Hoe u de oppervlakteruwheid kunt verbeteren

Hoe u de oppervlakteruwheid bij oppervlakteslijpen kunt verbeteren door parameteraanpassing

Op het gebied van de moderne mechanische productie is vlakslijpen een machinaal bewerkingsproces met hoge-precisie dat veel wordt gebruikt voor het afwerken van verschillende componenten, zoals geleidingsbanen van werktuigmachines, matrijsholtes en afdichtingsoppervlakken. Oppervlakteruwheid, een belangrijke indicator van de microscopische oppervlaktetopografie van een component, heeft een directe invloed op de prestatiekenmerken-waaronder slijtvastheid, vermoeiingssterkte, corrosieweerstand, afdichtingsintegriteit en esthetische kwaliteit. Het bereiken van een lagere oppervlakteruwheid verlengt niet alleen de levensduur van de componenten en verbetert de productbetrouwbaarheid, maar voldoet ook aan de strenge eisen van de oppervlaktekwaliteit van gespecialiseerde industrieën. Bij de daadwerkelijke productie is het bereiken van de gewenste oppervlakteruwheid echter een uitdaging vanwege de invloed van talrijke factoren. Dit artikel onderzoekt hoe u de oppervlakteruwheid effectief kunt verminderen en de productkwaliteit kunt verbeteren tijdens het oppervlakteslijpproces door de bewerkingsparameters te optimaliseren.

(I) Kenmerken van de slijpschijf

Type schuurmiddel: Verschillende soorten schuurmiddelen hebben een verschillende mate van hardheid, taaiheid en zelfslijpend vermogen. Veel voorkomende voorbeelden zijn onder meer bruin gesmolten aluminiumoxide (A), wit gesmolten aluminiumoxide (WA), chroom-gedoteerd gesmolten aluminiumoxide (PA) en groen siliciumcarbide (GC). Bruin gesmolten aluminiumoxide is geschikt voor het slijpen van algemene staalsoorten en biedt een goede balans tussen prestaties en kosten; wit gesmolten aluminiumoxide heeft een hogere zuiverheid en is ideaal voor het slijpen van hardere materialen zoals gehard staal, wat een superieure oppervlaktekwaliteit oplevert; chroom-gedoteerd gesmolten aluminiumoxide combineert taaiheid met slijtvastheid en wordt vaak gebruikt voor materialen zoals hoge-snelheidsstaal; Groene siliciumcarbide schuurmiddelen zijn scherp en bestand tegen belasting (verstopping), waardoor de oppervlakteruwheid effectief wordt verminderd, hoewel ze hogere kosten met zich meebrengen.

Korrelgrootte: De korrelgrootte bepaalt de scherpte van het slijpschijfoppervlak en de spaanruimte. Over het algemeen betekent een fijnere korrelgrootte kleinere schurende deeltjes op het schijfoppervlak, wat resulteert in een lagere oppervlakteruwheid op het geslepen werkstuk. Te fijne korrelgroottes kunnen de schijf echter vatbaar maken voor belasting, wat de oppervlakteruwheid zelfs kan verergeren. Grof-korrelige schijven (bijvoorbeeld F46) zijn bijvoorbeeld geschikt voor ruw slijpen om grote hoeveelheden materiaal te verwijderen, terwijl voor fijnslijpen fijn-korrelige schijven nodig zijn (bijvoorbeeld F12 - F20).

Type binding: Veel voorkomende typen bindingen zijn verglaasde (keramische) bindingen (V), harsachtige bindingen (B) en rubberen bindingen (R). Keramisch gebonden slijpschijven bieden een goede chemische stabiliteit en een hoge hittebestendigheid, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan slijptoepassingen. Schijven met kunstharsbinding bezitten een mate van elasticiteit die de slijpkrachten dempt en trillingen vermindert, waardoor een lagere oppervlakteruwheid wordt bereikt; ze worden vooral veel gebruikt bij precisieslijpen. Wielen met rubberverbinding hebben een hoge porositeit en een uitstekende spaanafvoer, waardoor ze geschikt zijn voor bewerkingen zoals afkorten- en gleuffrezen.

