电弧喷涂

电弧喷涂是利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧来熔化金属，用高速气流把熔化的金属雾化，并对雾化的金属粒子加速使它们喷向工件形成涂层的技术。电弧喷涂是钢结构防腐蚀、耐磨损和机械零件维修等实际应用工程中最普遍使用的一种热喷涂方法。电弧喷涂系统一般是由喷涂专用电源、控制装置、电弧喷枪、送丝机及压缩空气供给系统等组成。

电弧喷涂[1]长效防腐复合涂层是指电弧喷涂金属涂层外加封闭涂层的复合涂层，电弧喷涂金属涂层主要有电弧喷涂锌、铝及其合金涂层，封闭涂层包括封闭底层、封闭中间层和封闭面层。电弧喷涂长效防腐复合涂层对钢铁基体的防腐原理是物理屏蔽和阴极保护联合作用，封闭涂层的主要作用是物理隔离各种腐蚀介质对金属喷涂层和钢铁基体的侵蚀，电弧喷涂金属涂层对钢铁基体提供牺牲自己保护钢铁的阴极保护作用。喷锌或铝后封闭处理所形成的复合涂层，其耐蚀性比喷锌或铝涂层和封闭涂层两者单独耐蚀寿命值之和要高出50~130%。这种效应被称为最佳协同效应（Synergy Effect电弧喷涂长效防腐复合涂层的寿命推算公式为：复合涂层防腐寿命=（喷铝涂层寿命+封闭涂层寿命）×1.5～2.3。

一、 定义

热喷涂是这样的一系列过程:以某种形式的热源将喷涂材料加热，受热的材料形成熔融或半熔融状态的微粒，这些微粒以一定的速度冲击并沉积在基体表面上,形成具有一定特性的喷涂层。热喷涂技术的全部过程如图1所示。

二、喷涂材料

1、 喷涂材料有粉、线、带和棒等不同形态,它们的成分是金属、合金、陶瓷、金属陶瓷及塑料等。粉末材料居重要地位,种类逾百种。线材与带材多为金属或合金(复合线材尚含有陶瓷或塑料);棒材只有十几种,多为氧化物陶瓷。

2、喷涂方法

以提供热源的不同,可分为燃烧法及电热法。前者包括燃烧火焰喷涂、爆炸喷涂及高速火焰喷涂(ＨＶＯＦ);后者包括电弧喷涂及等离子喷涂(又分常压等离子喷涂、低压等离子喷涂与水稳等离子喷涂)。

喷涂工艺对涂层产生重要影响的是喷涂温度(严格点说,是熔滴冲击基体表面时的温度)和熔滴冲击基体表面的速度。各种喷涂方法的特征列入表1。

3、涂层的形成及其评价

喷涂材料经过具有某种热源形式的喷涂设备喷射之后，在到达被喷涂的基体表面之前，其飞行时间只有几千分之一秒或更少。在如此之短的时间内，它被加热、熔化或半熔化，形成细小而分散的熔滴，冲向基体表面，被击成扁平的叠状小片，先前生成的扁片又被后来者所覆盖，很快就形成由很多扁平罗叠而成的覆盖层，即为喷涂层。热源温度越高，熔滴冲击速度越大，形成的涂层越致密。

涂层性能与诸多因素有关。图2表明了涂层性能与喷涂方法及材质之间的关系[3]。

三、涂层功能

当某一个工程问题提出后,首先应明确接受施工的工件被喷涂的部位(通常是设备或设施的工作表面)处于什么样的工况条件,而涂层功能则是确定喷涂工艺及材料的主要依据,同时还要考虑在经济上是否允许,它们之间的关系如图3所示。

1 涂层的多样性涂层的多样性源于喷涂材料的多种选择、工艺参数的可控及喷涂方法的可变。喷涂粉末材质逾百种,线材和棒材也有数十种,不同的喷涂方法和工艺参数的变化,能使同一材质形成不尽相同的涂层。如此,这些变数的组合就可得到一组“菜单式”的涂层系列,当你需要具有某种特性的涂层时,只需从中择取即是。

2 涂层类别喷涂材料喷涂而成的涂层依据它们的成分可以分为10个系列;

(1)铁、镍和钴基涂层;

(2)自熔合金涂层;

(3)有色金属涂层;

(4)氧化物陶瓷涂层;

(5)碳化钨涂层;

(6)碳化铬和其他碳化物涂层;

(7)难熔金属涂层;

(8)氧化物陶瓷涂层;

(9)塑料基涂层;

(10)金属陶瓷涂层。

3 涂层功能依据美国Ｆ.Ｎ.ＬＯＮＧＯ对热喷涂涂层的分类方法[4],涂层按功能可分为:

(1)耐磨损涂层。包括抗粘着磨损、表面疲劳磨损涂层和耐冲蚀涂层。其中有些情况还有抗低温(<538℃)磨损和抗高温(538～843℃)磨损涂层之分。(2)耐热抗氧化涂层。该种涂层包括高温过程(其中有氧化气氛、腐蚀性气体、高于843℃的冲蚀及热障)和熔融金属过程(其中有熔融锌、熔融铝、熔融铁和钢、熔融铜)所应用的涂层。

