坐標(biāo)磨床磨削加工工作原理 (3)

坐標(biāo)磨床磨削加工工作原理

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坐標(biāo)磨床的磨削加工不同于其他磨床�，F(xiàn)對(duì)CNC坐標(biāo)磨床磨削加工工作原理如下：1、磨削一個(gè)孔時(shí)，砂輪的工作邊將偏離行星主軸軸心線一個(gè)工件半徑值，在磨削過(guò)程中砂輪除了本身的轉(zhuǎn)動(dòng)外，還必須繞行星主軸進(jìn)行公轉(zhuǎn)。同時(shí)，還要在龍門磨磨削過(guò)程中擴(kuò)大偏心量，進(jìn)行微量進(jìn)給，用這種方式來(lái)得到孔的精細(xì)控制。2、平面磨削時(shí)，行星主軸一般是不轉(zhuǎn)的，而工作臺(tái)沿著X向或Y向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而砂輪的進(jìn)給仍用擴(kuò)大偏心半徑，進(jìn)行微量進(jìn)給。

3、在輪廓磨削中，CNC坐標(biāo)磨床是采用點(diǎn)位控制式（也稱定點(diǎn)磨削），即利用X、Y坐標(biāo)的移動(dòng)使行星主軸中心與工件上圓弧半徑的圓心重合，并用行星主軸下端的偏心滑板來(lái)微量進(jìn)給控制半徑尺寸。連續(xù)軌跡數(shù)控坐標(biāo)磨上，則用范成法進(jìn)行磨削。

4、在錐孔磨削中，采用組合式徑向進(jìn)給與垂直走刀搭配加工。CNC坐標(biāo)磨床幾種常用的磨削方式

坐標(biāo)磨削的方式一般有三種：即徑向進(jìn)給式磨削、切入式磨削和插磨法磨削。1、徑向進(jìn)給磨削。這種方式的特點(diǎn)是利用砂輪的圓周面進(jìn)行磨削，進(jìn)給時(shí)每次砂輪沿著偏心半徑的方向相對(duì)于工件作少量的移動(dòng)。這是一種最常見(jiàn)的磨削方式，最容易掌握，因此應(yīng)用最廣泛。當(dāng)采用陶瓷結(jié)合劑砂輪時(shí)，由于砂輪表面可以修得很平整，因此可以獲得很高的尺寸精度和很低的粗糙度。這種方式的缺點(diǎn)是，由于砂輪受到較大的擠壓力，每次進(jìn)給量較小，發(fā)熱量較大，要有較長(zhǎng)的去火花清磨時(shí)間，適用于磨削各種內(nèi)孔和外圓柱面。

2、切入式磨削。這種磨削方式是利用砂輪的端面來(lái)進(jìn)行，也稱為端面磨削，進(jìn)給時(shí)砂輪龍門刨沿軸向進(jìn)給。由于熱量和切屑不易排出，磨削條件惡劣，為了改善磨削條件，砂輪的端面應(yīng)修正成中凹的形狀。在磨削時(shí)，也要特別小心，以免進(jìn)給過(guò)大引起砂輪爆裂。如果沒(méi)有絕對(duì)的必要（如磨削臺(tái)肩面、球面、端面等），一般不采用這種方式。

3、插磨法磨削。這種方式在磨輪快速上下移動(dòng)的同時(shí)，圍繞著被磨零件的輪廓進(jìn)行磨削。它的特點(diǎn)是可以采用較大的切削深度而產(chǎn)生的熱量較小，同時(shí)其對(duì)砂輪的跳動(dòng)要求比較低，故特別適用于在利用噴鍍砂輪來(lái)進(jìn)行磨削輪廓的場(chǎng)合。在小孔磨削中，由于必須采用噴鍍砂輪，因此采用這種方式往往可得到比徑向進(jìn)給式磨削來(lái)得低的粗糙度，但與經(jīng)修正的陶瓷結(jié)合劑砂輪相比，這種方式的粗糙度要大一些。

