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磨削案例

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空调压缩机泵浦零件的磨削
泵浦结构是空调压缩机内重要的组成部分,而压缩机是空调的关键,一台压缩机可以占到整台空调成本的30~10%,制冷系统的好坏也与压缩机有着最密切的关系。随着冰箱、空调、冷柜等设备不断更新换代,对压缩机的要求也越来越高,即要低噪音又要高效率,这也使得对压缩机内的泵浦零部件的精度、技术参数等要求也更高,单个零件加工精度最高控制在2~3μm,配合精度都是按1μm来控制。压缩机内泵浦零件精度的要求越来越高,同时对机床和零件磨削的磨具要求也会越来越高。普通磨床使用CBN砂轮满足不了磨削要求,比如操作系统、修整装置等。CBN砂轮的转速一般在80-120m/s,甚至更高。CBN砂轮对机床的刚性及精度要求更高。以往的普通磨具不止精度达不到,而且效率也很低,不利于企业进行高效的自动化生产。CBN砂轮磨削钢件的效率比刚玉类砂轮要高近百倍。寿命是普通砂轮的50倍,而原材料消耗仅为其1/60;加工相同数量的工件,普通砂轮消耗的磨料是CBN砂轮的400倍左右。使用CBN砂轮效率提高30%以上。综合成本比普通砂轮降低60%。CBN砂轮具有高效率、高精度、低磨削成本,低环境污染的技术优势,其代表了当今世界磨具产品发展的一个主要方向。是实现绿色加工目标的有效手段。采用CBN砂轮进行磨削不仅加工精度优于普通砂轮磨削,生产效率也大大优于普通砂轮磨削加工,完全为企业的高效自动化及智能化提供了强有力的保障。     泵浦结构包括上支座、下支座、缸套、滚套(环)、叶片、消音罩、曲轴等。针对这些零部件的磨削工艺主要有以下四种:平面磨削、外圆磨削、内孔磨削、沟道磨削。                                                                                  图:空调压缩机内的泵浦结构      CBN砂轮不同结合剂的对比 磨削性能 磨具的结合剂类型 树   脂(B) 金   属(M) 陶   瓷(V) 电   镀(E) 砂轮寿命 中 高 高 低 金属磨除率 高/中 中 高/中 高 形状保持 中 高 高 高 功率需求 中 中/高 中 低/中 修整难易 中 很难 易 一般不修 表面粗糙度 好    好/中    最好 变化 推荐应用 工具、刀具磨削平面磨、外圆磨、滚刀磨、抛光、缓进给磨、双端面磨 成形磨削、内圆磨削、珩磨 成形磨削、内外圆磨削、凸轮磨、曲轴磨、缓进给磨、抛光、超精磨 样板磨,成形磨、柱面的内外圆磨、缓进给磨、齿轮或花键磨     湖南兴大新材料有限公司根据CBN砂轮不同结合剂的对比研制出的几款高度符合泵浦零部件磨削的陶瓷结合剂CBN砂轮,产品包括外圆磨CBN砂轮、端面磨CBN砂轮、内圆磨CBN砂轮、槽磨电镀CBN砂轮等,从泵浦结构的各个部位解决客户所面临的磨削难题,不仅能帮助企业实现高硬度和特殊材料的磨削加工,还能极大提高磨削加工的效率和质量,目前这几款陶瓷结合剂砂轮在空压机零件的加工作业中被广泛采用,与我司展开合作的有空调压缩机行业的龙头品牌如美芝集团、庆安集团、广东志高……     在选择CBN砂轮时,一定要用性价比而不能只看价格,作为大批量、质量稳定的生产,不可忽略的参数——时间:即效率的提高和废品率降低所带来的经济效益,磨削成本越低,经济效益最佳。我司是根据使用者的生产工艺和工件的参数来配制砂轮。磨料的选择、磨粒的大小、组织的松紧、砂轮的硬软和形状等这些都要一一匹配,不仅要考虑工件的技术参数,还要考虑磨床的技术参数。术业有专攻,所以对客户来说,专业的事让专业的团队来做是最放心、最省心的,。而我司是拥有磨削产品专业研发团队,获得了多项发明专利,为客户提供全方位的磨削系统解决方案。研制的陶瓷CBN砂轮具有以下特点:    1、磨削导热性好,无工件烧伤;    2、切削锋利,生产效率高;    3、磨削精度高,精度稳定;    4、磨削过程能耗低,环保无污染;    5、磨削性能超过进口同类产品水平。                                                     图为·我司研发的多款陶瓷结合剂CBN砂轮  