(3)抗大气和浸渍腐蚀涂层。大气腐蚀包括工业气氛、盐性气氛、田野气氛等造成的腐蚀;浸渍腐蚀包括饮用淡水、非饮用淡水、热淡水、盐水、化学和食品加工等造成的腐蚀。

(4)电导和电阻涂层。该种涂层用于电导、电阻和屏蔽。

(5)恢复尺寸涂层。该种涂层用于铁基(可切削与可磨削的碳钢和耐蚀钢)和有色金属(镍、钴、铜、铝、钛及他们的合金)制品。

(6)机械部件间隙控制涂层。该种涂层可磨。

(7)耐化学腐蚀涂层。化学腐蚀包括各种酸、碱、盐,各种无机物和各种有机化学介质的腐蚀。

上述各涂层功能中,与冶金工业生产有密切关系的是耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层和耐化学腐蚀涂层。

四、热喷涂技术在冶金工业中的开发与应用

冶金工业生产中存在着大量的高温氧化、磨损及介质腐蚀等问题,这些问题都是一种使工作表面失效的过程,应该而且能够从热喷涂技术中寻求一种有效的解决途径。喷涂工艺既可以修复已失效的旧工件,也可以在新工件投入工作前进行强化预保护,也可以二者兼用。

1　冶金工业生产特征冶金工业生产从矿石到金属材料,其间经过开采、运输、贮存、破碎、分级、选别、液固分离、制团、烧结、冶炼、铸型、精炼等多道生产环节。每一环节的主体设备都处于高磨损、高负荷、高温和腐蚀等极其恶劣的工况条件下,这些因素导致生产设备的失效,使冶金工业成为国民经济的耗材耗能大户。

面临这种情况,为了维持生产,每年必须耗用大量的备品备件,有些还需进口。一个大型钢铁企业,每年为此要付出几亿元以上的资金。另一方面,现代化的冶金生产是一个高度连续化的过程,即使生产环节每一局部的设备过早失效,也会造成停产或减产,带来巨大的经济损失。例如,我国某钢铁企业高炉渣口,因受高温熔体的侵蚀,工作寿命极短,每更换一次,高炉需休风减压,少加三批炉料,少出生铁60ｔ。该企业转炉连铸生产线连铸辊道，其寿命只有4000炉(20万ｔ)，而日本同类连铸辊道可达15000炉，几乎高达4倍。

2　抗高温氧化涂层

(1)功能。这些涂层用以改善基体(设备或设施)材料的高温性能(最高温度可达1150℃),使之能经受高温化学或物理溶解过程以及机械损伤的冲蚀过程,或二者都适应。

(2)对抗高温氧化涂层的要求。为了使基体避免高温氧化所造成的破坏,这些涂层必须:1)阻止大气中氧的扩散;2)阻止涂层本身向基体迅速扩散;3)具有高于操作温度的熔点;4)在操作温度下具有较低的蒸汽压。

(3)推荐的喷涂材料有镍铬合金、镍铬铝合金、喷铝封孔热渗。

(4)推荐的喷涂方法有等离子喷涂、高速火焰喷涂、燃烧火焰喷涂。

(5)应用实例包括加热炉、均热炉、热处理炉、烧结炉、热风炉、蓄热炉及蓄热室的炉壁,金属篦的表面、退火盘、退火罩、热处理夹具、回转窑外表面、高温阀门、滑动闸板、烟道及烟囱等。多晶硅炉、烧结金属成型、排气消声器、高炉风口、送风系统、烧结设备、鼓风系统、净气系统、排烟系统、退火炉辊、弗朗克林炉、热金属浸渍加热器、钛条、锻造工具、加热罩、焦炉密封装置、鼓风冷却系统、转炉供氧系统、焦炉风口、连续浇铸辊及冷却砂型等。

3　耐腐蚀性气体涂层

(1)功能。这些涂层必须保护暴露于高温腐蚀性气体中的基体材料,由于氧化和化学反应同时存在,要防止涂层与气体反应的生成物对基体产生破坏。

(2)对耐腐蚀性气体涂层的要求。这些涂层应该是:1)能经受高温腐蚀性气体;2)能经受周期性的热冲及过热;3)与基体热膨胀系数要匹配。 (3)推荐的喷涂材料有镍铬合金(但含硫介质除外),喷铝封孔热渗。(4)推荐的喷涂方法有等离子喷涂,燃烧火焰喷涂。

