一、概述
为满足高性能飞机发展的需要,航空零部件日趋复杂化、精细化。精密零件制造的最终精整加工(诸如抛光、倒圆、去毛刺等)则是一种劳动强度大且不易控制的生产过程。复杂零部件的精加工尤为困难。精加工在全部制造成本中所占的比重高达15%。由此,一种全新概念的经济有效的自动化光整加工技术一磨粒流加工技术 (又称挤压.珩磨技术)应运而生。
磨粒流加工是通过软性磨料介质一种载有磨料的粘弹体,在压力作用下往复流过零件被加工面而实现光整的。由于介质在压力作用下可以流动,因此,它所流经的任何部位都将被光整,对于那些一般工具难以接触的零件内腔,磨粒流光整技术的优越性尤为突出。对于内、外型面复杂的零件,磨粒流光整技术是一种保证精度和效率的理想方法。经过磨粒流加工的零件,表面粗糙度可达Ra 0. 05um,去毛刺的小孔孔径可小至0. 2mm,边缘倒圆半径达0. 03~1.52mm,公.差可控制在0. 005mm。
磨粒流加工技术的优点
磨粒流光整技术的主要优点有下述几点。
(一)可加工内腔复杂的零件
对于内腔复杂的零件来说要抛光内腔,手工工具是无法接触的,其它方法亦难以实现,而采用磨粒流技术,内腔抛光的难题即可迎刃而解。例如:一个具有几个交叉孔的铸造液压阀体。为了改善流场,需要消除内腔表面的氧化皮并加以光整。尽管该零件内腔复杂,但采用磨粒流光整技术,可以很方便地将内腔抛光,各转接点也得到了满意的倒圆。这是其它方法难以实现的。
(二)均匀性和重复性好
抛光表面均匀性和重复性好是磨粒流光整技术的突出优点。同传统手工抛光方法相比,这一优点引伸出其它一些好处:降低劳动力成本、延长零件寿命、降低废品率、减少检验次数。例如,采用磨粒流光整技术能均匀地抛光叶片型面,保持型面原有的精度。在大批量生产中,由于磨粒流光整加工的重复性好,每一批零件中,只需随机抽检一两个零件即可,从而减少了检验费用。再如,采用磨粒流光整技术来抛光各种模具,可排除手工操作产生的不均匀性。而均匀的、可控的去除量可保证模具通道微小尺寸变化的尺寸精度。经过电加工的圆形抽丝模,其初始粗糙度为Ra2.5um,磨粒流加工后可提高到Ra0.25um。又如,不同形状的齿轮经过磨粒流光整加工,可得到均匀的棱边倒圆,改善零件强度和提高总体质量。
(三)可实现自动化生产
在精密零件的自动化生产中,抛光工序被认为是最大的障碍。磨粒流光整加工却能够实现抛光工序自动化,提高加工效率。例如,发动机燃油喷嘴采用磨粒流光整技术去毛刺和抛光,日产量达3万件。磨粒流光整加工自动化系统包括零件装夹、加工、介质清洗和填充、零件卸夹、清洗、干燥等工序。采用的圆盘传递带可同时安装8个夹具,每个夹具装有60个零件,每道工序的节拍为1.5~2分钟。
(四)生产效率高
用磨粒流光整技术既可实现单件加工,又可实现多件加工,能够在一个夹具上同时加工几个或几十个零件。每小时可加工几百个、上千个零件。如发动机燃烧室衬套,该零件上有600个孔需去毛刺,采用磨粒流光整技术,可在几分钟内完成。
(五)可控性及可预测性好
根据设计要求,通过改变磨粒流加工工艺参数,可得到不同的粗糙度,进而取得可预测的、均匀的、可重复的效果。
磨粒流加工作为整个制造过程中不可缺少的工序,可以实现自动化,并且具有高的灵活性。
(六)加工表面质好
磨粒流光整加工类似于机械磨削,不会产生腐蚀层和重熔层,相反,它可以去除在光、电、热加工中产生的腐蚀层、重熔层和热加工影响区,从而得到高质量的零件加工表面,提高零件的使用寿命。因此,可以作为零件加工的最后一道工序。
三、发展状况与建议
(一)发展状况
磨粒流光整技术是由美国在80年代发展起来的一项光整新工艺,已广泛用于航空、航天、汽车、电子、模具制造业中关键零件的去毛刺、抛光、倒圆。