Hardheidskeuze: De hardheid van de slijpschijf verwijst naar de weerstand van de schijf tegen het losraken van slijpkorrels. Als de hardheid te hoog is, laten de korrels niet gemakkelijk los, waardoor de schijf snel bot wordt en de oppervlakteruwheid toeneemt. Omgekeerd, als de hardheid te laag is, laten de korrels voortijdig los, wat leidt tot snelle slijtage van de wielen en de oppervlakteprecisie van het werkstuk in gevaar brengt. Bij het selecteren van de hardheid moet men rekening houden met zowel de hardheid van het materiaal dat wordt gemalen als de maalmethode. Bij het slijpen van harde materialen moet bijvoorbeeld een zachtere schijf worden gebruikt om de tijdige vernieuwing van de slijpkorrels te vergemakkelijken, terwijl een hardere schijf geschikt kan zijn voor het slijpen van zachte materialen.

(II) Slijpparameters

Slijpsnelheid: Slijpsnelheid verwijst naar de lineaire snelheid van de slijpschijf. Binnen een bepaald bereik verhoogt het verhogen van de slijpsnelheid het aantal slijpkorrels dat per tijdseenheid aan het slijpproces deelneemt en vermindert de snijdikte van individuele korrels, waardoor de oppervlakteruwheid afneemt. Als de snelheid echter een kritische drempel overschrijdt, kan de middelpuntvliedende kracht ervoor zorgen dat schurende korrels aan de rand van het wiel wegvliegen en trillingen veroorzaken, waardoor de oppervlakteruwheid feitelijk toeneemt. Bovendien veroorzaken te hoge slijpsnelheden een sterke stijging van de slijptemperatuur, wat zowel de kwaliteit van het werkstukoppervlak als de levensduur van de slijpschijf nadelig beïnvloedt. X
Voedingssnelheid: Voedingssnelheid omvat zowel longitudinale als transversale voedingssnelheden. Een te hoge langsvoeding verhoogt de snijbelasting op de afzonderlijke schuurkorrels, waardoor de slijpsporen dieper worden en de oppervlakteruwheid toeneemt. Een te hoge dwarsvoeding heeft de neiging knijpwrijving te veroorzaken tussen de slijpschijf en het werkstuk, wat leidt tot brandplekken en krassen. Daarom moet, met behoud van de productie-efficiëntie, de voedingssnelheid worden geminimaliseerd om de oppervlaktekwaliteit te verbeteren.

Slijpdiepte: Slijpdiepte verwijst naar de dikte van het materiaal dat tijdens elke slijpgang wordt verwijderd. Een te grote slijpdiepte verhoogt de slijpkrachten en -temperaturen, wat gemakkelijk kan leiden tot schijfbelasting en vervorming van het werkstuk, waardoor de oppervlakteruwheid wordt aangetast. Over het algemeen moet de slijpdiepte tijdens het naslijpen binnen een klein bereik worden gehouden om de oppervlaktekwaliteit te garanderen.

(III) Stijfheid van het bewerkingssysteem

Stijfheid van werktuigmachines: De stijfheid van de vlakslijpmachine zelf heeft een aanzienlijke invloed op de nauwkeurigheid van de bewerking en de kwaliteit van het oppervlak. Als de stijfheid van de machine onvoldoende is, veroorzaken slijpkrachten elastische vervorming van machineonderdelen, waardoor de relatieve positie tussen de slijpschijf en het werkstuk verandert en de oppervlakteruwheid wordt aangetast. Het structurele ontwerp en de materiaalkeuze van belangrijke componenten-zoals het machinebed, de werktafel en de spilkop-beïnvloeden bijvoorbeeld de algehele stijfheid van de machine.