(5)应用实例包括回转窑内表面、钎焊夹具、碳化盒、排风机叶片、氰化处理坩埚、燃气烟道系统、电厂锅炉回管、炼焦炉管、转炉用锅炉等。

4　热障涂层

(1)功能。这些涂层的热导性低,作为热障以降低基体金属的受热程度。

(2)对热障涂层的要求。这些涂层应满足:1)必须在工作温度中耐氧化;2)有良好的耐热冲性;3)与基体的热膨胀系数尽可能接近;4)导热率要低。

(3)推荐的喷涂材料有氧化锆、氧化铝和锆酸镁。

(4)推荐的喷涂方法为等离子喷涂。

(5)应用实例包括高温炉感应圈、钎焊和热处理夹具、火炬热障、加热罩、高温计套管、铸铁厂Ｕ形槽。

5　抗熔融金属涂层

(1)功能。这些涂层能经受锌、铝、钢、铁和铜等熔融金属的作用。

(2)对抗熔融金属涂层的要求。这些涂层应满足:1)能经受熔渣和熔剂的腐蚀作用和处于熔体液面附近的金属蒸气和氧的侵蚀;2)防止涂层与融体形成低熔合金;3)能经受热疲劳和热冲击。

(3)推荐的喷涂材料有氧化铝、锆酸镁、白钨和钼。

(4)推荐的喷涂方法有等离子喷涂、燃烧火焰喷涂。

(5)应用实例包括镀锌槽、浇铸槽、模具、风口、锌蒸馏罐、冷凝管、锌合金熔化炉、镀锌浸渍槽、高炉渣口、铸铝模、铸铜模、连铸机模、砂型铸模、板块结晶器、炼锌搅拌装置、结晶器护板、氧气管喷嘴、转炉吹氧枪、钢包水口、金属熔体测温头和石墨电极。

6　耐磨损涂层冶金工业生产中,各种机械设备失效的最大因素是磨损问题,而热喷涂的最重要功能是提供耐磨损涂层,为大量的工程磨损进行有效的保护。这类涂层的应用范围比其他类要广泛。其磨损机理复杂,类型较多,加之冶金生产工况不一,因而这类涂层的功能与要求也不尽相同,兹分述如下:

①耐粘着磨损涂层

(1)功能。这些涂层有的容许磨粒嵌入和变形(软支承表面);有的则是硬的支承材料(硬支承表面)。

(2)对耐粘着磨损涂层的要求。这些涂层应满足:1)依软或硬支承的不同,选用不耐磨的软质材料及耐磨的硬质材料;2)对硬支承来说,涂层要适应大载荷和高速度的要求。

(3)推荐的喷涂材料有铝青铜、磷青铜、巴氏合金、锡(以上是软支承);自熔合金与钼或铜的混合物、高碳钢、不锈钢、Ｃｏ-ＷＣ合金、氧化物陶瓷等(以上是硬支承)。

(4)推荐的喷涂方法有燃烧火焰喷涂(线材或粉材)、等离子喷涂。

(5)应用实例包括巴氏合金轴瓦、水压机轴套、止推轴瓦、活塞导承、压气机十字滑块、铜合金衬套、防伤轴承、主齿轮轴颈。

②耐磨粒磨损涂层

磨粒磨损是磨损中的重要形式,当考虑到该过程处于不同温度(<538℃为低温,538～843℃为高温)时,则该类涂层具有很广的应用面。

(1)功能。耐磨粒磨损涂层能经受外来磨粒的作用,或是发生于某一硬表面或软表面之间滑动。

(2)对耐磨粒磨损涂层的要求。这些涂层的硬度要超过所存磨粒的硬度;对工作温度要适应,在高温中要有良好的抗氧化性。

(3)推荐的喷涂材料包括陶瓷、金属陶瓷、合金和金属,根据工况从中选定。

(4)推荐的喷涂方法有等离子喷涂、燃烧火焰喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂和电弧喷涂。

(5)应用实例包括矿石输送系统、贮存设备、破碎系统、筛分系统、选矿系统、造粒系统、球磨机、抽风机叶片、抛光夹具,冲压模、转炉入料口、切断机、液压千斤顶、氧传感器、鼓风炉体、高炉料钟、泥浆泵活塞杆、拉丝绞盘、制动卷筒、挤压模、导向杆、泵密封、锻造工具、破碎辊、热成型模具、各类曲轴、各类主轴和传动轴、各种轴套、球磨机内衬、切削刀口、叶轮、机械密封套、阀座、各类齿轮、油压机拉杆、葫芦齿轴、车床拖板、电机端盖、螺杆泵、冲头、车床分配轴、混砂机刮板、磨煤机锤头和冲击板、浮选机螺旋、磨粉机衬胆、无心磨托板、给水泵平衡卷、金刚石工具、冷拔钢管内模、钢管、芯棒顶头、制动鼓。各类轧辊———初轧辊、支撑辊、导卫板、夹送辊、成型辊、热处理炉辊、推料辊、传送辊、牵引辊、冷轧机辊、酸洗槽支承辊、镀锌槽浸没辊等。③耐冲蚀涂层

