高精度、數(shù)字化砂帶磨削加工技術(shù)

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進步，我國對能源、運載、國防等領(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整個能源與動力轉(zhuǎn)換裝置的性能和效率都有著至關(guān)重要的影響。國內(nèi)對此類零件主要以手工砂帶和砂輪方式進行光整加工。勞動強度大、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，對高可靠的核電與航發(fā)葉片要求存在巨大差距，制約了國家重大能源工程和國防建設(shè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。
　　典型案例：航空發(fā)動機葉片磨削、汽輪機葉片磨削、螺旋槳葉片磨削、整體渦輪盤拋磨、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：

　　1.由于加工對是復(fù)雜曲面，采用多軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)；
　　2.對磨削壓力比較高，采用能夠保持恒壓的磨頭機構(gòu)；對于葉片拋磨，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.對機床本身的精度要求高；
　　4.在線檢測技術(shù)與數(shù)控加工技術(shù)相結(jié)合；
　　5. 根據(jù)加工零件尺寸，機床體積大小不同。

　　1、高檔異型水槽高效磨邊加工

 
　　通過先進數(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化磨邊的技術(shù)難題，填補了國內(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多萬套星盆產(chǎn)品，順利通過原廠檢驗并返銷國外3萬套，為該公司節(jié)省進口同類歐洲加工設(shè)備約12萬歐元。 
 
　　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。 
   
　　為了使包殼管達到使用要求，必須要經(jīng)過包括壁厚修磨在內(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 鋯合金管材在進入包殼管生產(chǎn)廠之前必須要對其內(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，并達到規(guī)定的管材壁厚和表面光潔度。
 
　　3.船用推進器調(diào)距槳型面高效精密砂帶磨削

   
　　為滿足發(fā)動機高性能、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，同時允許葉片有一定角度的扭轉(zhuǎn)變形。截面形狀與尺寸對發(fā)動機的效率、推力以及空氣的流向都有重要影響。如果葉身型面與進排氣邊的截面形狀與尺寸精度（進排氣邊緣與葉身轉(zhuǎn)接的真實R弧形精度）達不到設(shè)計要求，則可能導(dǎo)致航空發(fā)動機出現(xiàn)紊流、氣喘、怠速不穩(wěn)、失速等現(xiàn)象，嚴(yán)重時可危及到飛行安全。
  　　國內(nèi)航空發(fā)動機精鍛葉身無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出氣邊、并通過投影的方法肉眼觀察打磨質(zhì)量。由于航空發(fā)動機葉片邊緣最小厚度不超過1mm，其截面曲線形狀為圓弧或者其它樣條曲線，采用手工打磨進出氣邊容易出現(xiàn)弦長超差、方頭、截面曲面形狀及位置超差、不符合真實R型面要求等問題，導(dǎo)致葉片廢品率較高、產(chǎn)品一致性差等問題，嚴(yán)重制約了葉片質(zhì)量。
 
　　砂帶及磨料的選用
 
　　國外研發(fā)的精細砂帶形式和種類較多，其中最具代表性的是美國3M公司運用其獨創(chuàng)的微晶復(fù)制技術(shù)所開發(fā)出來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，每個大磨粒都包含了多層的研磨礦砂。
 
　　新類型砂帶的介紹

 
　　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。        

　　用超硬磨料加工硬脆和硬韌性難加工工件時，其消耗量極小，而且可以較長時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。