Armatuurstijfheid: Armaturen worden gebruikt om het werkstuk vast te zetten, en hun stijfheid heeft rechtstreeks invloed op de stabiliteit van het werkstuk tijdens het slijpen. Onvoldoende stijfheid van de opspanning kan leiden tot verplaatsing van het werkstuk of trillingen onder slijpkrachten, wat resulteert in een ongelijkmatige oppervlakteruwheid. Zorg er daarom bij het selecteren van een armatuur voor dat deze voldoende stijfheid en positioneringsnauwkeurigheid biedt.

Werkstukklemmethode: Een juiste klemmethode kan de stijfheid van het bewerkingssysteem vergroten. Technieken zoals meer- ondersteuning en de uniforme verdeling van de klemkrachten helpen de vervorming van het werkstuk tijdens het slijpen tot een minimum te beperken, waardoor de oppervlakteruwheid wordt verminderd. (IV) Koel- en smeeromstandigheden

Type koelvloeistof: Veelgebruikte koelmiddelen zijn emulsies, synthetische vloeistoffen en geïoniseerd water. Emulsies bieden goede koelende, smerende en reinigende eigenschappen; ze verlagen effectief de slijptemperaturen, verminderen de belasting van de slijpschijven en verbeteren de oppervlaktekwaliteit. Synthetische vloeistoffen bieden superieure roestpreventie en milieuvriendelijkheid, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met strenge waterkwaliteitseisen. Geïoniseerd water biedt uitstekende koelprestaties, maar is zeer corrosief voor apparatuur en vereist beschermende maatregelen tijdens gebruik.

Debiet en druk van het koelmiddel: Voldoende stroom en de juiste druk zorgen voor de tijdige afvoer van warmte en spanen die tijdens het slijpen worden gegenereerd, behouden de scherpte van de slijpschijf en verminderen de oppervlakteruwheid. Onvoldoende stroming of druk verhindert dat het koelmiddel zijn koel- en smeerfuncties effectief uitvoert, wat leidt tot hogere slijptemperaturen en een verminderde oppervlaktekwaliteit.

(I) Slijpschijfselectie en dressing

Juiste slijpschijfselectie: Selecteer een geschikte slijpschijf door uitgebreid rekening te houden met factoren zoals het materiaaltype en de hardheid van het werkstuk, verwerkingsvereisten en bestaande mogelijkheden van gereedschapsmachines. Belangrijke factoren zijn onder meer het soort schuurmiddel, de korrelgrootte, het bindingstype en de hardheid van de schijf. Als u bijvoorbeeld het -slijpen van onderdelen van gelegeerd staal met hoge- hardheid wilt afwerken, kunt u bijvoorbeeld kiezen voor een wiel gemaakt van wit gesmolten aluminiumoxide met fijne korrel (F12–F16), een verglaasde binding en gemiddelde hardheid (H–L).

Slijp de slijpschijf regelmatig: Tijdens gebruik verslijten de slijpkorrels op de slijpschijf geleidelijk en worden dof, en het oppervlak wordt oneffen, wat leidt tot een verhoogde oppervlakteruwheid. Daarom heeft de slijpschijf periodiek onderhoud nodig om de scherpte en vlakheid ervan te herstellen. Primaire verbandmethoden omvatten draaien, rollen en slijpen. Hiervan omvat de draaimethode het gebruik van een diamantslijper om langs de as van de slijpschijf te snijden, wat een lage oppervlakteruwheid oplevert; bij de walsmethode wordt gebruik gemaakt van een roterende rol om het wieloppervlak samen te drukken en af ​​te werken, waardoor het geschikt wordt voor het afwerken van grote- oppervlakken; en de slijpmethode maakt gebruik van een speciaal afwerkwiel om het werkwiel te slijpen, waardoor een hoge afwerkprecisie wordt bereikt.