(1)功能。这些涂层能经受尖利的硬颗粒引起的磨损,这些颗粒存在于气体或液体之中,并以一定的速度运动。

(2)对耐冲蚀涂层的要求。这些涂层应满足:1)选择硬涂层,但冲击角大于45℃时,同时应注意涂层的韧性;2)大多数涂层应进行封孔处理;3)涂层能经受介质的腐蚀性。

(3)推荐的喷涂材料有合金、陶瓷、和金属陶瓷。

(4)推荐的喷涂方法有等离子喷涂、燃烧火焰喷涂和爆炸喷涂。

(5)应用实例有抽风机、旋风收尘系统、切断阀杆和阀座。

7　耐化学介质腐蚀涂层冶金工业,特别是湿法冶金工业,常碰到介质腐蚀给设备带来危害的问题,若作业过程进行在较高温度中,这一问题更为突出。选择高级材质固然减缓这一问题,但不经济。在很多情况下,采用热喷涂技术能得到满意的结果。例如,不必采用不锈钢制作设备的整体,只须用普钢在其工作表面喷涂一层不锈钢涂层。同样,根据介质及其他工况情况,可以喷铜、铝、钼、蒙乃尔合金、镍铬合金、镍铬钼钛合金(316Ｌ)等,使设备身价倍增。当然,并非热喷涂能有效地解决所有的腐蚀问题。事实上，采用这项技术解决带有强腐蚀性问题,是一项十分慎重的工作,有些方面和某些环节还要研究与探讨。 查看全部

目前大部分模具工厂，使用三轴或者五轴的立式加工中心铣削模具。而卧式加工中心以进口为主，由于机床价格昂贵，卧加的理念并不为行业所广泛认识。有些工厂在选择加工中心时，会在立加与卧加之间徘徊，到底它们之间有什么区别？







可以这么说，任何能用立式加工中心铣削的模具，都能在卧式加工中心上进行更好的加工。







格劳博 GA350和 GA550 5轴联动万能加工中心




▌ 独一无二的机床理念


GROB集团的GA350和 GA550 5轴联动万能加工中心使用了独特的卧式结构：


（1）卧式主轴使得Z轴达到同级机床中的最长行驶距离，并实现最佳的排屑效果；

（2）三个直线轴的独特布置，将导轨与加工点(TCP)之间的距离降至最小，使机床具有极大的稳定性；

（3）“隧道”概念使得在使用最长刀具时机床各旋转轴都不收任何限制，仍然能够实现最大工件的加工；

（4）三个直线轴和两个旋转轴，可实现 5面加工和 5 轴联动加工。该 GROB 机床 A' 轴与 B' 轴的倾角范围分别为 240°和 360°，最大程度提供了加工的自由度；

（5）机床良好的可视性，最佳的可操作性，结构紧凑，维护方便等特点也会带来极高的生产效益。







GROB  GA系列五轴联动万能加工中心的设计结构







翻转式加工可实现最佳排屑效果







可利用最大长度的刀具进行5面和5轴联动加工




▌ 最佳排屑效果

 
立式机床铣削模具会出现切屑的堆积，尤其是在加工型腔或下凹的型面时。切屑不易排出，反复切削变硬的切屑会加速刀具损坏，破坏已加工表面和模具精度，影响加工的顺利进行。


即使立式机床安装有自动刀具更换系统，也需要操作工人的频繁看管，标准解决办法就是操作工人亲自介入，停止机器，人工清除切屑。这样经常的中断加工，除去切屑，会大幅延长加工周期和增加工人劳动负担。


GROB卧加通过独有的回转工作台理念实现最佳排屑效果，切屑除去是完全自动的。操作工人不必在加工过程停机来清除切屑。更换零件前可以很容易地对组件进行清洁，零件中不会残留切削液。




▌ 一台机床做所有工作


模具的粗加工、钻孔、攻丝、深孔钻削冷却线以及精加工一般都在不同机床上进行的，每台机床都需要分别调整。工厂里很多的零件或者在等待装机加工，或正被运往下一个加工点。


卧式加工中心能够转动零件让表面垂直于主轴，很轻松地进行多面加工，还使主轴更容易接近零件，从而能实现刚性更好的刀具进行加工。比如说，将零件旋转90度从而实现外围加工：钻孔，镗削，攻丝和深水路钻削。因此GROB将其卧式加工中心称之为“万能加工中心”，用一台机床不仅能够进行粗加工和精加工，还能进行外围操作，通常这些工序都是连续操作的。一次设置减少了下道工序的等待时间及累计误差。







钻孔







攻丝

 


▌ 更优的效率、表面质量、精度

 

最佳的切屑去除效果能为型腔加工带来更高的金属去除率，提升生产效率，加上刀具自动更换和监控功能，使得机床加工中可以实现无人看管加工。


最佳的切屑去除效果同时能延长刀具的使用寿命，并且减少热变形，能够带来更好的模具表面精加工效果。


卧加的加工精度要优于立加。水平主轴比垂直主轴能更有效实现热稳定性，尤其是在高速运转时。水平位置能有更多的润滑和密封技术运用于冷却主轴，这就保证了刀具能够沿着编程刀具路径进行高精度的精加工。GROB的卧式电主轴，可以满足最苛刻的加工要求。

 



▌ 从投资来看，卧加的综合竞争力更强


从投资上看，若要建立一个新的模具制造工厂，卧式加工中心是很有竞争力的。从节省劳动力成本角度看，通过减少操作工人的数量，减少工件在车间内的运送，卧加明显胜过立加，如果支持得当，卧式加工中心能够昼夜不断地生产。同时卧加带来了更优异的加工品，节约刀具费用，能够大大提高生产效率，具有极大的应用价值，将会是更多模具工厂理性选择的趋势。