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磨轴承CBN砂轮
轴承是各类机械装备的重要基础零部件,它的精度、性能、寿命和可靠性对主机的精度、性能、寿命和可靠情起着决定性的作用。在机械产品中,轴承属于高精度产品,不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持,而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务,因此轴承又是一个代表国家科技实力的产品。根据前瞻产业研究院发布的《中国轴承制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示,2011年中国轴承制造行业规模(年销售收入2000万元以上)企业共有1416家,全年实现工业总产值1932.11亿元,同比增长27.59%;销售收入为1910.97亿元,同比增长30.30%;利润总额125.23亿元,较上年增长为26.54%。                                                                               · 轴承产品图     传统轴承行业之前一直采用普通砂轮进行磨削加工,但普通砂轮的缺陷(如磨削精度不稳、易变形、磨削效率低、特殊材质磨不动,使用寿命短、废品率高等)使得企业无法实现高效的自动化生产,满足不了轴承行业的发展需要。而CBN砂轮磨削锋利,磨削拉力小,温升低,工件表面无烧伤、裂纹,而且由于磨削表面有残余压应力,因而使得磨削工件的尺寸精度、几何精度较普通砂轮磨削大大提高,使轴承寿命大幅增长。基于CBN材料的耐热性和惰性较强的特点,CBN砂轮在轴承加工中,其热稳定性和导热性较好,能够在1300~1560℃高温中正常工作,适用于高强度的合金钢和高速钢等磨削热敏性较高的工艺,并且能够保持材料的平整,不会留下磨削的裂纹。陶瓷结合剂CBN砂轮是在CBN砂轮工艺的基础上经过技术改进而来,其稳定性、抗热性和抗酸碱较强,在工作过程中,其热膨胀的系数较小,不容易发生堵塞,因而能够保持材料的表面平整。目前,高速CBN砂轮的产量在发达国家呈现出15%的年增产速度,以陶瓷结合剂CBN砂轮和电镀结合剂CBN砂轮为主要的研制目标,由于磨削的利用率高、工艺方便以及材料加工中的平整度较好等优点,在轴承加工中被广泛使用。    湖南兴大新材料有限公司就轴承行业存在的磨削难题展开了技术研究,并为轴承行业量身打造了一整套的陶瓷CBN砂轮产品。陶瓷CBN砂轮可以获得很高的加工精度和很细的表面粗糙度,磨削工件一般可达公差等级IT4~IT6,表面粗糙度Ra值达1.25~0.08um,而镜面磨削Ra值能达0.010um,圆度误差0.1um。陶瓷结合剂砂轮在轴承磨削工序中应用最广,适用于轴承内圈的粗磨、精磨与成形磨(沟道切入磨)等 在湖南兴大高精度磨削技术的推动下,不仅提高了磨削工件表面的质量,还极大提高了磨削加工的效率。,延长了砂轮的寿命,同时也迫使砂轮的修整和冷却技术得到了不断提高,增强了砂轮加工作业的适应性。     我司为轴承行业打造了如下产品:         1.