金剛石刀具的磨削有其自身的工藝特點(diǎn),比較突出的特點(diǎn)為是材料硬度高,導(dǎo)致砂輪在磨削過(guò)程中損耗過(guò)快,尺寸不穩(wěn)定;其二,金剛石刀具多數(shù)為車刀或刀片, 其磨削部位相對(duì)于機(jī)床的位置是不確定的(如刀片厚度的變化),引起磨削點(diǎn)的變化。 其三,磨削抗力大,使砂輪、刀具、卡具和機(jī)床組成的工藝系統(tǒng)產(chǎn)生比較大的彈性變形,從而產(chǎn)生比較大的“讓刀”現(xiàn)象。
這三個(gè)特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化磨削的三只“擋路虎”,直接影響刀具的模削后的尺寸精度。如果不妥善解決,必然引起磨削尺寸精度和粗糙度一致性差,磨削效率低,不適合大批量生產(chǎn)。 聲控技術(shù)在金剛石工具磨床上的使用,能有效地解決這個(gè)三個(gè)問(wèn)題。
二.自適應(yīng)控制技術(shù)在粗磨時(shí)的應(yīng)用
粗磨金剛石的主要任務(wù)是:提高磨削效率,也就是盡量少地設(shè)定安全距離,減少“磨削”空氣的時(shí)間;在機(jī)床剛性能承受的范圍內(nèi), 盡快地去除磨削余量;盡早地發(fā)現(xiàn)磨削余量已經(jīng)去除(標(biāo)志是磨削抗力減少到較小)。
砂輪與金剛石刀具摩擦產(chǎn)生劇烈的聲波在工藝裝備上傳播,對(duì)聲波的監(jiān)控能準(zhǔn)確地反映出磨削狀況,如刀具與砂輪是否接觸,刀具與砂輪之間的壓力(即磨削抗力)是否消除等。如果控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集這些信息并進(jìn)行分析,使機(jī)床控制系統(tǒng)與之相適應(yīng),這無(wú)異于給機(jī)床安裝上了一只靈敏的耳朵,使機(jī)床控制器成為一個(gè)更為智能的自適應(yīng)系統(tǒng)。事實(shí)上,該系統(tǒng)的研發(fā)也是受現(xiàn)場(chǎng)工人磨刀的啟發(fā)。
正常磨削的時(shí)候,有兩種情況聲波頻率是有明顯特征,一是刀具和砂輪接觸的瞬間,二是磨削達(dá)到較終尺寸(磨削抗力下降為較?。r(shí),這很容易理解。前者可以作為快速進(jìn)給結(jié)束,開始磨削進(jìn)給的分界線;后者則可以作為磨削完成的標(biāo)志。
即便是在刀具與砂輪“緊密接觸”的過(guò)程中,聲波頻率的變化也能反映出刀具與砂輪之間的抗力,將這“信息”反饋給機(jī)床控制器,調(diào)整伺服的進(jìn)給速度,使磨削在相對(duì)“恒定”的抗力下完成,對(duì)于提高磨削效率,延長(zhǎng)機(jī)床壽命具有很大的意義。
三.“對(duì)刀磨法”在精磨上的應(yīng)用
金剛石精磨的主要任務(wù)是:準(zhǔn)確而穩(wěn)定地控制磨削的較終尺寸精度。砂輪磨損,刃尖磨削點(diǎn)的準(zhǔn)確定位和磨削抗力較終都會(huì)影響加工精度,這些因素與機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度無(wú)關(guān),而是有關(guān)什么時(shí)候開始磨(即對(duì)刀點(diǎn)),磨到什么程度結(jié)束等問(wèn)題,和磨削狀態(tài)的監(jiān)測(cè)是密切相關(guān)的。
盡管砂輪磨損量難以測(cè)量,而刀片高度(其影響磨削點(diǎn)位置)在一定范圍內(nèi)也是難以測(cè)量的,帶有聲控裝置的控制系統(tǒng)總能輕易地記錄下刀尖和砂輪面接觸瞬間的準(zhǔn)確位置。以此作為起點(diǎn),進(jìn)行相對(duì)進(jìn)給就能準(zhǔn)確地控制尺寸精度,大家把這叫“對(duì)刀磨法”。當(dāng)然,“對(duì)刀磨法”的前提條件是上道工序有準(zhǔn)確的基準(zhǔn), 或能對(duì)磨削前的尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,這用CCD系統(tǒng)在線測(cè)量系統(tǒng)就能做到。在行業(yè)內(nèi)用手動(dòng)機(jī)床磨刀,PCD刀具的**后角(也就修光刃)的磨削工藝為:在粗磨的尺寸基礎(chǔ)上再往下磨0.02~0.03mm,以形成0.05~0.1mm的刃帶。 這和“對(duì)刀磨法”也是不謀而合的。
在磨削過(guò)程中, 砂輪還在不斷地磨損, 系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種磨損并進(jìn)行補(bǔ)償,將“磨削空氣”的時(shí)間壓縮為接近為零,大大地提高了磨削效率。
聲控技術(shù)在整個(gè)磨削行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,是因?yàn)檫@種技術(shù)能化解磨削中普遍存在的矛盾。這種矛盾在金剛石的磨削中是尤為突出的。