格劳博集团的GA350与GA550是专门为亚洲及中国市场特别研发的五轴联动万能加工中心，其前身是格劳博取得巨大成功且久负盛名的G350和G550机床，“GA”中的“A”代表的就是“Asia（亚洲）”。中国制造，大连生产，这样可以在延续德国高端品质的同时使价格更具优势。







 
 
 
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一、影响磨床加工表面粗糙度的因素及其改善措施



1. 与磨削砂轮有关的因素

主要是砂轮的粒度、硬度以及对砂轮的修整等。

砂轮的粒度越细，则砂轮单位面积上的磨粒数越多，磨削表面的刻痕越细，表面粗糙度值越小。但粒度过细，砂轮易堵塞，使表面粗糙度值增大，同时还易产生波纹和引起烧伤。






砂轮的硬度是指磨粒受磨削力后从砂轮上脱落的难易程度。砂轮太硬，磨粒磨损后还不能脱落，使工件表面受到强烈的摩擦和挤压，增加了塑性变形，表面粗糙度值增大，同时还容易引起烧伤；砂轮太软，磨粒易脱落，磨削作用减弱，也会增大表面粗糙度值，所以要选合适的砂轮硬度。


砂轮的修整质量与所用修整工具、修整砂轮的纵向进给量等有密切关系。砂轮的修整是用金刚石除去砂轮外层已钝化的磨粒，使磨粒切削刃锋利，降低磨削表面的表面粗糙度值。另外，修整砂轮的纵向进给量越小，修出的砂轮上的切削微刃越多，等高性越好，从而获得较小的表面粗糙度值。
 



2. 工件材质有关的因素

包括材料的硬度、塑性、导热性等。

工件材料的硬度、塑性、导热性对表面粗糙度有显著影响。铝、铜合金等软材料易堵塞砂轮，比较难磨。塑性大、导热性差的耐热合金易使砂粒早期崩落，导致磨削表面粗糙度值增大。




3. 加工条件有关的因素

包括磨削用量、冷却条件及工艺系统的精度与抗振性等。

磨削用量有砂轮速度、工件速度、磨削深度和纵向进给量等。提高砂轮速度，就可能使表层金属塑性变形的传播速度跟不上磨削速度，材料来不及变形，从而使磨削表面的表面粗糙度值降低示。工件速度增加，塑性变形增加，表面粗糙度值增大。磨削深度和纵向进给量越大，塑性变形越大，从而增大了表面粗糙度值。砂轮磨削时温度高，热的作用占主导地位，因此切削液的作用十分重要。采用切削液可以降低磨削区温度，减少烧伤，冲去落的砂粒和切屑，以免划伤工件，从而降低表面粗糙度值。但必须选择适当的冷却方法和切削液。


此外，对于外圆磨床、内圆磨床和平面磨床，其机床砂轮的主轴精度、进给系统的精度和平稳性、整个机床的刚度和抗振性等，都和表面粗糙度有密切关系。




二、砂轮的修整技巧


修锐是一个将超硬磨粒砂轮的磨粒修磨锋利的处理过程。在这一过程中，需往除磨粒间的结合剂和磨钝的砂轮磨粒，使具有很强磨削性能的砂轮磨粒突出结合剂之外，形成锐利的切削刃。修锐也必须从砂轮表面的气孔中，往除微小的材料，防止作用于砂轮上的磨削力增大，砂轮上的磨削力增大，将会引起振动和造成零件表面烧伤。


没有适当的修锐，即使是最好的砂轮也不可能获得加工零件的高质量和尺寸一致性。实际上，当你投资了高质量的砂轮，为了获得高的磨削性能，很好地修整它们就显得非常重要。


整形可以说是砂轮预备工作的一部分，它与普通砂轮的修锐同时进行。对于超硬磨料砂轮，两道工序是分开进行的，首先对砂轮进行整形。在使用超硬磨料砂轮磨削中，整形是使用整形工具或滚轮进行，修锐经常是使用一个陶瓷结合剂的修整棒，在整形完成后，对砂轮进行修锐处理。


在砂轮包括整形与修锐的修整之前，保证主轴轴承在一定的温度下(如通常的砂轮磨削状态)是很重要的。这样可避免损伤零件几何外形以及砂轮和修整工具的非正常磨损。对于修整用的工具必须小心处理，由于它一般由质硬、耐磨但又很脆的金刚石材料制成，且对因稍微碰撞、受力引起微小裂纹和破碎都非常敏感。


由于金刚石整形器本身就是一把刀具，需保持非常锋利。使用一个磨钝了的修整工具来修整砂轮表面，会使砂轮变钝。为了保持一个高质量和锋利的金刚石修整工具，每隔一定时间，需要1/8圈地旋转单点或带锥尖的修整工具。旋转次数可根据修整情况决定，根据经验，最少天天旋转一次。对于凿子头和成型的修整工具，一般需在它们磨钝前180°地旋转一次。