轴承外沟CBN砂轮;       2.轴承内沟CBN砂轮;       3.轴承内孔磨CBN砂轮;       4.轴承外圆磨CBN砂轮;     陶瓷结合剂CBN砂轮用于轴承沟道和内孔磨削,砂轮精准的形状保持性和高效的磨削性能,保证了工件形状的准确性,减少了工件的尺寸分散性,轴承沟道磨削砂轮修整间隔可以达到普通砂轮的40倍以上,轴承内孔磨削砂轮修整间隔可以达到普通砂轮的100倍以上。同时也减少了修整砂轮、更换砂轮等辅助时间,提高了磨削效率,实现了无人化管理。我司高效精准的磨轴承CBN砂轮一经推出,就获得了人本集团和SKF等轴承行业巨头的青睐。     兴大磨轴承陶瓷CBN砂轮具有以下特点:      1.磨削导热性好,无工件烧伤;      2.切削锋利,生产效率高;      3.磨削精度高,精度稳定,形状保持性好;      4.磨削过程能耗低,环保无污染;      5.使用寿命长,是普通砂轮的3~5倍;      6.磨削性能超过进口同类产品水平。     磨轴承明星产品:                  ·CBN滚道砂轮                     ·R角成型磨CBN砂轮                ·CBN内圆磨砂轮
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高铁轨道打磨CBN砂轮
从当前国家处于工业化加快形成的国情实际出发,高速铁路建设是突破现有铁路网布局瓶颈的必然选择。中国正处在可持续发展的关键阶段,而世界历史发展证明,高速铁路建设是经济社会发展的必然趋势。截止2018年底,中国投入运营的高速铁路已达到2.9万公里,占全球高速铁路总里程的三分之二以上。是世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。          ·中国国家发改委于2016年7月20日对外公布《中长期铁路网规划》  铁路运输系统是世界运输体系中的重要环节,具有运载量大、行驶速度快、安全性好、经济效益商等优势。而作为铁路运输中起到承载作用的关键部件,钢轨起着引导车辆行驶并向路基传递载荷的作用。随着我国铁路运行速度的日益提高及运量的不断增加,对铁路系统的要求越来越高.高速重载线路投入运营后,钢轨出现了各种表面伤损,如钢轨波浪形磨耗、轨面擦伤、轨面剥离、轨侧严重磨损、裂纹和轨头压溃等,且发展速度较快,影响了铁路运输能力和经济效益.要延长钢轨的使用寿命,就必须定期对钢轨进行维护,防止损伤的产生以及进一步恶化,从而保证行车的安全性和舒适性。  要延长钢轨的使用寿命,需要考虑钢轨制造和养护维修两个方面.具体地说,就是生产高质量钢轨,有效地润滑轮轨界面和对钢轨断面进行科学打磨.钢轨打磨是线路养护维修中的重要手段,加拿大、美国、澳大利亚、瑞典、印度等国的铁路维护实践证明,采用打磨的方法来预防钢轨波磨、控制接触疲劳、裂纹扩展和磨耗有较好的效果,并可获得巨大的效益.主要表现在以下方面:(1)打磨消除了轨道不平顺,减少了轮轨间的振动,提高轨道的稳定性,降低了线路与机车车辆(2)打磨与钢轨涂油相结合,可延长钢轨寿命50%-300% ;(3)改善轮轨粘着,减小滚动阻力,提高了行车安全;(4)降低了噪声与振动,提高了旅客的舒适度. 我国钢轨维修设备水平和打磨技术远远落后于铁路发达国家,钢轨打磨设备主要靠进口,1989年我国引进第一台钢轨打磨设备,打磨实践的作业经验和理论水平有待进一步发展。钢轨打磨工艺方面又因为技术封锁而难以根据实际线路情况选择合适的打磨模式。不仅如此,相比于欧洲、北美及澳洲等地,我国铁路的实际状况有较强的特殊性;包括线路客货混运、行车密度大、客运提速、货运重载甚至地形气候等明显的不同。这将导致已经引进的打磨模式和打磨砂轮也难以适合我国钢轨打磨的需求。