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平面磨削表面缺陷研究
2012-12-31  来源:  作者:广西工业职业技术学院 梁艳娟

      0 引言

 

      采煤机是煤矿生产不可或缺的大型复杂设备,其工作环境恶劣,采煤机传动齿轮的磨损极大,为了降低企业生产成本,对其进行必要的修复十分必要。在众多的修复方法中,磨削法无疑是最简单实用的。但是,工件在平面磨削过程中,特别是在精密磨削中经常出现一些凭目测即可辨认的表面缺陷,如沿磨削垂直方向的条状波纹、与磨削方向相同的直形波纹、菱形波纹、平面直线痕、工件表面的划痕(拉毛)及表面烧伤等。工件表面缺陷产生的原因比较复杂,有工艺、机床、砂轮等方面的原因,也有操作方面的原因。现就螺旋钻采煤机传动齿轮磨削修复缺陷中产生的原因及防止措施分析如下。

 

      1 波纹的产生原因和防止措施

 

      1.1 波纹的产生原因

 

      1)工件表面分布的等距离的直形波纹。出现直形波纹的原因是因强迫振动所引起,而振源多数因为电动机或砂轮的不平衡而产生。波频的计算和检查方法为:波频=工作台速度(mm/s/波距(mm),工作台速度和波距可通过实测而得到。将测得的数据代入上式,即可算出波频。然后将算出的波频与可能引起波纹的振源的振动频率相比较,找出其中接近的频率,即可采取措施加以消除。由于平面磨削时,工件系统的刚度比磨头系统的刚度要好得多。而磨头系统的刚度取决于主轴系统的刚度、横向导轨塞铁和垂直导轨塞铁的配合好坏。所以在平面磨削中出现自激振动的波纹的可能性较少。

 

      2)工件两边出现单条波纹或一边出现单条波纹出现此种波纹的原因是缘于磨床工作台因换向时产生冲击而使磨床的立柱摇晃。工作台换向后随着工件再次进入磨削,会因立柱的晃动,使立柱的一边或两边出现单条波纹的缺陷。换向冲击时往往振动较大但频率很低,由于立柱的质量较大,使得阻尼增加,因冲击而产生的振动就会停止。因此只产生单条波纹而非多条波纹。

 

      3)菱形波纹

 

      产生菱形波纹的主要原因是砂轮与工件有振动。当砂轮每分钟转数/工件每分钟行程数不等于整数时,在工作台来回移动的方向上,砂轮每次周期进给后跟工件开始接触的那个点,都会跟上次错开一个相位。所以,当工作台左移时,经多次周期进给,砂轮会在工件上划出一系列向右倾斜的波纹。而当工作台右移时,砂轮则在工件上划出另一系列向左倾斜的波纹。工作台移动多次后,最终形成了菱形波纹。平面磨削时,由于砂轮每分钟的转数与工件每分钟的行程数之比,多数情况下不为整数,所以在有振动的前提下,出现菱形波纹的机会要比直形波纹的机会更多。

 

      1.2 波纹的防止措施

 

      1)提高磨头系统的刚度。修刮调整磨头导轨及横向进给、垂直进给塞铁等。如修刮磨头导轨;修刮拖板横向导轨;拖板导轨面与立柱导轨面配刮到接触良好等。

 

      2)保证主轴的安装精度,消除电机振动的影响如保证主轴与磨头体安装法兰的垂直度公差、主轴跳动公差或采用硬橡皮隔振垫圈;选用振动小、质量好的泵;使电机轴与油泵轴线在联结时保证较好的同轴度等。

 

      3)保证工作台导轨与床身导轨配刮精度如保证床身平、V 导轨在垂直平面内的直线度;保证工作台油缸与床身导轨的平行度、工作台导轨与床身导轨配刮时刮研面接触点数等。

 

      4)把工作台换向撞块的位置调整到离工件适当的距离或调整工作台换向阀节流螺钉,使工作台换向冲击减小,以消除工作台两端的换向冲击。

 