大多数外圆磨床是将零件和砂轮置于一个水平线上。零件外圆的最高点与砂轮外圆的最高点称为零件/砂轮接触点，金刚石修整工具应尽可能地在接近零件/砂轮接触点处修整砂轮。对于内圆磨床用砂轮，将金刚石修整工具接近砂轮外圆的最高点(即磨孔时零件/砂轮接触点)进行修整，这一点更为重要。




采取微量修整


为减少修整时间，好象总存在一种想选择大些修除深度的诱惑。这是一种极其错误的想法。必须选择最合适的修除深度对砂轮进行修整。选择太大的修除深度，会产生高的切削温度，减少修整器的使用寿命，还会将有用的砂轮层切除。终极结果是使修整器和砂轮两者受损，适得其反。最佳的修整量为经几次修除后，既能恢复砂轮的几何外形，又能恰好产生出良好的磨削锋刃为准则。使用单点修整工具，应以10-15o的轴心线倾斜角接触砂轮的直径方向。这样将使单点修整工具在定期转动时，产生一个削尖的作用。以多点接触的修整工具不需要倾斜这一角度。改为用修整工具的整个端面与砂轮表面接触。


横向移动速度是修整工具在修整中通过砂轮表面的速度。它对加工零件要求的表面粗糙度和金属切削率都起有关键的作用。横向移动速度太慢，将会堵塞砂轮，损害零件的表面粗糙度和金属切削率。太慢的横向移动速度还可以引起砂轮振动和烧伤零件表面。均匀较快的横向移动速度能修整出好的砂轮表面，进步砂轮的磨削性能，增加磨削效率，降低零件表面粗糙度。




保持冷却


适当地使用冷却液，能加快修整速度和进步修整效率。根据经验，选用一股3/8英寸直径的冷却液，能够从修整器上排除大量热量，延长修整器的使用寿命。当金刚石修整工具通过砂轮时，安装一个冷却液喷管，布满整个砂轮表面或不断地加注冷却液到金刚石修整工具。当修整工具与砂轮接触开始修整后，决不答应修整工具，从冷却液中退出。否则会使金刚石修整工具，在冷、热的极端温度变化下，产生裂纹或破裂。


使用过滤器对冷却液进行高精度过滤，能避免污垢或切屑在冷却液中的多次循环。被污染的冷却液能够使砂轮很快磨损，增加砂轮的修整次数。只有在干式磨削时(只有在这种情况下，可以中断对金刚石修整工具的冷却)，才对砂轮采取干式修整。在天天放工前，关掉冷却液后，让砂轮空转几分钟。这样可以防止砂轮破裂。




振动是修整的大敌


在砂轮修整中，有效地减小振动，避免在砂轮表面留下修整痕迹、碰撞和损坏修整工具等，是至关重要的。这意味着还必须保持砂轮平衡，这是砂轮本身的结构特点所决定的。密度的不均匀和整个砂轮几何外形的好坏，都会影响一个砂轮的固有平衡。因此选择一个高质量的砂轮也是很重要的。假如是一个高质量的砂轮，只需妥当的安装即能保持砂轮很好的平衡。按照砂轮制造商的出厂说明，砂轮上标有一个向上箭头，它表明砂轮经粗平衡后的轻端方位。然后用户可以根椐箭头指示，留意修整砂轮，使其达到动态平衡。冷却液均匀地加注，有时也能帮助砂轮保持平衡。


为了进一步地避免振动，需保证修整工具牢固地夹紧在夹座上和保持最小的悬垂量，以保证修整工具有足够的刚性。假如金刚石工具没有牢固夹紧，就会引起振动、产生噪音，在零件表面产生波纹，拉伤零件表面和损坏修整工具。


一个超硬磨粒砂轮在开始磨削前，必须进行整形与修锐。遵循本文介绍的经验，将帮助你的砂轮产生出最隹的磨削效果。




三、磨床精度对工件的加工精度的影响


磨床的几何精度、刚度、热变形、运动稳定性和抗振性等，将对工件的加工精度直接产生影响。


1. 磨床的几何精度


是指不承受负荷的情况下，各部件的运动精度和相互位置精度。把机床制造得绝对精确是不可能的，总有不可避免或多或少的误差存在。这种误差将在工件加工时不同程度反映到工件上来，而影响其工件的加工精度。一般有主轴的径向跳动和轴向窜动，工作台等运动部件移动的直线度，工作部件的相互位置误差和传动误差等。


砂轮主轴的径向跳动和轴向窜动及磨床头架运动误差大，不仅影响磨削后的工件表面粗糙度，还会使工件产生圆度和端面跳动，造成磨削过程中火花不均匀。工作台移动在垂直面不垂直时，在内、外圆磨床上，影响工件母线的直线性，在平面磨床磨削平面，造成工件平面度误差大。外圆磨床的砂轮主轴轴中心线和内圆磨床砂轮轴轴中心线与工件头架轴中心线不等高，在磨削内、外锥体时，工件母线是双曲线。砂轮主轴轴中心线对工作台移动方向不平行，影响磨削后的工件端面平直度。磨床的传动误差，对螺纹磨削和齿轮磨削的加工精度影响很大。




