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陶瓷磨削机床

内容导读:国内外一些研究部门,相继开发出一些适于陶瓷材料加工的磨床,主要是对现有的金属磨床进行适当的改进。主要包括机床结构、砂轮修整系统、冷却装置、密封与防护系统、装夹配件
国内外一些研究部门,相继开发出一些适于陶瓷材料加工的磨床,主要是对现有的金属磨床进行适当的改进。主要包括机床结构、砂轮修整系统、冷却装置、密封与防护系统、装夹配件等。一般的,陶瓷材料加工用磨床应满足以下功能要求:
(1)磨床的结构刚度要高。机床床身和砂轮主轴的刚度要高,主轴静刚度一般为普通磨床的3~5倍。
(2)砂轮主轴驱动电机功率要大。
(3)机床具有防尘设施,特别是导轨、丝杠等运动部件要注意防护。
(4)具有工作液供给、过滤及分离磨屑的檐环系统。
(5)磨床采用金刚石砂轮作为磨具,并配有相应的金刚石砂轮修整装置。
外径200mm碳化硅陶瓷环
陶瓷磨床的刚度一直是人们关注的重点。引起机床结构变形的主要因素包括热变形、静载荷、动载荷以及残余应力等。其中,热变形是机床变形的主要因素,因为机床结构的热变形将会引起工件相对砂轮位置的改变。为了减少温度场对机床结构的影响,可以采用各种措施,包括主动措施和被动措施,如表1所列。

 
静载荷是引起机床结构变形的另一因素。陶瓷磨削过程中,法向力与切向力之比可以达到10:1,较高的法向力容易引起主轴变形。因此,用于陶瓷磨削机床的静刚度设计非常重要。机床结构的静刚度取决于结构材料和部件在结构上设计。静载荷不仅影响加工精度,还与机床的生产率有关。
机床的动态特性也影响陶瓷材料的加工过程。一般由于机床闭环刚度(一般指砂轮与工件之间的刚度)不足以及砂轮磨损等原因,常引起磨削振动。此外,机床刚度的增加还导致已加工工件强度的降低,这主要受到磨削力中动态磨削分力的影响。
为了提高机床的稳定性,可以采用尺寸稳定性好的材料制造机床床身,例如,花岗岩、合金铸铁等,另外,一些部件经过去应力工艺处理,保证这些部件具有较高的尺寸稳定性。
陶瓷磨屑呈微细粉末状,是硬度较高的硬质点。如果进入机床的轴承、导轨以及其他配合表面,将会加剧机床的磨损。因此,关键零部件的防护和冷却清洁装置的设计是陶瓷磨床设计过程中的关键技术之一。电磁式冷却液除眉方法不适于陶瓷磨屑,陶瓷加工中,通常采用浮选、冲积过滤和离心过滤等方法,清洁冷却液。
表2   列出陶瓷材料的几种装夹方式。陶瓷工件在装夹过程中要保证工件的夹紧力均匀一致,避免产生应力突变点,从而引起因装夹而产生的工件损伤。特别是对于薄壁类工件,更需要设计专用的夹具,以保证工件的磨削加工。因为陶瓷工件不导电,不能直接应用在电磁吸盘工作台,需要借助台钳夹持工件。对于批量磨削平面零件,就需要设计专用的夹具,以提高加工效率。

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