【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 展會快報】隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和需求的不斷提升，精密加工已呈現(xiàn)專業(yè)化發(fā)展方向，對零部件精度要求和機構(gòu)設(shè)計的微型化需求越來越高。
 

　　PME精密加工博覽會專注于如何實現(xiàn)“高速·高效·精密·微細·自動化·綠色化”的現(xiàn)代精密加工技術(shù)體系，推出系列前沿創(chuàng)新的技術(shù)、工藝、設(shè)備和應(yīng)用，為工業(yè)零部件去毛刺、表面精加工與精密清洗等表面處理提供高效和可持續(xù)的技術(shù)與案例參考。
 

　　新能源汽車精密零件的完美塑形大師
 

　　由特斯拉、比亞迪和其他各種電動汽車 (EV) 等開拓者發(fā)起的電動汽車革命已經(jīng)獲得了不可阻擋的勢頭。同時，隨著消費者對電動汽車的需求持續(xù)上升，原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商將需要更積極地轉(zhuǎn)向設(shè)計合理的生產(chǎn)線。
 

　　電動汽車總體趨勢將是金屬零件數(shù)量大大減少，但在加工汽車零件時，對更高質(zhì)量表面光潔度和公差的要求會隨著零件復(fù)雜性的增加而增加。為汽車行業(yè)的原始設(shè)備制造商供貨的企業(yè)需要使其客戶群多樣化，并尋求其他行業(yè)以確保產(chǎn)能不會出現(xiàn)災(zāi)難性損失。新能源汽車動力電池、底盤、外殼、觸摸屏、電機、馬達均涉及精密加工，新能源汽車生產(chǎn)線的建設(shè)催生大量對精密加工中心的需求。
 

圖源：glebar
 

　　# 電動車加工要求
 

　　駕乘體驗以及市場追利需求破事原始設(shè)備制造商及其供應(yīng)商正在改變制造的組件以及它們的制造方式。我們列出了電動汽車行業(yè)對加工汽車零件的一些要求如下。
 

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　　l 電池制造——電池制造將成為未來電動汽車生產(chǎn)的瓶頸。特斯拉預(yù)見到了這一點，并計劃通過建造稱為超級工廠的電池制造中心來減輕這種影響。汽車公司將需要涉足電池生產(chǎn)，因為市場已經(jīng)因全球電動汽車采用有限而變得緊張。比亞迪還承擔(dān)了電池組的制造。電池生產(chǎn)并非易事，需要精密加工，只有先進的數(shù)控銑床、車床和磨床才能實現(xiàn)。
 

　　l 動力總成制造——電動汽車的動力總成遠沒有典型的內(nèi)燃機動力總成復(fù)雜。原始設(shè)備制造商及其供應(yīng)商將能夠過渡到制造這些傳動系統(tǒng)，而對其現(xiàn)有機器和工藝的改動很小，盡管產(chǎn)量較小。
 

　　l 車身面板——這些面板是通過將金屬板沖壓或拉制成所需形狀的模具來制造的，以制造現(xiàn)代乘用車的復(fù)雜形式。用于此過程的模具是使用 5 軸機器加工的。一旦制造過渡到電動汽車，這個過程就不會改變。
 

　　l 更高的質(zhì)量——由于電動汽車的相對簡單性和由此產(chǎn)生的低維護要求，重點將轉(zhuǎn)向生產(chǎn)更高質(zhì)量的零件。為了使機加工零件的使用壽命與電動汽車的電子部件一樣長，它們需要使用能夠滿足所需精度和可重復(fù)性的機械制造。
 

　　l 輕量化——電動汽車對超重非常敏感，因此零件需要由輕質(zhì)航空航天材料制造。還將使用生成設(shè)計和拓撲優(yōu)化等優(yōu)化技術(shù)設(shè)計零件。由于這些算法會產(chǎn)生復(fù)雜的有機形狀，因此這些復(fù)雜的零件將比傳統(tǒng)的汽車零件需要更多的時間來制造。
 

　　l 低噪音——電動汽車在設(shè)計上很安靜。但是，如果加工不良的零件產(chǎn)生過大的噪音，則浸沒會中斷。獲得降低噪音所需的表面光潔度的最簡單方法之一是使用可以達到所需公差的專用磨床。
 