擴(kuò)展閱讀：提高模具零件加工精度

為了更好、更有效地提高模具零件加工精度，提升精密模具制造品質(zhì)，東江科技引進(jìn)CNC坐標(biāo)磨床，專業(yè)加工制造精密醫(yī)療用品模具、精密多型腔模具、精密疊層模具等精密模具。

坐標(biāo)磨床是以消除材料的熱處理變形為目的發(fā)展起來(lái)的高精密機(jī)床，采用超硬磨料磨具，應(yīng)用高速、高效、高精度磨削新工藝，是現(xiàn)代精密加工、超精密加工最有效的關(guān)鍵設(shè)備。其特征是：坐標(biāo)磨床二坐標(biāo)工作臺(tái)系統(tǒng)(精密坐標(biāo)系+精密坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng))+高精度坐標(biāo)磨削系統(tǒng)，對(duì)高硬度、淬硬鋼等材料進(jìn)行磨削。它可以磨削位置精度和尺寸精度很高的孔，以及各種精密輪廓形狀。

CNC坐標(biāo)磨削系統(tǒng)與一般磨床不同，特別是工件不轉(zhuǎn)、磨削運(yùn)動(dòng)和圓周走刀運(yùn)動(dòng)由磨頭的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)完成，上下走刀運(yùn)動(dòng)由磨頭套筒上下沖程運(yùn)動(dòng)完成。磨頭是執(zhí)行坐標(biāo)磨床主運(yùn)動(dòng)磨削運(yùn)動(dòng)的部件。磨頭按驅(qū)動(dòng)方式有高頻電動(dòng)磨頭和空氣透平磨頭兩種(如圖1)。按砂輪軸線方向的不同，分為垂直和水平兩種，一般都是垂直的，水平的稱為橫磨頭。主要用來(lái)磨削鍵槽、方孔或具有內(nèi)棱角和直溝槽之類的工件，也可以磨削零件的內(nèi)外輪廓。

圖1高頻電動(dòng)磨頭和空氣透平磨頭

CNC坐標(biāo)磨床磨削加工的典型形狀

CNC坐標(biāo)磨床磨削加工的典型形狀包括：

1、圓孔磨削(直孔、小孔、錐孔、盲孔等)；2、平面磨削；3、方孔磨削；4、圓弧磨削；5、槽的磨削；6、球面磨削；7、極坐標(biāo)孔的磨削；8、空間極坐標(biāo)孔的磨削；9、精密內(nèi)外輪廓磨削。

在增加了磨錐機(jī)構(gòu)、各種附件和數(shù)控技術(shù)后，坐標(biāo)磨床的應(yīng)用有了更大的進(jìn)展，可以磨削工件的形狀幾乎沒(méi)有限制，特別適用于加工形狀特別復(fù)雜和精度很高的各類模具和各種精密機(jī)械零件。

東江科技目前使用的HauserS45坐標(biāo)磨床具有以下特點(diǎn)：

1、高速：電動(dòng)磨削砂輪轉(zhuǎn)速可達(dá)2500～90000RPM，氣動(dòng)磨削可達(dá)160000RPM。

2、高精度：最小進(jìn)給量為0.0001mm,分辨率為0.00001mm,定位精度全程0.002mm。

3、全閉環(huán)控制：采用GE/FANUC六軸(X、Y、Z、U、W、C)四聯(lián)動(dòng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

4、具備多功能測(cè)量系統(tǒng)MSS、Auto-Size等。5、采用超硬磨料磨具：如CBN砂輪等。6、機(jī)床具高剛度、良好的抗震性、抗熱穩(wěn)定性。

關(guān)于機(jī)床的量具配套

東江科技采用世界頂尖級(jí)電子測(cè)量工具，其精確度讀至小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)(取üm級(jí))(如圖2)。量塊和針規(guī)也精確到級(jí)(如圖3)。如此配套的高精密機(jī)床和量具可直接制造超精密的半導(dǎo)體成型模具，也為制造精密模具和超精密模具提供了強(qiáng)有力的保障。

