基于传感标签技术的磨床主轴冷却方法与实验文献综述

 2023-11-21 09:11

文献综述与调研报告:(阐述课题研究的现状及发展趋势,本课题研究的意义和价值、参考文献)

1、背景及意义

伴随着我国大型飞机,航天器,船舶电力风力装备等等制造业的飞快发展,对高硬度,高精度,机械部件的需求量的逐步增加,加工技术要求的慢慢提升。高速磨床是实现高硬度与精度部件加工的主要加工机床。因此对于核心部件的冷却系统的要求也是特别严苛的,如果因为冷却液供应不及时,冷却温度过高等原因造成工件大小会伴随温度的变化而发生变形将会直接影响加工零件的精度。我们对于如何检测与传输冷却液温度,以及冷却的方法进行研究。

磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。磨床能加工硬度较高的材料,如淬硬钢、硬质合金等;也能加工脆性材料,如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削,也能进行高效率的磨削,如强力磨削等。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工,少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工,如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。磨床的分类:双端面磨床,立轴圆台平面磨床,磨床的卧轴圆台平面磨床,双端面磨床等。

2、国内的研究现状

不同的磨床有着不同的工作原理。卧轴矩台平面磨床:工件由矩形电磁工作台吸住或夹持在工作台上,并作纵向往复运动。砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作横向间歇进给运动,滑座可沿立柱的导轨作垂直间歇进给运动,用砂轮周边磨削工件,磨削精度较高。立轴圆台平面磨床:竖直安置的砂轮主轴以砂轮端面磨削工件,砂轮架可沿立柱的导轨作间歇的垂直进给运动。工件装在旋转的圆工作台上可连续磨削,生产效率较高。为了便于装卸工件,圆工作台还能沿床身导轨纵向移动。卧轴圆台平面磨床:适用于磨削圆形薄片工件,并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的环形工件。双端面磨床:利用两个磨头的砂轮端面同时磨削工件的两个平行平面,有卧轴和立轴两种型式。工件由直线式或旋转式等送料装置引导通过砂轮。这种磨床效率很高,适用于大批量生产轴承环和活塞环等零件等。不同的磨床有着不同的工作原理但是他们都有一个特性那就是温度的升高都会影响主轴影响到加工零部件的精度,严重的更有可能导致加工成废品,所以对温度的控制就变得相当的重要了。

导致磨床温度身高的因素:磨床的连续作业,电源电流过高导致主轴发烫,工作环境温度过高,制冷系统的错误,工件之间的摩擦等。目前对主轴温度升高的辨识方法有数值仿真分析法和热平衡实验法。[1]主轴是磨床头架上的关键部件,其刚度,强度和稳定性对其表面的磨削精度有着极其重要的影响。[2]而温度是影响磨床主轴稳定的一大因素,所以我们的控制它的温度对其进行冷却。首先在制造过中我们可以减少工件在使用过程当中由于摩擦原因而引起的温度升高,比如华中科技大学的黄禹提到了采用液体静压轴靠液压油将主轴撑起,因为主轴与轴承之间不产生接触,只是单纯的液体摩擦,所以只有油膜内部流动的剪切力,所以轴承的摩擦系数很小,一般就0.0005-0.001,有较强的抗磨损能力和润滑性。[3]通过减少摩擦力来减少温度的上升。其次磨削液在磨床主轴上面应用也很广泛。要注意磨削液使用过程当中的优点以及负面的影响。[4]比如双端面的磨削当中砂轮与工件的接触面积大,磨削热量大,并且

在工件的两端均被砂轮包裹,散热条件极差难以从外围将磨削液喷射到磨削区对主轴进行冷却.为了充分的对工件进行冷却以降低磨削烧伤和主轴的热变形我们采用空心主轴结构,自主轴中心通孔加入磨削液,磨削液自中心向外流出,完成在磨削过程当中对工件的冷却。[5]冷却液的选择也很重要。冷却液进入磨削区很困难,国内目前采用渗透能力比较好的柴油,煤油当冷却液,但是磨床的砂轮主轴转速快、精度高、间隙小,用油不当就会引起主轴发热,尤其在夏天,有时高达65℃,严重时产生抱轴、研伤轴瓦等设备事故。[6]而且冷却液的消耗大,生产危险,易发生火灾,劳动条件的恶劣,气味严重等等。所以采用水基冷却液代替煤,柴油。[7]在使用完的磨削液还可以进行冷却水的循环处理。[8]还可以通过磨床的主轴的防护和修复来增加其寿命。[9][10]

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