、液密封配合。配研偶件只能成对使用,不具互换性。


  磨料磨具在机械加工一般性应用。包括:


  (1)零件毛坯的修整和缺损零件的修复,主要使用电砂轮和砂布完成。


  (2)机械加工中产生的毛刺清除,可用电砂轮(装细砂轮片) 、砂布、及油石打磨。


  (3)公差尺寸和表面光洁度不合格品(需有加工余量)的返修,先用细砂轮去余量,然后再砂纸、油石过一遍。铝材要用细一点的金相砂纸,修孔要用磨头。


  磨料磨具在机械加工中的相关使用还有很多,应用面很广,技术比较成熟。据调查:加工经验和技术素质全面的蓝领工人大量缺乏,从业人员队伍建设迫在眉睫。众所周知,生产力发展归根结底取决人的综合素质提高。立足岗位,加强学习、实践创新、自强不息和坚持不懈的努力,才是每个行业取的长促发展、经久不衰的核心因素。相信在广大磨料磨具和机械加工从业者辛勤劳动下,顺应创新发展潮流趋势,磨料磨具在机械加工中的应用空间会越来越广阔,应用效能会越来越强大,为工业进程发挥越来越重要的作用。

 
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