圖2精確度讀至小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)

圖3量具、塞規(guī)

加工工藝規(guī)范和維護(hù)使用方案

高精密的機(jī)床必須有嚴(yán)格的加工工藝規(guī)范及維護(hù)使用方案，為此，東江科技根據(jù)CNC坐標(biāo)磨床的性能結(jié)合精密塑膠模具制作加工的特性，制定了《坐標(biāo)磨床加工工藝規(guī)范》和《坐標(biāo)磨床使用維護(hù)和程序編寫》文件指引和規(guī)范加工，并指定專職的工藝工程師跟進(jìn)相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)和歸納總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

CNC坐標(biāo)磨床的磨削技術(shù)要領(lǐng)CNC坐標(biāo)磨床的磨削技術(shù)要領(lǐng)總結(jié)如下：

1、磨削過(guò)程比其它切削加工過(guò)程復(fù)雜，磨粒的切削過(guò)程包括滑擦、耕犁、切削三種狀態(tài)。砂輪磨削過(guò)程由火花切入、穩(wěn)定磨削和去火花清磨三個(gè)階段組成。

2、磨削過(guò)程中的彈性變形和塑性變形較大，是其他切削加工法較少見(jiàn)的。它直接影響著加工工件的尺寸精度、粗糙度、磨削熱、表面質(zhì)量和磨削效率。使用中必須了解彈性區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詤^(qū)和塑性區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鲄^(qū)的臨界條件。

3、與一般的切削加工相比，一般切削加工中切向力比法向力大得多，而磨削中的特點(diǎn)是法向力約為切向力的2～4倍，磨削系統(tǒng)剛度對(duì)其影響很大。磨削力由切削力和摩擦力兩部分組成。粗磨時(shí)，以切削力為主，精磨時(shí)則以摩擦力為主。

4、磨削是一種耗能的加工方法，比其它加工方法大20倍。必須注意磨削熱和增加溫度的因素對(duì)加工的影響。

5、精磨時(shí)要保證零件的尺寸、圓度和輪廓精度。

a)：要使零件圓度提高，首先毛坯不能有過(guò)大的圓度和同軸度誤差。

b)：為了保證加工工件的最終尺寸精度和粗糙度，要注意磨削力的變化，新舊砂輪更換時(shí)會(huì)大大增加其不穩(wěn)定性，為此，需要經(jīng)常更換砂輪并減少砂輪磨削工件的數(shù)目。

c)：凸輪輪廓等曲線形狀磨削時(shí)，在凸輪凹凸處的砂輪工件接觸區(qū)軌跡的變化，都會(huì)導(dǎo)致磨削力的變化，致使磨削產(chǎn)生不穩(wěn)定，形成形狀誤差。在凸輪磨床上很難控制，而在坐標(biāo)磨床上用插磨法和控制工作臺(tái)成形運(yùn)動(dòng)的方法，便可以大大減少上述因素的影響，從而提高加工精度，這也是用坐標(biāo)磨加工成形模具的優(yōu)點(diǎn)之一。

CNC坐標(biāo)磨床磨削加工工作原理

CNC坐標(biāo)磨床磨削加工工作原理如下：

1、磨削一個(gè)孔時(shí)，砂輪的工作邊將偏離行星主軸軸心線一個(gè)工件半徑值，在磨削過(guò)程中砂輪除了本身的轉(zhuǎn)動(dòng)外，還必須繞行星主軸進(jìn)行公轉(zhuǎn)。同時(shí)，還要在磨削過(guò)程中擴(kuò)大偏心量，進(jìn)行微量進(jìn)給，用這種方式來(lái)得到孔的精細(xì)控制。2、平面磨削時(shí)，行星主軸一般是不轉(zhuǎn)的，而工作臺(tái)沿著X向或Y向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而砂輪的進(jìn)給仍用擴(kuò)大偏心半徑，進(jìn)行微量進(jìn)給。