2. 磨床的刚度


它是指磨床承受外力(磨削力)时，其部件抵抗变形的能力。也即是在同样的磨削力的情况下，部件变形越小，表示刚度越大。反之，部件变形大，表示此部件刚度就小。这些变形的大小，破坏了磨床静态的原始几何精度，将引起工件的加工误差的大小。所以刚度好的机床，工件的加工精度高。




3. 热变形


磨床内部的热源分布不均匀，各个部位在运动中产生的热量多少也不同，外界热源对机床各部位的影响也不一样，零部件因材料不同的热膨胀系数也不相同，造成机床各部分不同的微量变形，使机床原始几何精度下降，而影响工件的加工精度。所以精密磨床最好安装在恒温室使用，以防止温度的变化对机床和工件的精度产生影响。




4. 磨床运动部件爬行


磨床工作台砂轮架等运动部件在作微量周期进给或低速连续移动时，出现运动不均匀的现象，通称为爬行。当磨床有这种现象发生时，使磨削过程中的进给不均匀，而影响工件磨削表面粗糙度。




5. 磨床的振动


磨床在磨削过程中产生振动，使砂轮和工件问相对位置发生周期性的变动，使工件表面产生振纹，严重影响加工质量和精度。


要提高磨削后的工件精度，除努力消除上述因素的影响外，还必须注意工件加工过程中定位基准的合理选择、装夹方法、砂轮的选择与正确修理、合理选择磨削用量和工艺方法。
 
 
 