此外,打磨设备的昂贵费用及打废钢轨的巨额代价促使我国目前的打磨作业方法及工具,往往采用最保守传统锆刚玉砂轮包络法打磨的方式,而这种方式没能充分的发挥出钢轨打磨技术的优势。  目前国内钢轨打磨的普遍方式是,专用打磨列车共配备48-96个树脂砂轮,即每侧钢轨分配48个,布置在钢轨廓型截面-7O度--+20度的不同位置处。由于砂轮的作业顺序对钢轨廓型打磨存在影响,一般按照钢轨的外侧--内侧--轨顶--整形的顺序布置砂轮。铁轨单趟打磨量在0.2-0.3mm,列车打磨速度在8-25KM/h,砂轮大约60-100KM需要更换一次。该工艺的优点是可修复廓形,清除较重病害,作业范围广,技术成熟。但是该技术也存在以下缺陷:(1)易损伤钢轨、装备和控制系统复杂,打磨速度慢。(2)砂轮消耗量高,经济成本高。(3)打磨时发热量大,会使作为结合剂的酚醛树脂局部裂解,产生一定量的有毒有害的气体,同时大的发热量会使钢轨表面产生一定厚度的热应力层,影响钢轨材料的疲劳寿命。(4)打磨过程中磨料快速破碎与脱落树脂结合剂一起产生大量的粉尘,特别是在打磨涵洞及山谷等通风条件不好的工段铁轨时,粉尘含量甚至会达到3000mg/m3,环境污染严重。                            ·图1轨道打磨车                                ·图2轨道打磨砂轮   根据目前铁轨打磨砂轮的使用缺陷,湖南兴大新材料有限公司与湖南大学材料科学与工程学院通过3年的研发,开发了高效长寿命陶瓷树脂复合CBN钢轨打磨砂轮。项目采用新型超硬材料立方氮化硼(CBN)取代传统锆刚玉材料作为砂轮的主磨料,将CBN经过专利技术表面改性后与湖南大学研发的CBN专用纳米晶体强化陶瓷结合剂混合后压制成型,烧结成磨削块体材料。CBN磨削块按力学设计排布规律通过树脂胶结于打磨砂轮基体表面,再对砂轮进行表面加工获得最终产品。用项目工艺制备出的新型陶瓷树脂复合CBN钢轨打磨砂轮与传统刚玉打磨砂轮相比,其技术优势主要体现在以下几点:(1)项目产品采用新型超硬材料CBN为砂轮的主磨料,其硬度相当于刚玉硬度的2倍,磨削效率是普通砂轮的3-4倍以上,可以大幅度提高打磨车的工作速度。(2)CBN打磨砂轮的使用寿命可达到普通砂轮的20-40倍,在打磨过程中更换频率低,降低了操作工人的工作强度;单位公里数砂轮磨耗量小,产生的粉尘浓度低,能很好地解决传统砂轮工作时粉尘超标的环境问题。(3)CBN砂轮的导热性是刚玉的45倍,磨削过程中发热量少,不会使树脂裂解产生有害气体,同时磨削后的钢轨不易产生磨削烧伤裂纹,可延长可延长钢轨20%-30%使用寿命。          ·图3开发的铁轨焊缝轨顶、轨侧成型磨削CBN砂轮及修整轮         ·图4轨侧成型磨砂轮现场工作情况
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生物工程“人工关节头”磨削项目
生物工程是一门历史长、发展快、内涵迅速扩大的学科,人工关节是其最主要的分支之一。人工关节是在冶金学、生物材料学、生物力学和矫形外科学发展的基础上设计出来的人工器官,用来替代已经被破坏和失去功能的人体关节,达到缓解症状,改善功能的目的。人们根据全身各关节的特点,设计了各种不同的人工关节,有髋关节、膝关节、肩关节、肘关节和踝关节等。                                                                                                  · 陶瓷人工关节头     此前人工关节常用的材料有不锈钢、钴铬钼合金、钛合金。不锈钢耐腐蚀性不行,已被淘汰。钴合金耐磨性、耐腐蚀性和综合机械性能都较好,是较优良的置入材料。