我国早在80年代就引进了磨粒流光整技术,并用于铝型材模具的抛光。引进的铝.型材生产线.上一般都配有磨粒流设备(通称挤压珩磨设备)。由于使用单位对该工艺缺乏了解,多数设备没有很好地利用,模具抛光没能达到应有效果。国内有几家研究单位已将该工艺用于不同类型零件的光整加工,在夹具设计及加工控制方面积累了一些经验。已在航空、航天、汽车、纺机、模具等领域取得了可观的经济效益。但由于对这项光整新技术的宣传不够,很多人至今还不了解,在一些领域里处于空白状态。 另外,由于该技术在国内应用尚不广泛,经验也不足,工艺上又不甚成熟,自动化程度不高,未能达到一定的生产规模,磨粒流加工的优势尚未充分发挥出来。
罗恩研磨2006年,在中国市场,有了此工艺的诞生,至今已有14年的历程,无论从磨料的性能、设备的细节处理、设备的性能、设备的使用寿命,工装治具的设计能力,都有了时间的沉淀和经验的积累。经过几年的探索和研究,现已取得了可喜的进展。自行开发研制的磨粒流介质,性能达到了国际先进水平,可以替代进口产品。
(二)发展建议
欲使磨粒流光整技术在国内较快的推广应用,必须注意下述一些问题。
1.大力宣传、推广磨粒流加工工艺对该工艺应加强宣传,使人们了解它,愿意采用它。作为工艺研究部门,应按磨粒流工艺特点对零件进行分类,对各种有代表性的零件,专门进行磨粒流工艺研究。
2.对加工中的技术问题,在实践中不断摸索规律,完善工艺在磨粒流应用中有两大关键问题。其一是夹具的设计。只有对各类零件的夹具进行充分的设计研究,逐步形成标准化、系列化,才能在类似零件的实际应用中得心应手。同时应尽量采用组合夹具,以减少专用夹具的.加工量,降低成本。在磨粒流加工工艺中,大量时间消耗在辅助工序上,其实际加工时间很短,只贴整个时间的几分之一。为提高生产效率,实现大批量、自动化生产,必须以夹具标准化为基础,配置相应的装夹、卸夹、清洗等辅助装置。
目前,国内对磨粒流介质的研究与生产还处于无统一标准的阶段。各单位的生产方法、产品规格不尽相同,这对磨粒流加工的稳定性产生一定的影响。若能集各家所长,统-生产方法,统一产品规格,无疑会提高磨粒流介质的品质,保证光整加工的效果和稳定性,进而推动磨粒流新技术在制造业的光整加工中大范围地推广应用,并逐渐取代传统工艺。
为满足高性能飞机发展的需要,航空零部件日趋复杂化、精细化。精密零件制造的最终精整加工(诸如抛光、倒圆、去毛刺等)则是一种劳动强度大且不易控制的生产过程。复杂零部件的精加工尤为困难。精加工在全部制造成本中所占的比重高达15%。由此,一种全新概念的经济有效的自动化光整加工技术一磨粒流加工技术 (又称挤压.珩磨技术)应运而生。
磨粒流加工是通过软性磨料介质一种载有磨料的粘弹体,在压力作用下往复流过零件被加工面而实现光整的。由于介质在压力作用下可以流动,因此,它所流经的任何部位都将被光整,对于那些一般工具难以接触的零件内腔,磨粒流光整技术的优越性尤为突出。对于内、外型面复杂的零件,磨粒流光整技术是一种保证精度和效率的理想方法。经过磨粒流加工的零件,表面粗糙度可达Ra 0. 05um,去毛刺的小孔孔径可小至0. 2mm,边缘倒圆半径达0. 03~1.52mm,公.差可控制在0. 005mm。
磨粒流加工技术的优点
磨粒流光整技术的主要优点有下述几点。
(一)可加工内腔复杂的零件
对于内腔复杂的零件来说要抛光内腔,手工工具是无法接触的,其它方法亦难以实现,而采用磨粒流技术,内腔抛光的难题即可迎刃而解。例如:一个具有几个交叉孔的铸造液压阀体。为了改善流场,需要消除内腔表面的氧化皮并加以光整。尽管该零件内腔复杂,但采用磨粒流光整技术,可以很方便地将内腔抛光,各转接点也得到了满意的倒圆。这是其它方法难以实现的。
(二)均匀性和重复性好
抛光表面均匀性和重复性好是磨粒流光整技术的突出优点。同传统手工抛光方法相比,这一优点引伸出其它一些好处:降低劳动力成本、延长零件寿命、降低废品率、减少检验次数。例如,采用磨粒流光整技术能均匀地抛光叶片型面,保持型面原有的精度。在大批量生产中,由于磨粒流光整加工的重复性好,每一批零件中,只需随机抽检一两个零件即可,从而减少了检验费用。再如,采用磨粒流光整技术来抛光各种模具,可排除手工操作产生的不均匀性。而均匀的、可控的去除量可保证模具通道微小尺寸变化的尺寸精度。经过电加工的圆形抽丝模,其初始粗糙度为Ra2.5um,磨粒流加工后可提高到Ra0.25um。又如,不同形状的齿轮经过磨粒流光整加工,可得到均匀的棱边倒圆,改善零件强度和提高总体质量。