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　　那么有沒有滿足上述所有要求的精密加工方法？
 

　　答案是有，精密磨削便是最具代表性的技術(shù)路線之一。
 

圖源：3M
 

　　# 精密磨削的概念及技術(shù)標準
 

　　精密磨削(Precision Grinding)是一種注重精度的磨削形式。在金屬零件具有緊密公差的地方，它被用來獲得高表面質(zhì)量的光潔度。它能夠完全精確地磨削小尺寸，比如小到0.25到0.50毫米的深度。這種精度在誤差范圍很小以及需要更好精加工材料的加工領(lǐng)域。例如：汽車零部件(軸承座和齒輪輪廓)、醫(yī)療器械、科學(xué)儀器和航空機械部件等。
 

　　精密磨削多才多藝，能夠處理各種材料，并遵循其規(guī)格制造優(yōu)質(zhì)部件，例如：不銹鋼、鋁、工具鋼、模具鋼、黃銅、銅、鎂、鉑、鉭和鈷，以及陶瓷、復(fù)合材料、鐵氧體、橡膠和塑料。
 

圖源：edmdept
 

　　精密磨削制造過程使用由磨粒組成的專業(yè)旋轉(zhuǎn)砂輪，從正在加工的工件上去除材料。砂輪是一種消耗性砂輪，用于各種磨削和磨料加工操作。由陶瓷、金屬或塑料材料制成的零件非常適合這種工藝，該工藝通過在每次通過砂輪時去除非常薄的材料層來產(chǎn)生極其光滑和平坦的表面。
 

　　精密磨床圍繞著一個裝有砂輪的電動主軸建造。在它下面是一個工件夾持裝置，通常是一個磁吸盤。卡盤在工件加工時將工件固定在靜止位置。然后磨料砂輪在工件表面上通過，同時隨著每次通過而越來越靠近工件降低。每次通過時對材料切割量的這種極其可控的調(diào)整可以實現(xiàn)嚴格的公差。它可以產(chǎn)生非常精細的飾面和非常精確的尺寸；然而，在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中，它也可以非常快速地粗加工大量金屬。
 

　　在先進的加工中心，精密磨削的能力標準從直徑 0.1 毫米到 300 毫米開始，長度從 2 毫米到 1200 毫米，公差低至 ±0.001 毫米(+/- 0.00005 英寸)，微光潔度低至 0.6ra，主要指標如下：
 

圖源：dekmake
 

　　# 精密磨削的類型
 

　　選擇使用以下哪種磨削操作取決于尺寸、形狀、特征和所需的生產(chǎn)率。精密磨削類型分為平面磨削、無心磨削、內(nèi)圓磨削、外圓磨削及其形式的技術(shù)手段。
 

　　平面磨削：(Surface Grinding)使用旋轉(zhuǎn)砂輪磨平金屬或非金屬材料的平面，使其外觀更精致或達到功能目的所需的表面。可以將材料的外層重新塑造和修整為理想的光滑和平坦表面。在這里，磨料砂輪位于頂部，當(dāng)工件被固定在卡盤上時它會旋轉(zhuǎn)。
 

　　無心磨削(Centerless Grinding)：無心磨削用于加工沒有固定零件或中心的地方。它適用于棒材和管材的外徑。顧名思義，它無需將工件固定在某個位置即可工作。相反，無心磨床在固定位置通過控制輪和砂輪移動。這允許它在非常長的棒材和管材上工作。
 

精密磨削機床 圖源：UNITED GRINDING
 

　　內(nèi)圓磨削(Internal Grinding)：或內(nèi)徑(ID)磨削用于磨削零件孔的內(nèi)徑。它使用微型高速砂輪加工管狀或管狀零件。應(yīng)用的高速有助于保持適當(dāng)?shù)谋砻嫠俣取？ūP或夾頭在操作過程中將工件固定到位。
 

　　外圓磨削(External Grinding)：也稱為中心型磨削，使用外圓磨床將工件表面修整或重新調(diào)整成圓形。工件放置在機器的中點，同時驅(qū)動爪、驅(qū)動爪或中心驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)工件。不同的電機以不同的速度旋轉(zhuǎn)砂輪和工件。
 

　　超硬磨削(Superabrasive Grinding)該技術(shù)使用由硼砂、金剛石和立方氮化硼 (CBN) 等硬質(zhì)材料制成的磨床。超級磨料機可以代替兩種或多種標準方法工作。這是因為它允許更精密的加工公差并減少刀具磨損。
 

