現代社會生產和服務離不開機械,環顧我們周圍可以說機械無處不在,我們穿的衣服就是紡織機械設備生產出來的,吃的壓榨油要用壓榨機械設備,坐的汽車、高鐵也是機械化制造。機械工業的整體實力是綜合國力的重要組成部分,而機械加工水平是一個國家綜合技術實力的重要反映。磨料磨具產品被稱之為加工制造業的“牙齒”,在機械加工過程中不可或缺,有著無以替代的重要作用。通常普通材料加工,一般車、銑、刨、鉆床就可以完成,一旦碰到新一代的材料,如陶瓷、金屬陶瓷、復合材料、晶須增強材料和合金鋼等,就只能采用磨削或磨料磨具才能有效完成。每一位機械加工從業人員都必須正確認識和了解磨料磨具,根據實際加工情況合理使用磨料磨具產品。磨料磨具行業作為機械加工行業的重要分支,其從業人員也需要對磨料磨具產品在機械加工方面的應用有清晰的認識。
磨料磨具產品在機械加工中主要用于各種零件的切削,各種材料的斷割、修磨、拋光、研磨等。通過磨料磨具加工出的產品,精度高、表面光潔度好;工件不會產生加工應力,形位公差能有效控制。像一般要求較高的特型面、密封面、安裝基準面以及外觀質量等,都要經過磨料磨具來完成。冶金行業一般用于鋼胚表面處理。汽車行業用于其主關件曲軸、凸輪、引擎加工及外表面的涂層處理。另外,家具、皮革、廣告裝璜、電器等都不同程度的需要磨料磨具產品去完成。在建筑施工、地質勘查、資源開采等行業也在廣泛應用。磨料磨具產品是加工制造業中較特別的工具,是一種與國家經濟和人們生活密切相關的基礎行業。
機械加工中要怎樣使用磨料磨具,讓磨料磨具發揮最大效能呢。首先我們應該了解磨料磨具類型和相對適用的材料,目前磨料磨具產品主要有三類:
(1)普通型,包括剛玉系列和炭化硅、樹脂磨具、陶瓷磨具等;
(2)涂層磨具,包括砂布、砂紙、砂帶等;
(3)超硬材料,主要是金剛石,立方氮化及制品。
機械加工應根據零件材料來選擇磨料磨具產品:一般材料為碳鋼、合金鋼、鑄鐵、硬青銅等抗張強度高的零件,可選韌性較高的棕剛玉磨具;材料為淬火鋼、高碳鋼、高速工具鋼等硬度較高的零件,可選硬度強的白玉剛磨具;涂層磨具和超硬材料磨具,就零件材料軟硬程度和特殊加工情況來選定,也可根據材料的性能指標調配磨料、確定磨粒大小、數量,從而滿足加工需要。
磨削加工特點
機械加工中磨料磨具主要用于磨削加工。磨削的加工特點:
(1)切削速度高,普通外圓磨削時v=35m/s,高速磨削v>50m/s.磨削產生的切削熱80%~90%傳入工件(10%~15%傳入砂輪,1%~10%由磨屑帶走) ,砂輪的散熱性差,為避免工件表面燒傷和微裂紋,加工時要采用大量的切削液來降低磨削溫度;
(2)能獲得高的加工精度和小的表面粗糙度值,加工精度可達IT6-IT4,表面粗糙度值可達Ra0.8-0.02μm.磨削可以精加工,還可以粗磨、荒磨、重載荷磨削;
(3)磨削的背向磨削力大,是因為磨粒負前角大,且切削刃鈍圓半徑rn也較大,導致背向磨削力大于切向磨削力,造成砂輪與工件的接觸寬度較大。因此會引起工件、夾具及機床產生彈性變形,影響加工精度。故在加工剛性較差的工件時(如磨削細長軸),應采取相應的措施,防止因工件變形而影響加工精度。
磨削加工人員應根據零件外型和材料,合理選擇磨削設備和磨料磨具。磨削設備一般有內(外)圓磨床、弧形磨床、平面磨床、工具磨床、齒輪磨、數控磨床、拋光機等。磨削設備類型選擇主要依據零件加工任務,如:平面用平面磨床、齒輪專用磨床等。磨削設備加工幅度必須滿足零件加工尺寸需要。通常,機械加工工藝把磨料磨具產品加工定在最后的精加工,除了有很好的尺寸精度保證,還能避免零件劃傷、磕碰等影響質量。故磨床設備精度比一般機床精度要高很多。
磨料磨具與軸磨削
機械加工過程分粗、精加工兩大部分。粗加工時一般會用高主軸速度、大進給量和快走刀量的機床設備切削完成,主要特點是加工效率高,勞動強度大。粗加工后要留精加工余量,普通用零件加工可在該工序內完成。一些尺寸精度、表面光潔度要求高,以及主關精密件號,必須進行單獨的精加工。粗加工往往會讓工件產生不同程度的應力和塑性變形,應經過時效后才能進行精加工。工件的精加工又分半精加工和精加工,這部分加工主要通過磨料磨具產品去完成。可見磨料磨具在機械加工中重要性了。
下面我們以軸的磨削加工為例,來了解磨料磨具在機械加工中的應用情況。一般軸是用來傳遞動力和作基準定位,常用軸類材料有35#、45#、50#優質碳素鋼,類型分光軸、階梯軸、和異形軸。軸的公差等級IT和表面粗糙度Ra要求較高,粗車、半精車削加工不能有效保證,姑需磨削加工。磨削加工時合理選擇定位基準,對保證零件的尺寸和位置精度有決定性作用。軸的基準確定:一般在兩個端面上打中心孔,用采用雙頂針裝夾來保證同軸度⊙、直線度。磨削加工余量通常留0.5mm.
