LENSTAR
MACHINERY

超声波加工领先各种金属表面加工方式

浏览数:10 
文章附图

.光整加工概述

磨削后的表面会留下磨痕、微裂纹和划痕等缺陷,这会直接导致模具刃口崩刃。而对采用电加工的模具则会由于电加工热量很大,在表层形成一薄薄的变质层,影响模具的质量和寿命。所以需要采用光整加工技术研磨抛光去除这些缺陷,以保证表面粗糙度和提高表面精度。光整加工可以获得比一般机械加工更高的表面质量。

.市场发展趋势

金属表面光整加工一直以来都是金属加工中的难题之一,特别是对于一些硬度较高的金属进行装配时,

我国目前仍以手工研磨抛光为主。手工研磨抛光不仅难以保障产品质量、加工周期长,而且工作业环境差、劳动强度大,从而使之成为金属制造效率的瓶颈,也制约了我国金属行业向更高层次发展。对于模具复杂型腔和一些狭缝的精加工,传统的机加工方法已无法任,必须采用新的工艺措施,如超声波光整加工技术。

随着科学技术的不断发展,各类金属的加工工艺要求越来越高。提高金属的抛光效率和表面质量,使我国金属制造工水平再上新台阶,超声波光整加工技术以成为时代的选择

.超声波光整加工优点

1.作肋小在静压力等于传统压光静压力四分之一的情况下,其显微硬度与普通压光相当。
2.加工区温度大幅度降低由于改变了加工方式,滚轮与工件的接触为脉冲冲击,大大减小了相互间的摩擦,温度也相应的降低,杜绝了因温度过高造成的表面缺陷。
3.大幅度降低表面粗糙度Ra值表面粗糙度可以提高三级以上,最高可达Ra0.1以下。
4.不产生切屑
5.提已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳强度由于超声表面光整加工是压缩性塑性变形,工件表面产生-定的残余压应力,同时表面硬度提高5%~20%,疲劳强度可提高近倍。
6.节约设备成本超声波表面光整加工可直接代替砂光和磨削,在普通车床上即可进行光整加工,因此大大节约了购置设备的费用,尤其对大型和超大型工件,效果更为明显。
7.生产效率高例如在普通车床上加工外圆表面,工件线速度70m/min,走刀量为0.05-0.2mm/r其效率相当于精车。

.声波表面光整加工外圆镜面加工应用案例

1).刀具的构成:

1、压电陶瓷:德国赫尔曼、法国泰索尼克、美国必能信等进口材料

2、变幅杆:中国科学院金属研究所TC4/TC6

3、工具头滚珠:日本进口YG10.2超硬质合金/红蓝宝石/金刚石

4、壳体材料:40Cr超精密加工

5、弹性机构:60Mn弹簧钢

6、显示表厂家:哈量

2).产品优势:

1.普通机床操作工就可加工

2.工件的表面粗糙度(Ra)≤0.2μm

3.与传统的工件表面镜面加工相比,表面硬度提高10%-20%

4.与传统的工件表面镜面加工相比,耐磨性、耐腐蚀性提高50%以上

5.不损失工件本身材料

6.装夹简单,适用于所有加工机床

3)应用案例:1.2.jpg

原工艺:

粗车-精车(Ra2.6μm)-磨床加工(Ra0.8μm)

现工艺:

粗车-精车(Ra2.6μm)-高束能(Ra0.12μm)

4)超声加工与传统抛光对比


超声波光整加工工艺

传统抛光加工工艺

镜面加工效果

Ra0.05μm

Ra1.6-0.4μm

加工效率

线速度可达120m/min,走刀量可达0.2-2mm/r

效率很低

辅料消耗

滚珠、工作介质少

抛光轮、磨料、砂带等消耗多

表面质量

均匀一致

因砂轮等不断磨损,表面一致性差

工序周转

无需周转,在机床上一次装夹加工完成

需转移工件到抛光机

操作环境

节能环保,无砂粒和铁屑的产生

产生砂粒、铁屑、粉尘等,环境恶劣

对机床损害

属于无切削加工,不损害机床

砂粒掉在机床上会损害机床轨道等部件

场地占用

随机而立,占地面积小

专门操作间,专用床位

应力状态

可消除表面拉应力,预置理想的压应力

无法确定

安全性

无砂轮伤人等隐患

有砂轮伤人等隐患

B、超声加工与磨床对比:


超声波光整加工工艺

传统磨床加工工艺

镜面加工效果

Ra0.05μm

Ra0.4-0.8μm

加工效率

线速度可达120m/min,走刀量可达0.2-2mm/r

效率很低

表面性能

提高零件的表面硬度、耐磨性

不能提高

供需周转

使用方便减少工序周转

两道工序转移工件到磨床

疲劳性能

增加工件的抗腐蚀性和疲劳性能

不能提高

使用耗材

零使用成本

有砂粒等耗材

环保次年功能

节能环保,无砂粒和铁屑的产生

加工过程中一直有

加工工件尺寸

加工效率高,不收工件尺寸制约

磨床型号决定工件尺寸

应用工件范围

一台设备可以加工内外圆、曲面、平面、R弧、球面等

受限程度高

应力消除情况

可消除表面拉应力并预置压应力

安全性能

安全,无砂粒伤人隐患;占地面积小

需熟练工人规范操作,专用床位

C、超声加工与滚压对比:


超声波光整加工工艺

传统滚压加工

工作原理

能量加工,每次3万次高频冲击,使金属流变

属于刚性强力冷挤压,实质使工件表面冷作硬化。

加工效果

在半精车后一次加工即可达到镜面加工效果,Ra0.2以下

必须在精车的基础上进行,正常能实现Ra0.4左右

对机床影响

略小于车削力,不到滚压5%,对机床无不良影响。

很大的刚性力,1000N-3000N,严重损伤机床的精度和寿命。

表层质量

能量加工,表面组织纳米化镜面排列

产生表面脆硬层,材料内部不连续,产生表皮剥离现象。

成本

一次性投资无耗材,综合使用成本低

刀具使用寿命短,易损坏,机床损坏快,使用成本高。

适用性范围

加工细长杆、薄壁等刚性差的零件

无法满足细长杆、薄壁等刚性差零件的加工

材质硬度

不受材质和硬度影响,可加工硬度HRC65的材料

无法对铜铝等较软材质加工,只能加工HRC40以下的材料

操作要求

因是弹性接触,操作简单,能开机床的操作工,能保证性能达到要求

要求熟练的技术良好的操作共作业,否则不仅生产废品,而且损坏机床

.应用范围
  声波表面光整加工设备可用于加工内外圆表面、平面,如各种液压缸内外孔、活塞杆、冶金轧辊等的加工,可以直接替代珩磨和磨削;借助数控设备或专用工装可以加工各种异型面如汽轮机叶片、航空发动机叶片、飞机蒙皮等,可加工的材料包括碳钢、工具钢、合金钢、不锈钢、铸铁、铸钢、铜及铜合金、铝及铝合金、铝镁合金等材料,所加工材料的硬度最高可达HRC60。对加工的零件来说,越是大型零件越具有优越性,可应用于工程机械、压力机、石油机械、煤矿机械、汽车、轧钢等行业。