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陶瓷材料、金属材料和有机高分子材料并列为当今三大固体材料。其中陶瓷材具有强度高、硬度大、比重小、耐高温、抗氧化、抗磨耐蚀、热扩散率低、热膨涨系数小等优点，在机械、电子、航空航天等工业领域中得到越来越广泛的应用。陶瓷材料具有一定的脆性。并且硬度高，加工极为困难，严重地阻碍了陶瓷材料应用发展。因此陶瓷材料的机械加工技术的研究日益受到世界各国的重视。目前，陶瓷材料的精密加工通常采用金刚石砂轮磨削和电火花加工，但前者成本高，效率低，电火花加工技术则在各种难加工材料领域中获得广泛的应用。本文概述电火花加工技术在陶瓷加工方面的具体应用。 
一、陶瓷的电火花加工
电火花加工所采用的脉冲放电能量密度高，适于加工那些普通机械加工方法难以加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。它脉冲放电持续的时间极短，放电产生的热量传导扩散范围小，材料被加工表面受热影响的范围小。而且加工时工具电与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小，可用软的工具加工任何高硬度的料。因此电火花加工降低了劳动强度，加工质量好，便于实现自动化。国内外专家对陶瓷加工进行了大量的研究，并取得了一定的进展。 
(一)加工导电性陶瓷
工程陶瓷中的相当一部分具有一定的导电性，因而可用电火花直接加工。瑞士一学者通过对不同的导电陶瓷进行电火花加工，发现适用于金属的电火花加工理论对导陶瓷却不适用，研究表明材料去除率和加工表面粗糙度，不仅取决于物理加工参数，—而且还与材料本身有关。另有研究表明，当陶瓷材料的电阻率小于100Ω· cm时，对其进行有效的电火花加工。对导电陶瓷的电火花加工，可采用普通的加工方法和设备。
1．电火花线切割加工 
火花线切割加工是研究得较多也是较为成熟的一种，一般的研究都是试图找出线切割加工的各种电参数与加工质量和加工效率之间的关系，国内也做了大量的工作。最近，江苏理工大学朱曾采用普通的数控式线切割机对工程陶瓷A12O3-TiC线切割加工电参数进行优化试验，找出影响生产率和表面粗糙度的主要因素和较优组合。 
研究结果表明：电源脉冲间隔对生产有利；加工生产率在较小的脉宽范围内并不随脉宽的增加而提高，较小的脉宽也能取得较高的生产率，这与金属加工的加工生产率一般随脉宽的增加而提高不同；脉冲电压幅值对加工表面粗糙度的影响较大。可见，较大的脉冲间隔和较大的脉冲电压幅值对陶瓷材料的加工有利。 
2．电火花成型加工 
一般来说，凡是能电火花线切割的材料往往都能进行电火花成型加工，但相对而言，电火花成型加工要考虑的因素多一些，它涉及到电极的形状和损耗，加工时遇到某些不导电的硬质点还可能造成破坏等等。但电火花成型加工对于穿孔，型腔模等方面的加工是线切割所无法代替的。 
Kubota对导电的Si3N4，TiN陶瓷做了刻模加工，其导电相TiN含量为300肠，他通过调节脉宽Ti(2—235μs)和放电电流Ie(5—20A)来影响材料去除速度Vw。结果表明，最大的加工速度为7mm’／min，工具电极的损耗从1%到60%不等，表面粗糙度在Ie＝20A，Ti＝35μ s时为Ra＝2.5μm。 
Iwanek对一系列导电陶瓷(包括SiC，热压SiC，REFEL SiC和烧结SiC)的可加工性做了研究。加工电流非常小， Ie＝1A，加工电压为170V时， SiC是最好加工的，当Ti＝500μs时，Vw＝0.6mm3／min。另外， Iwanek还得出了“临界电火花加工限制”的上限是100Ω· cm。
以电火花线切割和成型加工为基础，还可衍生出其它方式的加工方法，如电火花内外围和平面磨削，刀具的刃磨，电火花铣槽，齿轮及螺纹的电火花加工等。 
(二)加工非导电性陶瓷
非导电性陶瓷不具有导电性，不能直接作为电极对另一方进行电火花加工。对此，一般采用电解液法和高电压法来创造产生火花放电的条件，对非导电陶瓷进行加工。 
1．电解液法 
电解液法实际上是电解电火花复合加工，它是目前研究得最多的方法。这种方法通常是利用电化学反应时在工具电极上产生的气泡，形成电解液中火花放电所需的非导电相，通过气泡放电的热作用来蚀除工件，其中电解作用和化学作用也起了重要的影响。
由于电解液法气体相形成速度慢，放电击穿延时长，大量消耗电解能，因而加工效率低、能耗大。对此，有人提出以高速旋转的齿电极的气流吸附及涡流作用，或用可控充气的技术等方法来解决。 
日本学者Chisato了sutsumi等采用脉冲电源，直径为0.5mm钢电极分别在NaOH、 Na2CO3和NaCl的电解液中，对非导电的氧化铝陶瓷进行电解电火花复合打小孔的试验研究。他们发现NaOH水溶液是最适合于电火花加工不导电氧化铝陶瓷的电解液，随着NaOH水溶液的浓度增加或加工电压升高其生产率也跟着提高。 
Tsuchiya和Hachiro等采用电解液在线切割机床上实现了对玻璃和陶瓷的线切割。加工时，通过喷嘴将电解液浇注到工件上，使电极丝(负极)与辅助电极(正极)间通过电解液而导通，从而对非导电体工件进行电火花蚀除。 
2．高电压法 
在尖电极与平板电极间放入绝缘的工件，两极加以高频高压脉冲电源，由于两极间存在寄生电容，使得尖电极附近部分绝缘被破坏，发生辉光放电，从而达到加工的目的。一般使用的电压为5000—6000V，最高为12000V，频率为数十千赫到数十兆赫。 
尖电极以自重压力约0.5克压在陶瓷上，两极通上交流电源。电压渐渐升高。当达到1200V时开始放电，到5000V时引起强烈放电。再提高电压将会使电极烧红。加工速度减慢。此法加工深坑时由于侧面放电而难以进行。但作为粗加工。其加工速度快，也比较经济。
(三)其它
电火花加工技术与超声加工相结合的研磨复合加工，利用电蚀作用降低对超声加工工具的硬度要求，从而采用非金刚石工具加工陶瓷等超硬脆材料。 
二、金刚石砂轮的电火花修整
目前加工陶瓷等硬脆材料仍采用金刚石砂轮磨削，故对金刚石砂轮的修整十分重要。但用普通修整法(如磨削法)效率很低，急需一种成熟、先进的修整技术，目前主要发展了电火花修整法，包括导轮电极电火花成型修整法和双电极接触放电修整法。 
(一)导轮电极电火花成型修整法
石墨电极作为阴极与构成阳极的金刚石磨轮滚转，相对速度很小，工作液喷至两电极之间的加工区，实现“小间隙”电火花放电，而且石墨滚轮块在径向不断进给。通过控制放电电流及脉宽大小来控制电蚀，直到满足要求。另外，可用样板刀或数控机床来修整石墨导轮。此技术已发展到实用化的程度，成型精度高、效率高、成本低。我国苏州电加工研究所已将其投入到实际应用中取得良好的效果。 
(二)双电极接触放电修整法
两块彼此绝缘的金属片，同时与直流脉冲电源相连接。磨轮以一定的转速磨削电极片，产生细小的金属屑。金属屑接触到砂轮的金属基体，产生放电，并在接触点上蚀除金属基体，从而使磨轮得到修整。如果修整时放电能量足够大，时间较长，则可对磨轮进行成型修整。用此法磨轮轴架不需要绝缘，简便易行，成本低。修整时电参数可实时控制，便于实现修整过程自动化。目前，该技术在国内已处于推广应用阶段。 
三、结束语
电火花加工技术在加工陶瓷方面的发展应用，在一定的程度上解决了陶瓷材料难加工的难题，对于其它超硬材料的加工亦有一定的推动作用。 查看全部

大家从事机械行业多年，对于机械加工工艺理论性肯定都很强，但是这组慢镜头下的写真估计没有见过，小编针对一年多的内容重新梳理出了这些珍贵的慢镜头，这组写真可以说陪伴着我们走过了多少难以忘怀的青葱岁月啊！


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来源：1号机器人

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