加工中心廠家：如何做到貫穿無心磨床上加工？
發布時間：2018-04-18
從事外圓磨削加工的車間經常需要轉換工種，將工件從內徑、外徑磨床轉換到無心磨床上加工。如果能夠了解這種轉換背后的合理性，那么就能夠確定無心磨床究竟在什么地方能夠發揮其最大的作用了。
當一個零件被送到磨削車間加工時，該零件已經過了銑削、車削、熱處理和其他操作工序。每道工序都會給零件創造更多附加值，而且每道工序所花費的時間可能會超過人們的預想。除此之外，還有來自于其他先進技術的競爭壓力。然而，坐落在Pennsylvania州的M&S Hatboro磨削加工公司老板John Shegda先生對此信心十足，因為那種工作對他來說只不過是“手到擒來”的事情，實際上這種競爭主要來自于車削加工技術，目前他的加工車間正處于蒸蒸日上的大好形勢之中。自2006年以來，他的加工車間規模已擴大了3倍，其大部分加工設備正在更新升級。
該車間最近獲得的成功，大部分應歸功于其資源的正確配置。他們深知應該在什么時候調配力量，將最新的無心磨削技術應用于外圓磨削加工，以及應該在什么時候采用其他方法。為了最大程度地提高工件的高精度加工水平和利潤，該車間對通常與外徑、內徑相關的加工做了一些調整，將工件轉換到最新購置的貫穿進給式無心磨床上加工。為了達到這個目的，該磨削加工的分包商不但演示了無心磨床最有效的加工水平，而且還演示了當今無心磨床所具有的各種功能。
由于人們對這種工藝的動力學缺乏了解，因此無法了解高精密磨削技術所具有的驚人力量。然而Shegda先生摒棄了這種磨削觀念，從而使這種技術能夠發揮最大的作用。他和他的14名雇員以更具有邏輯性的方式來應用這種類型的磨削技術。他們吸取了Meron Shegda先生留給他們的分析技術和磨削知識，于1957年開創了這項業務。自1990年以來，John Shegda先生和Mark Shegda先生開始掌管M&S公司。Meron Shegda先生是一名棋牌愛好者，他對游戲的興趣幫助他進一步提高了他的分析能力，實踐證明這種能力對他創建這個企業十分有利。
John Shegda先生說：“我們所做的和所知道的一切都應歸功于我的父親。他是我所知道的人們中最精明的一個人。”在那些日子里，這家企業的工作完全依賴于他的思想，以及各種加工設備，其中包括CNC數控機床、自動機床和手工機械。該公司的業務范圍包括各種類型的外圓磨削加工，主要為醫療和航空工業提供服務。M&S公司可以為這些行業磨削加工出任何形式的零件，包括多個加工步驟、各種角度、錐度和半徑。他們的客戶約有500家，其中包括許多機加工車間，他們與M&S公司聯系，要求幫助他們再次加工，修正某些零件的不圓度，并且還要求迅速交貨。
自從認識到無心磨削技術的性能之后，M&S公司開始將其應用于實踐當中。事實上，無心磨削技術使加工車間的信心進一步提高，使他們能夠成功地按照高精密的圓度和公差尺寸要求完成加工任務。
根據要求完成復雜的工作是Shegda先生及其手下工作人員需要完成的任務。這些高精密加工工件大約在1~10000件，其圓度和同心度要求極高，精度可達到0.02in（1in=25.4mm）。
Shegda先生解釋說：“我們承接的大部分新型工件，其直徑和圓度的公差尺寸要求極高（一般為航空工業的零件），有些甚至是醫療行業的零件，形狀很小，其加工要求達到令人驚嘆的地步。”
精密技術和基本原則
無心磨削加工工藝本身對這類工件的磨削加工是不成問題的，而且一定會獲得成功。因此，M&S公司只要有可能就一定會采用這種加工方法。
Shegda先生解釋說：“最重要的是無心磨削的速度比較快。一般來說，這種工藝的本身具有較高的加工精度，因為機床不需要以非常小的增量級運行。因此我們能夠最大程度地控制公差尺寸。”
無心磨削與其他外圓磨削工藝的一個區別是工件不受機械限制。外圓磨床一般是將工件夾持在頂尖或卡盤之中，使工件對著砂輪旋轉磨削，而無心磨床沒有任何可夾持工件的“中心點”。它依賴于三個關鍵元件之間相互作用力磨削的原理，這三個元件分別是砂輪、調節輪和工件葉板。
在無心磨削過程中，工件葉板用于支撐工件的外徑。工件葉板安裝在高速砂輪與直徑較小的低速調節輪之間。為了使工件達到轉動和磨削的目的，工件葉板必須安裝到一個位置上，即工件的中心線應位于砂輪和調節輪的中心線上。
