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您所不知的超精密加工機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用
納米級重復(fù)定位精度超精密傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)級的確定性超精密加工,機(jī)床必須具有納米級重復(fù)定位精度的刀具運(yùn)動(dòng)控制品質(zhì)。伺服傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需消除一切非線性因數(shù),特別是具有非線性特性的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦等效應(yīng)。這是因?yàn)樯拜喍嗣娴膭傂院懿?,基本上不能承受較大的軸向力,所以,辦法是使用砂輪的外圓錐面來磨削工件的端面,此時(shí),工作臺應(yīng)該扳動(dòng)一較大角度。因此,采用氣浮、液浮等無靜摩擦效應(yīng)軸承、導(dǎo)軌、平衡機(jī)構(gòu)成了必然的選擇。伺服運(yùn)動(dòng)控制器除了高分辨、高實(shí)時(shí)性要求外,控制算法模式也需不斷進(jìn)步。
開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)。3、多刃多向切削在研磨加工中,由于每顆磨粒形狀不完全一致,以及分布的隨機(jī)性,磨粒在工件上作滑動(dòng)和滾動(dòng)時(shí),可實(shí)現(xiàn)多方向切削,并且全體磨粒的切削機(jī)會(huì)和切刃破碎率均等,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修銳。從加工精度和效能出發(fā),數(shù)控系統(tǒng)除了滿足超精密機(jī)床控制顯示分辨率、精度,實(shí)時(shí)性等要求,還需擴(kuò)展在機(jī)測量、對刀、補(bǔ)償?shù)仍S多輔助功能。通用數(shù)控系統(tǒng)難以滿足要求。所以,超精密機(jī)床現(xiàn)基本都采用PC 運(yùn)動(dòng)控制器研制開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)模式。
無心外圓磨削加工原理
無心外圓磨床它沒有床頭箱和尾架,而是由托板和導(dǎo)輪支持工件,用砂輪進(jìn)行磨削。第2階段:隨著磨粒切入量增加,磨粒逐漸切入工件,使該部分材料向兩旁隆起,工件表面形成刻痕。托板的上表面傾斜30°~ 50°,使工件靠切削力緊緊壓在導(dǎo)輪上,導(dǎo)輪軸線相對于砂輪軸線有一傾斜角度α(1~5°)。導(dǎo)輪低速轉(zhuǎn)動(dòng)靠摩擦力帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。由于傾斜角的存在,導(dǎo)輪與工件接觸點(diǎn)處的速度V導(dǎo)方向是斜的,它可分為兩個(gè)速度分量:一個(gè)是V工使工件旋轉(zhuǎn),另一個(gè)是V進(jìn),使工件產(chǎn)生軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
V進(jìn)=V導(dǎo)sinα.
V工=V導(dǎo)cosα.
式中:V導(dǎo) ——導(dǎo)輪的圓周速度 (m/s).
V工 ——工件的圓周速度 (m/s) .
V進(jìn) ——工件的軸向進(jìn)給速度 (m/s) .
一般情況下,V導(dǎo)選0.166~0.5m/s。
由于導(dǎo)輪軸線與砂輪軸線有一傾斜角α,工件與導(dǎo)輪不是線接觸。為使工件與導(dǎo)輪保持線接觸,導(dǎo)輪的形狀就不應(yīng)是圓柱形,而應(yīng)將其做成雙曲面形。通過提高工件與磨粒的接觸面積、接觸壓力及相對移動(dòng)距離,減小磨粒圓錐半頂角,可提高加工效率。為此修正砂輪時(shí),金剛石筆的運(yùn)動(dòng)應(yīng)根據(jù)角α加以調(diào)整。由于無心外圓磨床磨削工件時(shí)不用頂1尖支撐,所以工件磨削長度不受頂1尖限制,又因磨削時(shí)工件被支持在導(dǎo)輪和砂輪之間,不會(huì)被磨削力頂彎,所以可磨削細(xì)長工件。無心磨削生產(chǎn),易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,因此,多用于成批大量生產(chǎn)中磨削銷軸等小零件或磨削細(xì)長光軸。無心磨床不能磨削斷續(xù)表面(如有長鍵槽的圓柱面),因?yàn)檫@樣導(dǎo)輪就無法使工件旋轉(zhuǎn)。
試述磨削的工藝特點(diǎn)。
磨削加工具有以下特點(diǎn):
1)加工精度高、表面粗糙度小。2、按進(jìn)化原理成型當(dāng)研具與工件接觸時(shí),在非強(qiáng)制性研磨壓力作用下,能自動(dòng)地選擇局部凸出處進(jìn)行加工,故僅切除兩者凸出處的材料。由于磨粒的刃口半徑ρ小,能切下一層極薄的材料;又由于砂輪表面上的磨粒多,磨削速度高(30~35m/s),同時(shí)參加切削的磨粒很多,在工件表面上形成細(xì)小而致密的網(wǎng)絡(luò)磨痕;再加上磨床本身的精度高、液壓傳動(dòng)平穩(wěn)和微量進(jìn)給機(jī)構(gòu),因此,磨削的加工精度高(IT8~I(xiàn)T5)、表面粗糙度?。≧a=1.6~0.2μm)。
2)徑向分力Fy大。磨削加工時(shí),由于磨削深度和磨粒的切削厚度都較小,所以,F(xiàn)z較小,F(xiàn)x更小。但因?yàn)樯拜喤c工件的接觸寬度大,磨粒的切削能力較差,因此,F(xiàn)y較大。一般Fy =(1.5~3)Fz。
3)磨削溫度高。因?yàn)榈毒吖?yīng)商在零部件和刀具之間的接口方面具有經(jīng)驗(yàn),而客戶在自己的生產(chǎn)領(lǐng)域具備經(jīng)驗(yàn)。由于具有較大負(fù)前角的磨粒在高壓和高速下對工件表面進(jìn)行切削、劃溝和滑擦作用,砂輪表面與工件表面之間的摩擦非常嚴(yán)重,消耗功率大,產(chǎn)生的切削熱多。又由于砂輪本身的導(dǎo)熱性差,因此,大量的磨削熱在很短的時(shí)間內(nèi)不易傳出,使磨削區(qū)的溫度很高,有時(shí)高達(dá)800~1000度。
4)砂輪有自銳性。砂輪有自銳性可使砂輪進(jìn)行連續(xù)加工。這是其它刀具沒有的特性。