具體加工步驟:
(1)根據軸的外圓和長度尺寸,挑選加工幅度和行程足夠的磨床。
(2)根據軸的材料特點,選擇合適的磨料磨具。
(3)正確安裝:以端面中心孔為基準,兩端用頂針把軸零件安裝到磨床上。頂針不可頂的太緊或太松,以免影響加工質量和發生安全事故。細長軸需裝跟刀架來滿足加工強度需要。
(4)進行磨削加工。主要分半精磨和精磨,加工過程中要嚴格檢驗、控制尺寸,仔細觀察加工狀況,做到膽大細才能順利完成加工任務。準加工時產生的熱量可通過冷卻液帶走。
(5)工件拆卸和后續工作,通過測量確定工件達到生產圖紙尺寸、精度要求才能拆卸,避免做無用工。卸下來的合格品和不合格品要分開擺放。擺放時用枕木墊起或專用器具陳放,防止成品加工面磕碰、劃傷。
機械研磨
磨料磨具在機械加工中的另一種重要應用,就是研磨。機械研磨一般應用于批量較大、要求較高的零件。工件在研磨前要經過精磨等預加工,所留研磨余量一般為0.005~0.03毫米。研磨后加工精度可達IT5~01,表面粗糙度可達0.63~0.01微米。
研磨可用于加工金屬和非金屬材料的多種表面,如平面、圓柱面、圓錐面、螺紋、齒面、球面等。研具的硬度應比工件低一些,耐磨性要好,常用材料有灰鑄鐵、軟鋼、黃銅、紫銅等。研磨劑為磨料和油脂等調和而成的混合物,有液態、膏狀和固態3種。為了減少切削熱,研磨一般在低壓、低速條件下進行。粗研時壓力小于0.3兆帕,速度為20~120米/分;精研時壓力為0.03~0.05兆帕,速度為10~30米/分。兩個相配的工件,可以配研,兩者互為研具,如閥座與閥芯,柱塞與柱塞套等。配研后可以達到很好的氣、液密封配合。配研偶件只能成對使用,不具互換性。
磨料磨具在機械加工一般性應用。包括:
(1)零件毛坯的修整和缺損零件的修復,主要使用電砂輪和砂布完成。
(2)機械加工中產生的毛刺清除,可用電砂輪(裝細砂輪片) 、砂布、及油石打磨。
(3)公差尺寸和表面光潔度不合格品(需有加工余量)的返修,先用細砂輪去余量,然后再砂紙、油石過一遍。鋁材要用細一點的金相砂紙,修孔要用磨頭。
磨料磨具在機械加工中的相關使用還有很多,應用面很廣,技術比較成熟。據調查:加工經驗和技術素質全面的藍領工人大量缺乏,從業人員隊伍建設迫在眉睫。眾所周知,生產力發展歸根結底取決人的綜合素質提高。立足崗位,加強學習、實踐創新、自強不息和堅持不懈的努力,才是每個行業取的長促發展、經久不衰的核心因素。相信在廣大磨料磨具和機械加工從業者辛勤勞動下,順應創新發展潮流趨勢,磨料磨具在機械加工中的應用空間會越來越廣闊,應用效能會越來越強大,為工業進程發揮越來越重要的作用。