高速磨削的技術關鍵_第1頁
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文檔簡介

1、高速磨削的技術關鍵高速磨削的技術關鍵1.高速主軸高速磨削時對砂輪主軸的基本要求與高速銑削時相似,各種主軸的類型、構造及其優(yōu)缺點與高速銑不同之處在于砂輪直徑一般大于銑刀的直徑。由于制造和調整裝交等誤差,更換砂輪或者修整砂輪后甚至在停車后重新起動時,砂輪主軸必須進行動態(tài)平衡。所以高速磨削主軸須有連續(xù)自動動平衡系統(tǒng),以便能把由動不平衡引起的振動降低到最小程度,保證獲得低的工件表面粗糙度。目前市場上有許多不同的動平衡系統(tǒng)產品,主要有下列兩類:機

2、電動平衡系統(tǒng)和電液動平衡系統(tǒng)。(1)機電動平衡系統(tǒng)如圖38所示,它由兩塊內裝電子驅動元件并可在軸上相對轉動的平衡重塊3,緊固法蘭2和信號無線傳輸單元1組成。整個平衡系統(tǒng)構成一個完整的部件,裝在磨床主軸4內,如圖39所示。進行動平衡時,主軸的動不平衡振幅值由振動傳感器測出,動不平衡的相位則通過裝在轉子內的電子元件測量。相應的電子控制信號驅動兩平衡塊1作相對轉動,從而達到平衡的目的。這種平衡裝置的精度很高,平衡后的主軸殘余振動幅值可控制在0

3、.1~1μm。該系統(tǒng)的平衡塊在斷電時仍保持在原位置上不動,所以停機后重新起動時主軸的平衡狀態(tài)不會發(fā)生變化。電液平衡系統(tǒng)的原理如圖40所示,振動傳感器裝在主軸箱上,帶有噴口的法蘭裝在主軸端部,一個具有三個或四個空腔的平衡環(huán)固定在轉子上。進行平衡時,控制系統(tǒng)根據振動不平衡的幅值和相位向相應的空腔噴射液體。該液體一般為磨削用的冷卻潤滑液,萬一空腔有泄漏也不會影響機床正常工作。主軸停止轉動后,噴入空腔的液體仍然保留在原來的地方,主軸重新起動時,

4、平衡狀態(tài)不會發(fā)生變化。為了維持主軸和砂輪一直處于最佳平衡狀態(tài),則可啟動自動平衡程序,對主軸進行連續(xù)自動平衡。圖38機電動平衡系統(tǒng)1—信號無線輸送單元2—緊固法蘭3—內裝電子驅動元件的平衡重塊4—磨床主軸分量中,由冷卻潤滑液引起的損耗占最大比重。主要原因在于提高切削速度時,砂輪與冷卻潤滑液之間的摩擦急劇加大,另外把冷卻潤滑液的質量加速到更高的速度也需安消耗能量。由于高速范圍內電機驅動是以恒功率方式工作,因而當主軸轉速提高時,主軸的輸出轉矩

5、相應減少。同時主軸的無功功率急劇增加,使主軸可用的切削轉矩大幅度減少。因此,在提高主軸轉速時,必須考慮主軸是否還有足夠的轉矩用于切削。換言之,主軸功率不高時,即使提高主軸轉速也不能提高材料切除率。為此必須設法降低無功功率。實驗證明,無功功率不但與轉速有關,而且還與砂輪的直徑有關。圖42是用不同砂輪直徑時,各種切削速度下的無功功率。當切削速度為400ms時,若采用直徑為350mm的砂輪,無功功率損耗為17kW,而用直徑為275mm的砂輪,

6、功率損耗可降至13.5kW。也就是說,采用較小的砂輪時,可以有更多份額的功率用于磨削過程。圖41磨床主軸無功功率與磨削速度的關系圖42不同主軸直徑ds下無功功率與主軸轉速的關系2.高速磨床結構高速磨床除具有普通磨床的一般功能外,還須滿足如下的特殊要求:1)盡可能組合多種磨削功能,實現(xiàn)在一臺磨床上能完成全部的磨削工序。2)高動態(tài)精度、高阻尼、高抗振性和熱穩(wěn)定性。3)高度自動化和可靠的磨削過程。提高生產率一般有兩種途徑:一是降低切削過程的時

7、間;二是縮短輔助時間。在工件形比較簡單且加工步驟較少時,提高切削速度,減少切削時間是一種十分有效的措施。但當工件形狀復雜,加工步驟很多時,除了減少切削時間外,還須縮短輔助時間才能達到提高生產率的目的。圖43案是德國Schaudt公司生產的高速曲軸磨床(型號CR41CBN)。主軸箱裝在十字滑臺上,滑臺的導軌為液體靜壓支承,以提高支承面的阻尼和剛性?;_由液體靜壓絲杠驅動,以降低摩擦阻力和提高滑臺的動態(tài)特性。工件軸由伺服電機驅動并裝有精密角

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