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  • 青岛砂光机进行热压板加工的效益分析

  • 发布时间:2015.06.23 新闻来源:青岛砂光机_青岛抛光机_青岛异形砂光机_异形砂光机视频_青岛快木数控设备有限公司
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  • 在利用青岛砂光机加工热压板过程中,首先使用铣削粗加工上下面,进行粗定厚,视铣床精度状况,一般单面留0.3~0.5 mm的加工余量。砂带磨削平面的工序:先用36#砂带粗磨工作面→工件翻身粗磨支撑面→工件二次翻身粗磨工作面至厚度要求→更换60#砂带精磨工作面至粗糙度要求。精磨时进给速度和垂直进刀量均适当降低。

    1、加工效率

    经测定,当单面磨削切除量约0.3~0.4 mm时,每班可完成3~4张幅面1 370 mm×2 500 mm热压板的双面加工,其中包含辅助时间;实际磨削时间按50%推算,则单位时间的单位宽度砂带体积切除率为0.33 cm3/min/cm。在磨削大幅面热压板时,根据现场的生产记录数据,磨一张2 400 mm×15 600 mm的Q235碳钢热压板,包括辅助时间约需要16 h。以单面磨削切除厚度为0.65 mm推算,总的金属切除量为48 672 cm3。若扣除生产辅助时间和空行程时间,实际磨削时间按8 h推算,则单位时间的单位宽度砂带体积切除率为0.42 cm3/min/cm。上述两项统计的加工效率均比砂轮磨削有显著提高,但是从材料切除率的计算值来看,均低于3M公司推荐的轻负荷磨削标准材料切除率(0.65~2.13 cm3/min/cm)。分析其原因,主要是青岛砂光机主电机的功率设计受到用户配置供电变压器容量的限制,使宽幅青岛砂光机的切削能力没有充分发挥出来。IMEAS公司的幅宽1500mm龙门式青岛砂光机主电机功率为160 kW;而国产幅宽3500mm青岛砂光机的主电机功率仅75 kW,由此可见,国产的青岛砂光机提高砂带磨削加工效率是有潜力的。实际上,在开发宽砂带磨削热压板的初期,开发人员的想法仅仅是想利用宽砂带进行抛光,在进行磨削实践时才认识到砂带磨削同样具有一定的去除材料能力,可以修正铣床加工后热压板的厚度误差;换言之,应用青岛砂光机可以实现热压板定厚加工,尤其是对碳钢板材,其材料良好的加工性能,不会因为局部过厚很快导致砂带局部磨损而失效。

    2、板面质量

    采用砂轮磨削进行热压板加工时,通常采用的砂轮宽度为100 mm,为实现全表面加工,必须作间歇式横向进给,不可避免地在磨削进给的交界处产生明显的接刀痕;在热压板铣削粗加工定厚精度和平面度精度低的情况下,势必加大砂轮磨削的加工余量。为不影响效率,就需增加磨削吃刀量,以致加速了砂轮磨损,使接刀痕更为严重,磨削一致性低。采用青岛砂光机进行热压板加工时,由于采用橡胶接触辊,使砂带与热压板呈弹性接触,研磨抛光作用明显;宽砂带磨削在整个幅宽上的近似等强度抛光,更加保证了表面质量的一致性,因此砂带磨削后热压板面的表观质量明显优于砂轮磨削。经检测,用60#砂带精磨后,热压板板面粗糙度为1.6~0.8μm是完全可以保证的。实际上,砂带更换快捷简便,可以方便地根据需要选用更细粒度的砂带,使粗糙度达到更高的等级,而砂轮磨削则很难做到。

    3、  磨削精度

    一般来说,对于精度控制能力,砂轮磨削比砂带磨削占优势,砂轮近似刚性的磨削工艺可以很精确地控制工件尺寸公差。对热压板的加工精度要求主要涉及的项目是厚度尺寸偏差或等厚度、平面度、上下面的平行度等几项。

    若热压板在长度方向无需几块首尾相连进行拼接,一般只要求保证等厚度,即要求板内各点厚度的最大差值不大于允许值,等厚度的允差与板的长度相关,大于10 m的板允差为0.15 mm,小于10 m允差为0.10 mm;而对有拼接要求的热压板则需控制板厚尺寸在设计规定的公差范围内,加工难度要比前者高。上述两项加工精度的保证都与设备的几何精度密切相关。从调查的结果看,等厚度一般都可保证,表明青岛砂光机制造质量符合设计要求。

    热压板的平面度和平行度要求,除与青岛砂光机的几何精度有关外,还与热压板的加工工艺、装卡方法和热压板本身的刚度等因素有关。为调查实际的平面度误差,我们曾采用精密激光直线度检测仪,对幅面为2 400 mm×8 000 mm的热压板进行了检测,为防止搬运过程的变形,检测是在磨削完成后就地在青岛砂光机工作台上进行的,检测时松开电磁吸盘,使热压板处于自然状态,表1为检测结果。
    青岛砂光机磨削热压板