(II) Optimaliseer de maalparameters

Verhoog de slijpsnelheid: Verhoog de slijpsnelheid op passende wijze binnen de grenzen die door de machine zijn toegestaan. Over het algemeen wordt een gefaseerde snelheidsverhoging toegepast: begin met een lagere snelheid voor ruw slijpen om het grootste deel van het materiaal te verwijderen, en verhoog vervolgens geleidelijk de snelheid voor half-afwerken en naslijpen. Bij het slijpen van de snijkanten van hoge- stalen gereedschappen op een vlakslijpmachine werd de aanvankelijke ruwe slijpsnelheid bijvoorbeeld ingesteld op 30 m/s, verhoogd tot 45 m/s voor semi- naslijpen en verhoogd tot 60 m/s voor naslijpen; dit verminderde uiteindelijk de oppervlakteruwheid (Ra) van aanvankelijk 3,2 μm naar 0,8 μm.

Voedingssnelheid verlagen: Verlaag de voedingen in de lengte- en dwarsrichting redelijk op basis van het werkstukmateriaal en de bewerkingstoeslag. Tijdens de afwerkingsslijpfase kan de voedingssnelheid zeer laag worden gehouden, of er kunnen meerdere passages van vonkslijpen (slijpen zonder extra invoer) worden gebruikt om de oppervlakteafwerking verder te verfijnen. Bij het slijpen van een plaat uit een aluminiumlegering bedroeg de longitudinale voedingssnelheid bijvoorbeeld 0,05 mm/omw tijdens ruw slijpen en werd deze teruggebracht tot 0,02 mm/omw voor naslijpen, gevolgd door twee vonkpassages; hierdoor werd de oppervlakteruwheid (Ra) verlaagd van 1,6 μm naar 0,4 μm.

Controle slijpdiepte: De slijpdiepte tijdens het naslijpen mag niet overmatig zijn; deze wordt doorgaans ingesteld tussen 0,01 en... ...binnen het bereik van 0,03 mm. Voor werkstukken met een grote bewerkingstolerantie kan eerst ruw slijpen worden uitgevoerd-waarbij een specifieke marge overblijft voor het naslijpen-gevolgd door het naslijpproces. Deze aanpak helpt problemen met de oppervlaktekwaliteit te voorkomen die worden veroorzaakt door een te grote slijpdiepte.

(III) Verbetering van de stijfheid van het bewerkingssysteem

Onderhoud van de uitrusting van werktuigmachines: Inspecteer en onderhoud regelmatig de vlakslijpmachine; problemen zoals slijtage of losheid van componenten onmiddellijk identificeren en repareren om ervoor te zorgen dat de machine een goede stijfheid behoudt. Voorbeelden hiervan zijn het controleren van de rechtheid en parallelliteit van de bedgeleidingen, het aanpassen van de speling voor de werktafel en de spilkop, en het vervangen van ernstig versleten kogelomloopspindels.

Verbeter het armatuurontwerp: Ontwerp en fabriceer gespecialiseerde armaturen met voldoende stijfheid om de stabiliteit van het werkstuk tijdens het slijpen te garanderen. Afhankelijk van de vorm en grootte van het werkstuk kunnen integrale of modulaire opspanningen worden gebruikt om het contactoppervlak tussen de opspanning en het werkstuk te vergroten, waardoor de klemkrachten worden verdeeld. Bij het slijpen van een partij kleine ascomponenten werd bijvoorbeeld een speciale mal met V-blokken en klemplaten ontworpen; dit verhoogde effectief de klemstijfheid en verminderde de gemiddelde oppervlakteruwheid (Ra) met 0,5 μm.

Optimaliseer klemstrategieën: gebruik de juiste klemvolgorde en -methoden om vervorming van het werkstuk als gevolg van onjuiste klemming te voorkomen. Voor grote, dun-werkstukken met dunne wanden kunnen vulmiddelen of hulpsteunen worden gebruikt om de stijfheid te vergroten. Bij het slijpen van het bodemoppervlak van een grote behuizing van aluminiumlegering werden bijvoorbeeld tijdelijke steunblokken in de behuizing geplaatst om vervorming tijdens het proces te voorkomen, waardoor de vlakheid en oppervlakteruwheid van het bodemoppervlak werd gewaarborgd.