钛合金表面易氧化生成致密的二氧化钛膜,耐腐蚀性好,优于钴合金;而且密度低,弹性模量与人皮质骨的弹性模量接近,生物相容性好,生物界面结合牢固,是较理想的置入材料。但其耐磨性差,不宜用于球头的制造。     由于人工关节头是一种高科技的精密医疗产品,被移植到人体上以后,绝不允许产生副作用和腐化,要求具有高强耐久性,陶瓷材料是最理想的人造关节材料,以氧化铝和氧化锆为主的陶瓷假体大量应用于临床。高纯陶瓷化学性能稳定,生物相容性好,呈生物惰性,其硬度高,耐磨性能好,磨损率比其它材料小。且陶瓷是一种生物惰性材料,为对金属植入物材料过敏的患者提供了一种理想的解决方案。     陶瓷材料具有很高的硬度:如氧化铝陶瓷的硬度可达HV2500~3000,比硬质合金还高,仅次于金刚石和立方氮化硼CBN,具有很高的耐磨性,从而对其形面的精密磨削加工要求更高。一般工程陶瓷的切削,只有超硬材料(金刚石和立方氮化硼)才能胜任。其切削去除机理是刀具刀刃口附近的被切材料产生脆性破坏,而不是像金属材料那样产生剪切滑移变形,加工表面不会有由塑性变形引起的加工变质层,但切削时的脆性龟裂会残留在加工表面上,从而影响陶瓷零件的强度和工作可靠性。鉴于工程陶瓷的特殊加工性能,对其的机械加工通常采用超硬磨料精密磨削加工方式。目前,人工关节头的加工技术,主要采用在超精密磨削机床上安装陶瓷金刚石砂轮来进行陶瓷球面的磨削。                                                                          · 左起:刘教授、张院士、谢总经理     在2013年经中国科学院邹院士引荐,中国工程院生物材料专家张兴栋院士组团带着“生物工程人工关节头磨削”项目来到湖南兴新大材料有限公司进行实地考察。兴大公司以总经理谢友和技术总监刘教授为首的科研技术团队接待了张院士一行人,举行了交流座谈会,双方就目前中国生物工程中关于“人工关节头的磨削”问题进行了详细、深入的探讨。在座谈会上,总经理谢友先生表明公司一直以科研创新为使命、拥有卓越的研发人才,并对即将开展的生物工程项目具体的产品技术和合作方案做出了详细的解说。通过对技术及方案的了解,张院士对我司的科研技术能力表示高度认可,双方就项目合作达成了共识,并制定了研发方案!因为这项史无前例的合作,我司成为国内首家“生物工程人工关节头磨削产品”研发合作单位,所研发的产品经四川普什生物公司进行实验验证。                                                            ·人工关节头磨削产品——陶瓷金刚石砂轮     湖南兴大新材料有限公司研制的陶瓷金刚石砂轮,具有以下优点:     1.磨削效率高;     2.磨削力强,切削锋利;     3.磨削寿命长:砂轮的耐磨性高,磨粒消耗少(磨削硬脆性工件时最能明显体现其耐磨性)     4.磨削导热性好,工件不易变形;     5.磨削的工件精度高、表面质量好,工件表面粗糙度Ra≤0.002。     陶瓷人工关节磨削加工一直采用进口树脂金刚石砂轮,但在磨削过程中一度出现工件烧伤、磨不动、形面精度不好、等问题,面对各种困扰,生物工程领域得知湖南兴大曾参与了国家级生物工程磨削项目研究后,都陆续向我司咨询洽谈。( 如:武汉某科技公司、北京某生物科技有限公司,天津某生物科技公司等等)邀请我司为其磨削技术问题设计解决方案。     陶瓷金刚石砂轮在一些特殊材料的磨削加工中,具有越来越明显的优势,在金刚石砂轮的发展中有着良好的前景。被认为是高速、高效、高精、低磨削成本、低环境污染的高性能砂轮,具有越来越广泛的应用,是近年来世界各国磨削工具竞相研究开发的热点。  
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