      5)注意砂轮的平衡、修整及选用砂轮的平衡:一般新砂轮应经过2 次以上静平衡,使其在八个方位上都能保持平衡,尽量消除或减少砂轮不平衡的影响,另外还应检查砂轮与卡盘的接触面积。砂轮的修整:应采用较锋利的金刚石修整砂轮,并注意金刚石修整器的安装角度及安装位置,此外在安装时,要注意金刚石不能伸得太长,修整时充分使用冷却液等。砂轮的选用:磨削时合理选择磨削用量,在一般情况下,宜采用较低的砂轮线速度、较小的垂直进给量,且磨削时应严格控制周期进给量的大小。

 

      2 平面直线痕的产生原因和防止措施

 

      2.1 平面直线痕的产生原因

 

      产生平面直线痕的原因,大体是砂轮在磨削时,砂轮母线与工件接触不佳而引起。工件在作纵向运动时,砂轮相对于工件作横向运动,其运动关系是错开的,因而出现直线痕现象。

 

      2.2 防止措施

 

      1)减少砂轮粗修整时的修整量:在精密磨削时,砂轮粗修整时的切深不宜过大。

 

      2)修整砂轮时应注意冷却充分:若没有使用冷却液或冷却液喷嘴的位置没有对准砂轮的整个宽度,会引起金刚石膨胀,从而造成砂轮的母线不直。

 

      3)提高磨头主轴刚性:刚性不足会产生绕垂直轴线的水平偏转,造成砂轮边缘与工件接触,从而产生直线痕。防止的措施是提高主轴系统的刚性,从而减少磨削时砂轮的水平偏转量。

 

      4)选用硬度均匀的砂轮:若砂轮硬度在宽度方向上不均匀,则砂轮在精细修整过程中难以在磨粒上形成等高性好的微刃,从而造成砂轮的一个棱边接触工件,而使工件表面出现直线痕。

 

      3 拉毛的产生原因和防止措施

 

      3.1 产生原因

  

  

       

      3.2 防止措施

 

      1)过滤好冷却液,以防止磨削时杂粒带入冷却液。

 

      2)砂轮修整完毕,开大冷却液用刷子清洗。

 

      3)因工件表面往往有些磨粒冲刷不掉,因此刚修整好的砂轮磨第一个工件时,磨削余量应稍多一些,使其凸起的磨粒脱落后再进行正常的工作。这种措施对较软的工件材料更为合适。

 

      4)选用粒度较细的砂轮,工件材料韧性高时,所选用的砂轮磨料的韧性也高,砂轮的硬度也应高一些,另外应及时更换硬度不均匀的砂轮。

 

      5) 每道工序前的工件表面粗糙度要达到一定的要求。

 

      6)选用适当的磨削余量和修整用量。

 

      7)为防止砂轮两边的磨粒因粘结强度低而在磨削时脱落,砂轮两边应修整成一台阶式倒角。

 

      8)调整冷却喷嘴的位置,保证冷却液始终冲在砂轮的前方。同时要经常清理砂轮罩上的磨屑和磨粒的积物,以保证磨削时无积累物落入工件。

 

      4 烧伤的产生原因和防止措施

 

      4.1 产生原因

 

      主要有以下几方面:砂轮硬度选择太硬;平面磨削时垂直进给量过大及周期横向进给量过大;砂轮修整过细,特别是粗粒度砂轮经精细修整后,工件表面极易出现烧伤;砂轮过钝,切削能力差;磨削时,冷却液太少,或冷却液喷嘴位置安装不妥,冷却液不能顺利流入磨削区。

 

      4.2 防止措施

 

      首先,根据加工材质合理选择磨料,砂轮硬度不能过硬;其次,适当减少垂直进给量及周期横向进给量。磨削时出现火花后,应立即退刀,并重新进给,减少进给量,必要时应重新修整砂轮;再者,将砂轮修整用量选得稍大一些,砂轮钝后要及时修整;最后,冷却液喷嘴位置要安装好,而且要有充足的冷却液。

 

      5 结束语

 

      以上是螺旋钻采煤机传动齿轮在磨削修复时工件可能出现的各种明显可见的缺陷,为保证修复质量,笔者就各类缺陷产生的原因及防止措施分别作了扼要的分析。在现实生产中,由于实际磨削时情况更为复杂,所使用的机床条件、磨削用量、加工材料及操作工艺千差万别,对于所出现的缺陷及其产生的原因和防止措施还不能一概而就,应具体情况具体分析,通过不断实践及总结,是不难消除这些磨削缺陷的。

 
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