(三)可实现自动化生产
在精密零件的自动化生产中,抛光工序被认为是最大的障碍。磨粒流光整加工却能够实现抛光工序自动化,提高加工效率。例如,发动机燃油喷嘴采用磨粒流光整技术去毛刺和抛光,日产量达3万件。磨粒流光整加工自动化系统包括零件装夹、加工、介质清洗和填充、零件卸夹、清洗、干燥等工序。采用的圆盘传递带可同时安装8个夹具,每个夹具装有60个零件,每道工序的节拍为1.5~2分钟。
(四)生产效率高
用磨粒流光整技术既可实现单件加工,又可实现多件加工,能够在一个夹具上同时加工几个或几十个零件。每小时可加工几百个、上千个零件。如发动机燃烧室衬套,该零件上有600个孔需去毛刺,采用磨粒流光整技术,可在几分钟内完成。
(五)可控性及可预测性好
根据设计要求,通过改变磨粒流加工工艺参数,可得到不同的粗糙度,进而取得可预测的、均匀的、可重复的效果。
磨粒流加工作为整个制造过程中不可缺少的工序,可以实现自动化,并且具有高的灵活性。
(六)加工表面质好
磨粒流光整加工类似于机械磨削,不会产生腐蚀层和重熔层,相反,它可以去除在光、电、热加工中产生的腐蚀层、重熔层和热加工影响区,从而得到高质量的零件加工表面,提高零件的使用寿命。因此,可以作为零件加工的最后一道工序。
三、发展状况与建议
(一)发展状况
磨粒流光整技术是由美国在80年代发展起来的一项光整新工艺,已广泛用于航空、航天、汽车、电子、模具制造业中关键零件的去毛刺、抛光、倒圆。
我国早在80年代就引进了磨粒流光整技术,并用于铝型材模具的抛光。引进的铝.型材生产线.上一般都配有磨粒流设备(通称挤压珩磨设备)。由于使用单位对该工艺缺乏了解,多数设备没有很好地利用,模具抛光没能达到应有效果。国内有几家研究单位已将该工艺用于不同类型零件的光整加工,在夹具设计及加工控制方面积累了一些经验。已在航空、航天、汽车、纺机、模具等领域取得了可观的经济效益。但由于对这项光整新技术的宣传不够,很多人至今还不了解,在一些领域里处于空白状态。 另外,由于该技术在国内应用尚不广泛,经验也不足,工艺上又不甚成熟,自动化程度不高,未能达到一定的生产规模,磨粒流加工的优势尚未充分发挥出来。
罗恩研磨2006年,在中国市场,有了此工艺的诞生,至今已有14年的历程,无论从磨料的性能、设备的细节处理、设备的性能、设备的使用寿命,工装治具的设计能力,都有了时间的沉淀和经验的积累。经过几年的探索和研究,现已取得了可喜的进展。自行开发研制的磨粒流介质,性能达到了国际先进水平,可以替代进口产品。
(二)发展建议
欲使磨粒流光整技术在国内较快的推广应用,必须注意下述一些问题。
1.大力宣传、推广磨粒流加工工艺对该工艺应加强宣传,使人们了解它,愿意采用它。作为工艺研究部门,应按磨粒流工艺特点对零件进行分类,对各种有代表性的零件,专门进行磨粒流工艺研究。
2.对加工中的技术问题,在实践中不断摸索规律,完善工艺在磨粒流应用中有两大关键问题。其一是夹具的设计。只有对各类零件的夹具进行充分的设计研究,逐步形成标准化、系列化,才能在类似零件的实际应用中得心应手。同时应尽量采用组合夹具,以减少专用夹具的.加工量,降低成本。在磨粒流加工工艺中,大量时间消耗在辅助工序上,其实际加工时间很短,只贴整个时间的几分之一。为提高生产效率,实现大批量、自动化生产,必须以夹具标准化为基础,配置相应的装夹、卸夹、清洗等辅助装置。
目前,国内对磨粒流介质的研究与生产还处于无统一标准的阶段。各单位的生产方法、产品规格不尽相同,这对磨粒流加工的稳定性产生一定的影响。若能集各家所长,统-生产方法,统一产品规格,无疑会提高磨粒流介质的品质,保证光整加工的效果和稳定性,进而推动磨粒流新技术在制造业的光整加工中大范围地推广应用,并逐渐取代传统工艺。