(IV) Verbetering van de koeling en smering

Selecteer een geschikt koelmiddel: Kies het juiste koelmiddel op basis van het materiaal dat wordt gemalen en de specifieke verwerkingsvereisten. Voor standaard koolstofstalen onderdelen zijn op emulsie-gebaseerde koelvloeistoffen zowel kosteneffectief- als zeer effectief; voor moeilijk-te-bewerkbare materialen zoals roestvrij staal kunnen synthetische vloeistoffen met additieven voor extreme- druk (EP) worden geselecteerd om de koel- en smeerprestaties te verbeteren.

Debiet en druk van het koelmiddel aanpassen: Pas het debiet en de druk van het koelmiddel aan op basis van de werkelijke maalomstandigheden. Over het algemeen leveren hogere stroomsnelheden en drukken betere koel- en smeereffecten op; er moet echter op worden gelet dat er geen koelvloeistof op de machinist spat. Er kunnen sproeiers en schotten worden geïnstalleerd om het koelmiddel nauwkeurig naar de maalzone te leiden. Tijdens het slijpen van een onderdeel van een titaniumlegering werd bijvoorbeeld de slijptemperatuur effectief verlaagd door het verhogen van de koelvloeistofstroomsnelheid van 8 l/min naar 12 l/min en de druk van 0,5 MPa naar 0,8 MPa, wat resulteerde in een vermindering van de oppervlakteruwheid (Ra) van 2,5 μm naar 1,2 μm.

Een bewerkingsfabriek nam een ​​opdracht op zich om motorcilinderkoppen te produceren, waarbij de pasvlakken een hoge vlakheid en een lage oppervlakteruwheid moesten hebben (Ra kleiner dan of gelijk aan 0,8 μm). De fabriek gebruikte voor het proces een M7130 vlakslijpmachine. Het eerste proefslijpen met standaardparameters voldeed niet aan de vereisten voor oppervlakteruwheid en resulteerde in zichtbare trillingssporen. Na analyse en bijsturing zijn de volgende maatregelen geïmplementeerd

Vervanging van de slijpschijf: de originele schijf-gemaakt van bruin gesmolten aluminiumoxide met korrel F46, een verglaasde binding en een hardheid van K--kwaliteit-werd vervangen door een schijf gemaakt van wit gesmolten aluminiumoxide met korrel F20, een harsbinding en een hardheid van J-kwaliteit. De nieuwe schijf heeft fijnere schuurkorrels en een binding met enige elasticiteit, waardoor de oppervlakteruwheid wordt verminderd.

Slijpparameters aanpassen: De slijpsnelheid werd verhoogd van 25 m/s naar 35 m/s, de longitudinale voeding werd verlaagd van 0,08 mm/omw naar 0,03 mm/omw en de slijpdiepte werd geregeld tot op 0,02 mm. Door de slijpsnelheid te verhogen en de voedingssnelheid te verlagen, werd de snijbelasting op de afzonderlijke schuurkorrels verlaagd, wat resulteerde in een gladdere oppervlakteafwerking.

Verbeterde stijfheid van het bewerkingssysteem: de werktuigmachine onderging uitgebreide inspectie en onderhoud; de spelingen in de werktafel en de spilkop werden aangepast en versleten kogelomloopspindels werden vervangen. Bovendien werd een speciale opspanning ontworpen om de klemstijfheid van het werkstuk te vergroten.

Geoptimaliseerde koel- en smeringsomstandigheden: de standaardemulsie werd vervangen door een synthetische vloeistof met extreme- drukadditieven; het debiet van het koelmiddel werd verhoogd van 10 l/min naar 15 l/min, en de druk werd verhoogd van 0,4 MPa naar 0,6 MPa.