蠕动进给磨削也是一种铣削

魔神

    

一家磨床供货商介绍推荐了如何采用带有立式主轴的加工中心平台进行更有效的蠕变磨削加工。

蠕动进给磨削是一种磨削加工工艺，但更重要的是，它并不像其他形式的磨削加工。Hardinge公司的磨削产品部经理Nelson Beaulieu先生说，从某种意义上来看，蠕变磨削更具有铣削加工的工艺特色。

图1 让小直径的砂轮像5轴加工中心那样利用刀具路径进行加工

归根结底，蠕动进给磨削是采用深度切削和大金属切削量的方式进行加工的，其特点是：以较低的进给速率代替快速的往复运动。蠕变磨削的工具——砂轮就像铣刀盘那样深埋于加工的材料之中进行加工。

事实上，当这一刀具的直径缩小并接近于典型加工中心上的最大铣刀盘直径时，才能显示出它更高的效率。Beaulieu先生说，如果将机床本身设计成像一台立式加工中心那样，那么这类刀具就会显示出其更高的实际效益。

Beaulieu先生说，他公司内以VMC立式加工中心为基础设计的磨床背后就包含着这个思路。由Bridgeport公司（隶属于Hartinge公司）提供的FGC 2型“柔性磨削加工中心”就偏离了传统的蠕变磨床设计形式，其中主轴的方向也许能代表其本质上的区别。

图2 上述叶片的表面就是采用蠕变磨削工艺加工的，
磨削加工时，机床的旋转轴沿着零件的弧度进给。

与众不同的加工方式

Beaulieu先生说，当初在开发蠕变磨削加工工艺时，实际上所有的磨床都采用卧式主轴。蠕变磨削加工自然建筑在这一平台的基础之上。然而，这种卧式设计的基本要求之一是需要采用一个很大直径的砂轮。其直径之大要足以使砂轮的边缘能够达到工作台，以利于卸除主轴的外罩。

Beaulieu 先生也表示，这种要求会产生一定的局限性。对于高效的蠕变磨削加工而言，冷却液的渗透力是十分关键的，但大直径砂轮的宽阔弧度会导致其空间缩小，影响冷却液的渗透力。此外，大直径砂轮无法沿着复杂加工路径进行插补。为此，零件往往需要采用复杂的夹具来夹紧。由于被磨削加工的零件具有不同的特点，当其从一台蠕变进给机床上移动到另一台机床时，零件也需要从一个夹具换到另一个夹具。
相反，如果能将主轴外罩卸除到工作区以外的地方，就有利于应用较小直径的砂轮。因此，冷却液也能够更有效地直接输送到切削加工处，从而使零件能够通过旋转轴进给，让小直径的砂轮像5轴加工中心那样利用刀具路径进行加工。

从本质上来说，FGC机床实际上就是一台5轴加工中心。然而，由于工件采用磨削加工来代替铣削加工（普通意义上的铣削加工），因此机床必须具有某种程度的刚性，即必须具有传统卧式平台的那种关键强度。不像那种典型的VMC立式加工中心，其坚固结实的铸铁基座重达30100lb。也不像立式加工中心那样，需要与一套专用的冷却液系统组合配套使用，因为在蠕变磨削加工过程中，要求该系统能够输送1000 psi（lb/in2）压力或50gal/min流量的冷却液。

这些变化意味着，使用立式机床不需要很昂贵的初期费用。Beaulieu先生说，一旦使用这类机床，就可以立即节约资金。其节约的来源包括以下几个方面：

(1)较少的夹具和机床。不需要多次调试装卡，只需一次性装卡就可完成全部磨削加工任务；

(2)缩短了工件的调试装卡时间，因为不需要复杂的工装卡具；

(3)加工操作过程减少，因为可采用同一个砂轮来改变生产周期内零件的方向，分别加工不同部位；

(4)加工速度提高（其资金节约程度超过工件调试装卡所节约的资金），因为直径较小的砂轮可以更加灵活地运转工作。Beaulieu先生说，在这台机床上加工，用户只需要采用较低的切削深度就可以获得较高的金属切削率，因为其潜在的进给速度要比实际速度高得多。

图3 该机床与一套专用的冷却系统组合配套使用（该系统位于机床的左边），
它能够输送蠕动进给磨削加工过程中所需的高压和高流量冷却液。

传统的加工

如果机床完全按照传统的VMC立式加工中心来使用就可以进一步节约资金。其主轴采用加工中心刀具的标准BT接口，而其砂轮通过标准的加工中心换刀装置与主轴连接。因此，在同一个加工轴周期内，也可将同样的系统应用于更加典型的加工中心上。这也就是说，铣刀或钻头可以在砂轮旁边的刀库中等待，以备随时应用。如果在某一磨削加工的表面上需要进行铣削加工或钻削加工，那么该工件仍然可以在同一夹持状态下，让机床完成这类附加的加工任务。

为了使VMC 立式加工中心的加工平台更容易地应用于蠕动进给加工，还可以采用另一种方法，这一方法与工作区以外的资源有着密切的关系。由于其使用的机床与标准的加工中心是如此地相似，因此它能够使加工中心的操作人员有效地进行编程和进行蠕动进给加工操作，从而提高了机床的加工能力。正如Beaulieu先生所指出的那样，“可供使用的铣削操作工数量要比磨削操作工数量更多。”
 
为什么要采用蠕动进给磨削？

Beaulieu先生说：“如果一切加工都可以通过铣削或拉削加工解决，那么我们十分愿意接受。”蠕变加工是对其他加工工艺发起的一场挑战，因为其他这些加工工艺存在一定的问题。而蠕变加工具有以下一些优点：

（1）具有优良的加工特性。这种磨削加工可以吸收加工切削中的一部分热量。尤其在对钛金属、因康镍合金以及其它材料的加工中，它更加有效，主要是因为加工中产生的热量会加速铣刀或拉刀的磨损；

（2）保持良好的表面光洁度。这种磨削加工不需要对加工表面施加特别大的压力，但磨削材料的能力很高，同时还能保持良好的表面光洁度和完美的表面加工质量；

（3）不会产生毛刺。采用这种磨削加工不需要打毛刺；

（4）能保持固有的精度。在设计良好的工艺条件下，铣削加工和拉削加工确实能获得很高的加工精度。然而，采用设计良好的磨削加工工艺甚至能获得更高的加工精度。【MechNet】

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