揭秘陶瓷加工中的电主轴解决方案

文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2018-06-22
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广州市昊志机电股份有限公司可以为客户提供多种陶瓷加工解决方案及多种业界领先的陶瓷加工技术,快速响应的售后技术服务,并始终秉承“立足自主技术创新、服务全球先进制造”,打造高精、高速、高光的昊志产品之道。

采用陶瓷材料做出的产品硬度高,耐磨防刮,外观精致且手感温婉如玉,再加上其在信号传输上的优势,在3C行业受到广泛关注,如已经应用于手机及智能穿戴等产品中。

与普通的铝合金、不锈钢等材料相比,工程陶瓷具有极高的硬度和耐磨性,并且脆性大,属于难加工材料。陶瓷硬度高,磨削时砂轮磨粒切削力大,同时砂轮易粘着陶瓷粉末,导致磨削力继续变大,以致砂轮快速磨损,致使刀具成本居高不下。陶瓷外壳表面精加工时,砂轮易快速磨损,导致尺寸精度差、表面光洁度不一致,良品率低。陶瓷材质在加工时如温升过高,其材料结构会发生不可逆转的变化,加工时需要对陶瓷工件快速冷却以避免温度变化导致的加工表面瑕疵。细密陶瓷粉末无孔不入,侵入主轴及机床附件,影响主轴及相关机床部件寿命。广州市昊志机电股份有限公司可以为客户提供多种陶瓷加工解决方案及多种业界领先的陶瓷加工技术,快速响应的售后技术服务,并始终秉承“立足自主技术创新、服务全球先进制造”,打造高精、高速、高光的昊志产品之道。

陶瓷加工超声波磨削加工解决方案

超声波磨削加工时,刀具在旋转的同时以超声波频率(16 k~40 k)振动迫使磨粒冲击工件表面,产生锤击作用,降低切削力。同时超声波空化效应可强力清除附着于刀具及加工表面上的陶瓷粉,保证切削过程切削力的稳定性,避免刀具发生沾黏残屑、烧伤或挤压损伤等缺陷。有效提高加工表面质量,实验证实其可以达到镜面级加工效果,大幅提高刀具寿命,提高加工效率。超声波主轴通过超声波振动,有效去除陶瓷粉末及磨粒在刀具和工件上的残留,提高刀具寿命,保证最佳的加工质量(图1)。超声波换能器集成在主轴内部,普通刀柄即可使用,不影响刀库自动换刀,经济实用。

图1超声波主轴通过超声波振动,大幅减小刀具切削力,有效去除陶瓷粉末及磨粒在刀具和工件上的残留,提高刀具寿命,保证最佳的加工质量

图1超声波主轴通过超声波振动,大幅减小刀具切削力,有效去除陶瓷粉末及磨粒在刀具和工件上的残留,提高刀具寿命,保证最佳的加工质量

超声波刀柄可用于加工中心、钻攻中心、雕铣机床等各种精密数控钻铣、磨削设备,其特点包括:动平衡等级≤G1;刀柄跳动精度≤2μm,组合跳动精度≤5μm;超声波振动频率在8~32 kHz,振幅≤10 µm;具备无线导电功能,结构紧凑,使用简单,可实现自动换刀。

陶瓷加工更优性价比的高速磨削主轴解决方案

如果考虑到成本,那么可选用专用于陶瓷加工行业的内藏式电主轴,内置三相交流异步感应电机或者永磁同步电机。主轴采用多种自主专利设计,结构紧凑、重量轻、惯性小、启停速度快、振动小且噪声低,可实现高转速、高精度、高稳定性且高效率加工陶瓷工件。采用永磁同步高速电机,电机功率可提高25%,主轴启停时间短,扭矩大,电机效率高,主轴加工陶瓷效率大幅提高。主轴前端集动压密封、迷宫密封以及气幕密封三种密封设计于一体,可有效防止细密陶瓷粉及切削液侵入主轴,避免主轴损坏,大幅提高主轴加工可靠性(图2)。

图2 主轴前端集动压密封、迷宫密封以及气幕密封三种密封设计于一体,可有效防止细密陶瓷粉及切削液侵入主轴,避免主轴损坏,大幅提高主轴加工可靠性

图2 主轴前端集动压密封、迷宫密封以及气幕密封三种密封设计于一体,可有效防止细密陶瓷粉及切削液侵入主轴,避免主轴损坏,大幅提高主轴加工可靠性

独创的超高转速主轴中心出水专利设计,冷却液经由轴芯中心孔,从刀具前端内孔喷射而出,可冷却刀具,保证主轴高速磨削陶瓷时,刀具得到充分的冷却,并能充分清除刀具上粘着的陶瓷粉末和残留磨粒。此外,轴芯中心出水可有效解决深孔或小孔加工时冷却液无法冷却到加工区的缺点,对刀具从内到外进行充分冷却,提高刀具的使用寿命。同时能够有效冷却主轴轴芯以提高电机效率和减小轴芯热膨胀,提高加工精度。

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