3、在輪廓磨削中，CNC坐標(biāo)磨床是采用點(diǎn)位控制式(也稱定點(diǎn)磨削)，即利用X、Y坐標(biāo)的移動(dòng)使行星主軸中心與工件上圓弧半徑的圓心重合，并用行星主軸下端的偏心滑板來(lái)微量進(jìn)給控制半徑尺寸。連續(xù)軌跡數(shù)控坐標(biāo)磨上，則用范成法進(jìn)行磨削。

4、在錐孔磨削中，采用組合式徑向進(jìn)給與垂直走刀搭配加工。

CNC坐標(biāo)磨床幾種常用的磨削方式

坐標(biāo)磨削的方式一般有三種：即徑向進(jìn)給式磨削、切入式磨削和插磨法磨削。

1、徑向進(jìn)給磨削。這種方式的特點(diǎn)是利用砂輪的圓周面進(jìn)行磨削，進(jìn)給時(shí)每次砂輪沿著偏心半徑的方向相對(duì)于工件作少量的移動(dòng)。這是一種最常見(jiàn)的磨削方式，最容易掌握，因此應(yīng)用最廣泛。當(dāng)采用陶瓷結(jié)合劑砂輪時(shí)，由于砂輪表面可以修得很平整，因此可以獲得很高的尺寸精度和很低的粗糙度。這種方式的缺點(diǎn)是，由于砂輪受到較大的擠壓力，每次進(jìn)給量較小，發(fā)熱量較大，要有較長(zhǎng)的去火花清磨時(shí)間，適用于磨削各種內(nèi)孔和外圓柱面。

2、切入式磨削。這種磨削方式是利用砂輪的端面來(lái)進(jìn)行，也稱為端面磨削，進(jìn)給時(shí)砂輪沿軸向進(jìn)給。由于熱量和切屑不易排出，磨削條件惡劣，為了改善磨削條件，砂輪的端面應(yīng)修正成中凹的形狀。在磨削時(shí)，也要特別小心，以免進(jìn)給過(guò)大引起砂輪爆裂。如果沒(méi)有絕對(duì)的必要(如磨削臺(tái)肩面、球面、端面等)，一般不采用這種方式。

3、插磨法磨削。這種方式在磨輪快速上下移動(dòng)的同時(shí)，圍繞著被磨零件的輪廓進(jìn)行磨削。它的特點(diǎn)是可以采用較大的切削深度而產(chǎn)生的熱量較小，同時(shí)其對(duì)砂輪的跳動(dòng)要求比較低，故特別適用于在利用噴鍍砂輪來(lái)進(jìn)行磨削輪廓的場(chǎng)合。在小孔磨削中，由于必須采用噴鍍砂輪，因此采用這種方式往往可得到比徑向進(jìn)給式磨削來(lái)得低的粗糙度，但與經(jīng)修正的陶瓷結(jié)合劑砂輪相比，這種方式的粗糙度要大一些。

東江科技應(yīng)用案例在掌握了坐標(biāo)磨床的基本性能和功能后，東江科技生產(chǎn)部門在技術(shù)部門的協(xié)助和指導(dǎo)下，成功地制造出了一批批國(guó)際頂尖級(jí)的精密模具和超精密模具，并幫助ASM公司制造出孔徑和孔距精度在0.002mm范圍內(nèi)的半導(dǎo)體超精密模板，如RnnerStrip、CavityStrip、CullStrip等。

圖4淬火處理后之A板磨削

圖5淬火處理后之B板磨削

圖6淬硬模胚定位落位槽磨削

圖7熱咀定位孔磨削

圖8熱咀封膠孔磨削

圖9超高尺寸精度和孔距精度之半導(dǎo)體模板磨削

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