大約2年前，該車間作出了一次戰略性的投資，以便進一步優化無心磨削工藝。該車間購置了一臺Monza 410型CNC數控貫穿進給式無心磨床。在此之前，該車間只有6臺經過改造的無心磨床。盡管這些經過改造的磨床日常的加工精度可保持在0.0001in的公差尺寸范圍之內，但是要達到超精密公差的要求是不可能的，因為這些零件加工要求都是醫療和航空業向他們所提出的。為了能夠承接更多的高精密加工零件，該車間又增添了一臺Monza 310型貫穿進給式無心磨床，用于加工平頭銷釘、平頭卷軸和直徑達0.020in的微型醫療器械零件。
Shegda先生說：“如果我們不得不在機床上為圓度、平直度或直徑的尺寸精度而奮斗，那么我們就不能有效地處理這種要求苛刻的高端工件。Monza無心磨床使我們能夠以比較精密的水平控制零件的幾何精度，滿足加工要求，降低工件加工的復雜程度。無論如何，這種性質的工作仍然不是能夠那么容易完成的。但我們至少可以將零件本身存在的問題集中解決，而不是處理設備的局限性問題。”
對于加工車間來說，新磨床的部分價值在于其具有快速調試設置功能。事實上，操作員一般可以在15~20min的時間內完成無心磨削加工工件的基本調試設置。是否能夠在老式機床上和Monza無心磨床上快速地調試設置工件，對M&S公司而言是非常關鍵的，因為每臺機床可能每天需要對工件進行6~8次的裝卡調試。
Shegda先生說：“如果根據我們的工作性質和與之相匹配的恒定調試裝卡次數，對我們來說只花費1h來完成每一件事情是切合實際的。”
M&S公司并不是過份地依賴于巧妙的安排，而是讓Monza 410型貫穿進給式無心磨床去完成工作。由于這種機床具有“加強修正”的特性，因此它允許操作員在機床運行過程中進行調節和修正直徑尺寸等操作。
砂輪的圓度、類型、狀況以及材料需要切削的加工量也是影響調試設置的重要因素。Shegda先生之所以想要配置貫穿進給式無心磨床的原因，就是希望在一個精密的工件加工過程中能夠有“后備”尺寸。
Shegda先生解釋說：“對于保持尺寸的一致性方面，所能夠做到的最糟糕事情就是停止使用貫穿進給式無心磨床。為了能夠有效地達到0.000 01in的增量級精度，我們可以在Monza 410型無心磨床上精密地控制尺寸，而不必停止機床的運行。”
除了了解無心磨床的基本知識和適當地評價執行工藝操作所需要的設備以外，加工車間的工作人員還必須懂得設備的合理配置，這對車間的利潤率和工作的整體效益有很大的影響。
即使車間認為外徑磨削是最好的加工手段，通過這種方法加工的圓度可以達到百萬分之10~20in的水平，相對于其他方法而言，可以保持較高的精度，但這種方法并不一定適合于全部來料加工。Shegda先生發現，有些客戶往往會錯誤地認為，他們只需要在頂針之間的那種磨削加工，但事實上，他們需要的是無心磨床的加工能力。例如，對于長度與直徑之比較大的零件而言，采用外徑磨削加工可能會產生一些問題。
Shegda先生解釋說：“如果需要磨削加工的零件很長很細，那么采用外圓磨削就會比較困難。相反，采用無心磨床就會得心應手。假如一個零件的直徑為0.250in，長度為10in，需要加工的外徑總公差為0.0001in，那么在外圓磨床上加工將成為一場“惡夢”。如果該零件上面帶有平頭，我們可以采用貫穿進給式無心磨床，磨削加工就會簡單容易得多，甚至可以在一臺較大的橫向進給式機床上加工。關鍵是該零件必須采用三面支持的形式：碳化物合金葉板位于低部，調節輪位于側面，砂輪位于另一側。只要這三個支持面都處于正常的位置，那么從理論上來說，磨削加工一個直通的圓棒應該不會有太大的問題。當然，理論畢竟與實際有很大的不同，但如果真正了解所加工的零件，那么一定能夠獲得非常高的公差尺寸精度。”
追求具有更大挑戰性的磨削加工，這表明需要采用這種工藝與硬態車削加工進行競爭和抗衡。對于無心磨削加工而言，主要的競爭不是來自于其他磨削加工車間，而是來自于其他具有競爭力的技術。
Shegda先生解釋說：“我們認為硬態車削加工是一個很強的‘競爭對手’，因為現在的加工車間可以有效地車削加工經過熱處理的鋼制工件，加工精度可達0.0005in，在許多情況下，甚至還可以達到更高的加工精度。為了發展和擴大我們的業務，這種工藝實際上使我們可以向更挑剔和更具有挑戰性的工作轉移。現在，只有那些能夠取得高精度和高質量的工作，以及符合時代的突破性技術才能取得成功。”
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