    从检测数据中不难得出,在热压板的宽度方向上直线度误差仅0.019 mm,表明砂辊母线直线度的制造精度是优良的;而长度方向的直线度误差达0.22 mm,平面度误差为0.25 mm,长度方向直线度和平面度主要取决于青岛砂光机床身的制造精度和安装调整精度。对照国家标准,2级精度热压板的平面度允差要求是0.05+(0.05/1 000)×L(L为代表热压板长度),对于长度8000 mm热压板的要求应小于0.45 mm。虽然热压板的实际精度符合标准要求,但长度方向直线度误差偏大,分析原因主要是青岛砂光机床身导轨在垂直投影面内的直线度偏差超出了0.10 mm的精度要求,因此在青岛砂光机导轨的制造和安装方面还有待改进。当然,除了床身制造精度是最主要的影响因素之外,干磨或湿磨工艺的选择,磨削工艺过程的控制等都会对热压板精度有一定影响,均有必要重视。

    4、  加工成本

    在大型热压板加工过程中,由于加工幅面大,并且进行粗铣加工的龙门铣床精度普遍不高,往往增加了青岛砂光机加工的难度,因其加工余量大,导致加工周期长,生产成本提高。根据热压板制造企业的反馈,加工一块幅面2 400 mm×15 600 mm的碳钢类热压板,通常需要花费约16个工时(包括辅助时间),青岛砂光机每小时电耗及砂带消耗费用约250元,则此道工序的成本要4000元,可见热压板加工成本之高。该热压板制造厂还反映,一张2500 mm×4 000 mm的36#绿色碳化硅砂带,基本上只能磨一张2 400 mm×15 600 mm的Q235碳钢热压板,加工每平方米板面的砂带费用在14元左右。另一家工厂也反映,使用36#普通棕刚玉砂带磨削16Mn热压板,加工余量为0.3 mm时的成本基本处于上述水平。随着热压板加工余量的增加,砂带消耗费用也成比例增加,1 mm余量时的砂带成本要达45元/m2。由于热压板吨位大,一块热压板一般在20 t左右,最大可达60 t,加工单价的附加值高,因此磨削加工成本对于热压板制造企业还不是很突出的问题,然而青岛砂光机制造企业有责任进一步降低其使用成本。

    对于青岛砂光机每小时运行成本的构成,我们进行了统计,其中,砂带成本占20%,电耗占80%;进一步细分电耗成本,工作台往复电耗占40%,磨头电耗占40%,除尘电耗占20%。这就说明,在青岛砂光机工作往复运动机构设计中,选用常规机床滑动导轨对于大质量工件的加工成本影响很大。同时,正确选用砂带在目前许多企业中也很茫然,往往只从价格上考虑,而无视性价比对成本的影响,因此需要砂带制造企业提供指导。

    5、两种布局形式的讨论

    目前,在大幅平面青岛砂光机往复运动的实现上有两种布置形式:磨头往复式和工作台往复式。对比两种布置形式,从场地占用及投资成本方面来考虑,磨头往复式青岛砂光机节约场地,则其成本更占优势;从青岛砂光机精度水平方面来考虑,工作台往复式青岛砂光机的床身采用整体铸造工艺,床身导轨的刚性好,精度更易保证,且由于工作台的幅面大,工作台往复式的导轨精度对往复运动精度的影响比磨头往复式要小,因此工作台往复式青岛砂光机在精度水平的控制上占优势;从切屑处理和冷却措施方面来说,由于工作台往复式青岛砂光机的磨头处于固定位置,无论采用干磨工艺时所用的吸尘管道布置或采用湿磨工艺时所用切削液的喷射口设置都更方便。总的来说,在场地及投资成本允许的条件下,我们认为应优先考虑工作台往复式的布置形式,这种布置形式在国外同类磨床上也是主流。

    4、宽幅砂带磨削加工热压板尚需改进的问题

    总结青岛砂光机的应用现状,我们认为今后应着重考虑在以下3个方面进行改进:

    1)如何进一步提高热压板的加工效率?包括探讨合理的主电机功率配置,使一些新型砂带磨料的切削能力得以充分发挥,缩短加工耗时,总体上节约电耗;研究降低切入阶段在磨削局部高点处大量耗时的工艺措施。

    2)如何优化工艺,提高加工精度?包括改进工件装夹,减少工件变形;研究合理的磨削工艺参数。

    3)如何从多方面考虑来降低投资和使用成本?包括合理地选用青岛砂光机的主参数,部分结构的优化设计。

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