　　螺紋磨削(Thread Grinding)：這種金屬去除過程是通過單點形成的輪子或接觸來完成的。它通常用于加工絲杠、蝸桿和滾珠絲杠。
 

　　夾具磨削(Jig Grinding)：夾具磨削與圓柱和表面精密磨削有很大不同。這是因為它可以生產(chǎn)形狀和質(zhì)量更復(fù)雜的工件。夾具磨削的顯著特征之一是銑床。
 

　　蠕動進給磨削(Creep Feed Grinding))：該過程涉及使用獨特或復(fù)雜的研磨設(shè)備。緩進給砂輪以較長的速度工作，以避免錯誤并提高精度。它在自然難以研磨的材料中產(chǎn)生復(fù)雜的形狀或槽。這些材料包括高溫鎳基航空合金和預(yù)硬化工具金屬。
 

　　單盤和雙盤磨削(Single and Double-Disc Grinding)：這種類型的精密磨削使用一個大砂輪來為許多生產(chǎn)制造平坦、平行的工件。雙盤磨床是帶有兩個不相連的砂輪的機器。零件在運行過程中通過這兩個獨立砂輪的表面。
 

　　# 精密磨削的好處
 

　　現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備、零部件、組件表面越來越精微、構(gòu)造越來越嚴格，部件表面和內(nèi)部尺寸需要精密磨削來制造。雖然有其他替代方法和技術(shù)，但精度上需要有所保證的，因此精密磨是一種更具成本效益的生產(chǎn)方法。
 

　　除了成本效益和精度之外，采用精密磨削還有許多其他好處：生產(chǎn)率的提高和易于監(jiān)控意味著在高效生產(chǎn)過程的同時，質(zhì)量控制可以得到持續(xù)的保持。除此之外，它還提供非常精細的表面光潔度和高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。
 

圖源：productionmachining
 

　　# 電動汽車零件的塑形大師
 

　　在快節(jié)奏、充滿活力的新能源汽車行業(yè)中，您需要一臺能夠滿足不斷變化的需求的精密磨削磨床。
 

　　汽車工業(yè)需要大批量的零件，所以供應(yīng)商必須找到最經(jīng)濟的方法來生產(chǎn)盡可能多的零件。新能源汽車由成千上萬個零部件組成，依靠復(fù)雜的設(shè)計和精密零件來盡可能可靠和安全地運行。CNC 磨削服務(wù)可滿足幾乎所有汽車部件的獨特設(shè)計和嚴格的公差要求。
 

　　精密磨削技術(shù)及其磨床在設(shè)計時考慮到了靈活性，以處理各種不同的幾何形狀和輪廓，以及各種軸尺寸。通過精密磨削代替車削生產(chǎn)零件，可以生產(chǎn)完整的零件，從切割到仿形，提高過程可靠性，最大限度地減少機器停機時間，并消除二次操作，如表面研磨和拋光。與車削零件相比，精密磨削加工的零件具有更高的尺寸精度和更好的表面質(zhì)量。該工藝也不會在零件上產(chǎn)生毛刺或切屑痕跡。砂輪具有冷卻系統(tǒng)，可確保砂輪連續(xù)工作六個月或達到300，000個零件的產(chǎn)量。
 

　　這對于電動汽車行業(yè)尤其重要，在電動汽車行業(yè)中，一輛汽車內(nèi)可能有多種軸尺寸/設(shè)計。精密磨削是自動化解決方案，可以處理電動汽車的電池組件、緊固件、彈簧杯、閥座、挺桿、搖桿銷、螺線管等高精度部件。
 

　　# 案例：凸輪軸/ 曲軸 無心磨削
 

　　無心磨削主要用于制造汽車零件和發(fā)動機，以及凸輪軸、曲軸、滾針、輸入軸和噴油器柱塞等部件。這種部件要求精密和高標準的緊公差，以便在它們的每個指定應(yīng)用中完美地發(fā)揮作用。通過在研磨操作過程中去除研磨材料，可以獲得精確的拋光和光潔度。也就是說，無心磨削不需要主軸或夾具來支撐被磨削的工件。這只是關(guān)于砂輪、調(diào)節(jié)輪和工作刀片的定位問題。
 

