高精度、數(shù)字化砂帶磨削加工技術(shù)

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)對(duì)能源、運(yùn)載、國(guó)防等領(lǐng)域重大工程關(guān)鍵結(jié)構(gòu)零件的質(zhì)量提出了更高要求，其型面制造效率、加工精度和表面粗糙度對(duì)整個(gè)能源與動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的性能和效率都有著至關(guān)重要的影響。國(guó)內(nèi)對(duì)此類(lèi)零件主要以手工砂帶和砂輪方式進(jìn)行光整加工。勞動(dòng)強(qiáng)度大、粉塵污染嚴(yán)重、加工精度和效率低、成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差，對(duì)高可靠的核電與航發(fā)葉片要求存在巨大差距，制約了國(guó)家重大能源工程和國(guó)防建設(shè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。
　　典型案例：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片磨削、汽輪機(jī)葉片磨削、螺旋槳葉片磨削、整體渦輪盤(pán)拋磨、高檔異型水槽高效磨邊加工、鈦合金管拋磨 

　　高精度、數(shù)字化磨削加工設(shè)備的特點(diǎn)：

　　1.由于加工對(duì)是復(fù)雜曲面，采用多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)；
　　2.對(duì)磨削壓力比較高，采用能夠保持恒壓的磨頭機(jī)構(gòu)；對(duì)于葉片拋磨，在使用六軸數(shù)控加工技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了法向壓力控制軸；
　　3.對(duì)機(jī)床本身的精度要求高；
　　4.在線檢測(cè)技術(shù)與數(shù)控加工技術(shù)相結(jié)合；
　　5. 根據(jù)加工零件尺寸，機(jī)床體積大小不同。

　　1、高檔異型水槽高效磨邊加工

 
　　通過(guò)先進(jìn)數(shù)控技術(shù)結(jié)合砂帶磨削技術(shù)，解決了高檔異型水槽自動(dòng)化磨邊的技術(shù)難題，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域空白。 
   
　　該裝備2006年在廣東FRANKE（瑞士）公司已經(jīng)加工10多萬(wàn)套星盆產(chǎn)品，順利通過(guò)原廠檢驗(yàn)并返銷(xiāo)國(guó)外3萬(wàn)套，為該公司節(jié)省進(jìn)口同類(lèi)歐洲加工設(shè)備約12萬(wàn)歐元。 
 
　　2.鋯合金管材砂帶磨削

 
　　鋯合金包殼管的作用是包容并封裝燃料芯塊，避免其受冷卻液的腐蝕與機(jī)械沖腐、包容裂變產(chǎn)物以及燃料元件提供結(jié)構(gòu)支撐等。 
   
　　為了使包殼管達(dá)到使用要求，必須要經(jīng)過(guò)包括壁厚修磨在內(nèi)等十余道工序的加工處理。    
　　均勻壁厚直接影響到包殼管的冷加工和真空退火質(zhì)量，Zr-4 鋯合金管材在進(jìn)入包殼管生產(chǎn)廠之前必須要對(duì)其內(nèi)外表面做相應(yīng)的處理以除去內(nèi)表面的擠壓缺陷和油污，外表面的致密氧化膜、棱狀條紋、溝痕缺陷以及坑狀瑕疵等宏觀缺陷，并達(dá)到規(guī)定的管材壁厚和表面光潔度。
 
　　3.船用推進(jìn)器調(diào)距槳型面高效精密砂帶磨削

   
　　為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高性能、工作安全性、可靠性以及壽命的要求，葉片必須具有精確的截面形狀與尺寸、嚴(yán)格的表面完整性，同時(shí)允許葉片有一定角度的扭轉(zhuǎn)變形。截面形狀與尺寸對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、推力以及空氣的流向都有重要影響。如果葉身型面與進(jìn)排氣邊的截面形狀與尺寸精度（進(jìn)排氣邊緣與葉身轉(zhuǎn)接的真實(shí)R弧形精度）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則可能導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)紊流、氣喘、怠速不穩(wěn)、失速等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可危及到飛行安全。
  　　國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)精鍛葉身無(wú)余量葉片邊緣的加工則是采用普通銑床切除毛坯上鍛造飛邊，而后采用手工打磨葉片的進(jìn)出氣邊、并通過(guò)投影的方法肉眼觀察打磨質(zhì)量。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片邊緣最小厚度不超過(guò)1mm，其截面曲線形狀為圓弧或者其它樣條曲線，采用手工打磨進(jìn)出氣邊容易出現(xiàn)弦長(zhǎng)超差、方頭、截面曲面形狀及位置超差、不符合真實(shí)R型面要求等問(wèn)題，導(dǎo)致葉片廢品率較高、產(chǎn)品一致性差等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了葉片質(zhì)量。
 
　　砂帶及磨料的選用
 
　　國(guó)外研發(fā)的精細(xì)砂帶形式和種類(lèi)較多，其中最具代表性的是美國(guó)3M公司運(yùn)用其獨(dú)創(chuàng)的微晶復(fù)制技術(shù)所開(kāi)發(fā)出來(lái)的金字塔堆積磨料砂帶。 
   
　　3M金字塔堆積磨料砂帶是由外形規(guī)則整齊排列的四棱錐磨粒構(gòu)成，每個(gè)大磨粒都包含了多層的研磨礦砂。
 
　　新類(lèi)型砂帶的介紹

 
　　3M研發(fā)了具有精確形狀的三角形陶瓷氧化鋁砂帶。磨粒大小均勻、垂直放置在砂帶上的三角形的陶瓷氧化鋁。當(dāng)磨粒破裂，可以形成新的尖角和邊緣，尖角和邊緣磨削金屬像刀,而不是擠壓和耕犁；這可以防止工件產(chǎn)生熱量，可以減少熱應(yīng)力裂紋和變色。即使難磨材料，也能實(shí)現(xiàn)快速磨削。 
      
　　使用壽命是傳統(tǒng)陶瓷顆粒砂帶的四倍。
 
　　超硬材料(人造金剛石或立方氮化硼) ，與普通磨料(剛玉和碳化硅)相比，具有硬度高、耐磨性好、導(dǎo)熱率高等特點(diǎn)。        

　　用超硬磨料加工硬脆和硬韌性難加工工件時(shí)，其消耗量極小，而且可以較長(zhǎng)時(shí)間保持其鋒利度和磨具外形，不僅可以保證工件的加工精度，而且大大提高了加效率。