非圆零件的磨削方法—哈挺“静压技术”

【编者按】加工非圆形状零件时，外圆磨床正在提高生产力。但这些方法在实际操作过程中已经存在不灵活，安装麻烦的问题。所以需要一种新的方法来完善这种不足 ，就是———哈挺“静压技术”

在加工非圆形状的零件时，外圆磨床正在提高生产力。从事非圆磨削的车间、过去采用凸轮驱动磨床或结合使用平面磨床与工其磨床，这些方法已被证明在生产中不灵活，而比安装麻烦。
另一方面，外圆磨床在其能够处理的磨削工件类型时具有灵话性，同时具有车间降低生产成本必须的精确度与刚性。此外，外圆磨床能够使车间安装较少的机床，就能够加工更多的零件。

非圆零件在外圆磨床上磨削的成功，取决于准确的机床运动，因为此方法是两个机床轴C轴与X轴之间的内插法。C轴即工件旋转轴，X轴是磨头轴。磨头从工件进出，跟随非圆零件轮廓的轮廓线。通常与X轴是反向，同时，工件夹头主轴加速与减速，维持磨轮上负载恒定，避免零件表面缺陷。

为了确保轴的运动准确.许多外圆磨床制造商在X轴上结合了静压方法、线性电机、高分辞率标尺及在C轴上安装整体式电机、直接驭动静压主轴及旋转编码器。所有这此部件一起作用.几乎可以消除X轴与C轴的背隙与微小移动。

Cinetic Landis Grinding公司的项目投标经理Dwight Myers称，“在非圆磨削中，当机床轴反向时，车间最该关注的是‘冲击运动’，例如，带滚珠螺杆的机床，当轴反向时，经历了柔性(跳动与/或偏转)。另一方面，线性电机及静压方法系统具有可消除此种现象所必须的刚性。”

据Hardinge公司Kellenberger磨床磨削产品经理Nelson Beaulieu称：“静压方法可以让磨床进行极慢地运动，不会发生微小位移，位移会在零件表面与轮廓上产生微小的反向痕迹。Beaulieu还指出，静压主轴消除了主轴反向错误，当在中心线之上或之下磨削时，这种错误可从零件表面及磨削负载的波动引起的错误中显露出来，在非圆零件磨削中通常会出现这种情况。他补充所，甚至当其上负荷发生变化时，静压主轴仍能保持刚性。

除静压轴承之外，大多数制造商使用整体式直接驱动主轴，用于非圆零件磨削的外圆磨床的C轴。此种主轴是直接与驱动它们的伺服电机耦合。这些电机实际上是嵌在旋转轴内，不需要皮带或齿轮。Vermont Machine Tool(机床)分公司Bryant磨床公司主轴分部的主管Eugene Supernor说皮带或齿轮会形响轴的准确度。

然而，并不是所有制造商都使用液压主轴，Studer为其外圆磨床配备的就是采用高精度滚珠轴承的直接驱动主轴。联合磨削技术公司(United Grinding Technologies) Studer外圆磨床分公司的全国销售经理Hans Ueltschi称，公司发现，滚珠轴承主轴在速度变化的悄况下，可提供的刚性增加，对非圆零件工艺条件的改变能够做出更好的反应。

而静压方法，线性电机及直接驱动仁轴可提供准确的运动.它采用特殊的软件及CNC来编制程序，使其运动同步。若无上述软件，在外圆磨床上磨削非圆零件，需要手动编制工件速度与滚轮进给变化的程序。

在非圆零件磨削中，工件速度与磨床滚轮进给必须经常改变，以与金属去除率的变化相一致。例如，车间可能在一种非圆零件的旋转过程中，运行三种或四种不同的工件旋转速度，软件必须能够启动工件速度与滚轮进给的这些变化。

特殊的软件包还让车间能够采用高速加工技术，进行非圆磨削，进一步优化工艺。实质上.磨削采用的高速加工技术，与维持恒定磨削表面长度的工件旋转速度的变化有关。若在非圆磨削过程中工件转速保持恒定，工件的某些部分将会转得太慢，同时，其它部分可能转得太快。转动得太慢的区域，因磨轮在其上停留时间太长，显示出凹痕与烧伤。反之，转动得太快的区城.因切削不当，形成偏差。

Ueltschi解释道：“以砂轮作切削刀具。当磨削一个零件时，车间并不使用固定的进给速度。它们在平直的地方加速，而在各拐角速度减慢，以在刀具上维持稳定的切削力。对高速非圆磨削来说，情况同样如此”。

除保持稳定的切削力这一难题之外，非圆磨削的车间必须能够从一个零件特点平稳过渡与相切到下一个特点。例如，在零件中要调合两种特征.曲而与平面之间需要适当的直径，就象在冲床中那样。

机床运动的滞后，刀具或安装的问题，软件的反应时间及机床的程序编制，这些都能导致切面及部件特征之间的过渡质量很差。但是，非圆零件的磨削质量差常常是因为缺少刚度。这就是为什么几乎每家外圆机床制造商部认为，要想非圆磨削操作准确，必须拥有刚性的机床平台。这种平台包括安装在具有热稳定性与机械稳定性的底板上的重型部件。

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