無心磨削 圖源：advancegrinding
 

　　無心磨削已廣泛用于實現(xiàn)定制尺寸。為了達到不同的尺寸、形狀和光潔度要求，無心磨削分為兩種主要形式:
 

　　貫穿進給/貫穿進給磨削：如果要磨削長而圓的棒料，直通磨削是最有效的。這一過程是通過將工件送入機器來完成的，工件在機器中被調(diào)節(jié)輪牽引，并從對面送出。直通進給(通常稱為“直通進給”)方法非常高效，因為不需要單獨的進給機構(gòu)，盡管這些方法只適用于簡單圓柱形的工件，如活塞、管、活塞銷和棒。
 

　　進給/切入磨削：如果需要將相對復(fù)雜的零件和形狀磨削到非常精確的光潔度，進給/切入磨削是最適合的。齒輪軸、曲軸、凸輪軸和其他高度復(fù)雜的汽車部件需要進行進給磨削，以達到所需的磨削和光潔度。在這種情況下，工件被裝入機器，允許調(diào)節(jié)輪移動到位。零件形狀的復(fù)雜性要求精確磨削，以防止工件軸向進給通過機器。
 

　　# 案例：加工液壓齒輪泵齒輪軸/液壓控制閥-提升閥 外圓磨削
 

　　對于加工加工液壓齒輪泵齒輪軸/液壓控制閥-提升閥，外圓磨削和外圓磨床已被成熟地開發(fā)用于這些高精度工件磨削。以外圓磨床為例，當(dāng)采用天然花崗巖床身和運動軸直線電機驅(qū)動，具有極好的精度和熱穩(wěn)定性，用于有著最高要求的領(lǐng)域。也適用于磨削非圓工件。用水冷電主軸，兼顧常規(guī)磨削和高速磨削。最大線速度140m/s，能夠在保持最大扭矩條件下進行常規(guī)磨削(60m/s)和高速磨削(140m/s)。 直驅(qū)B軸和多砂輪應(yīng)用實現(xiàn)多功能性和高柔性。通過集成定制化自動上下料系統(tǒng)，滿足全自動生產(chǎn)，保證上下料時間最短(2～6s)。
 

#案例：電機高速轉(zhuǎn)軸 縱向磨削法/切入磨削法
 

　　電動汽車磨削技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。到目前為止在內(nèi)燃機中常見的轉(zhuǎn)速(大約2,500~8,000轉(zhuǎn)/分)在電力驅(qū)動中增加了5~20倍。在最壞的情況下，非最佳磨削齒輪會導(dǎo)致機油泄漏、潤滑劑泄漏和發(fā)動機損壞。因此必須確保高速電機的轉(zhuǎn)軸精加工。
 

　　與其他零部件相比，電機的轉(zhuǎn)軸的機加工工序相對多一些，要經(jīng)過粗車、精車、磨削和銑削等工序，其中磨削的部位包括軸承位、軸伸位和繞線轉(zhuǎn)子電機集電環(huán)位等。電機的軸伸有圓柱形，也有圓錐形；特別是對于圓錐形軸伸，是體現(xiàn)磨削技術(shù)的關(guān)鍵。
 

圖源：京瓷
 

　　磨削加工，在機械加工中隸屬于精加工，加工量少、精度高。電機轉(zhuǎn)軸在外圓磨床上進行，用以磨削軸類工件的外圓柱、外圓錐和軸肩端面。磨削時，分為兩種：
 

　　縱向磨削法：工件低速旋轉(zhuǎn)，如果工件同時作縱向往復(fù)移動，并在縱向移動的每次單行程或雙行程后砂輪相對工件作橫向進給
 

　　切入磨削法：如果砂輪寬度大于被磨削表面的長度,則工件在磨削過程中不作縱向移動,而是砂輪相對工件連續(xù)進行橫向進給。
 

　　一般切入磨削法效率高于縱向磨削法。如果將砂輪修整成成形面，切入磨削法可加工成形的外表面。
 

電機高速滾珠軸承 圖源：精工株式會社
 

　　精密磨削技術(shù)是現(xiàn)代機械加工領(lǐng)域中實現(xiàn)精密與超精密加工最有效、應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)工藝技術(shù)。伴隨著市場需求的不斷發(fā)展，高效、智能、綠色是近未來新的市場方向。PME精密磨削技術(shù)板塊將攜手全球磨削技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)聚焦新市場、新方向。