Broyage: une analyse complète des avantages, des caractéristiques et des processus
Le broyage est une technologie d'usinage de précision clé dans le domaine de la fabrication mécanique. Son principe central consiste à utiliser des grains abrasifs à la surface d'un outil de broyage rotatif à grande vitesse (comme une roue de broyage ou une tête de meulage) pour effectuer des micro-coupes, des rayures et du polissage sur la surface de la pièce. En supprimant une couche de matériau extrêmement mince, il atteint les exigences dimensionnelles, géométriques et de surface des pièces de haute précision. En tant que «processus final final» de l'usinage des pièces, le broyage est largement utilisé dans les champs avec des exigences de précision strictes telles que l'automobile, l'aérospatiale et les instruments de précision. Vous trouverez ci-dessous une explication détaillée de trois dimensions: avantages, caractéristiques et processus.
I. Avantages fondamentaux du broyage
Le broyage est très compétitif en raison de sa «haute précision, de haute qualité et de sa forte adaptabilité», ses avantages étant particulièrement importants dans la fabrication de composants de précision:
1. Excellente précision d'usinage et qualité de surface
Précision dimensionnelle: il peut atteindre de manière stable les tolérances dimensionnelles de IT6-IT4, et une certaine broyage ultra-précisérée peut même atteindre l'IT3 (plage de tolérance <0,001 mm), dépassant de loin les processus de coupe conventionnels tels que le virage et le broyage.
Précision géométrique: il peut contrôler efficacement les tolérances de forme telles que la rondeur, la cylindricité et la planéité. Par exemple, l'erreur de rondeur du broyage cylindrique peut être <0,0005 mm, et l'erreur de planéité du broyage de surface peut être <0,001 mm / m, répondant aux exigences des pièces clés telles que les arbres de précision et les rails de guidage.
Qualité de surface: la rugosité de surface peut être aussi faible que RA0.2-RA0.01 μm. Après le broyage ou le broyage du miroir ultra-précision, la surface peut réaliser un effet miroir, réduisant considérablement le frottement des pièces et l'usure et l'amélioration de la résistance à la fatigue.
2. Adaptable aux matériaux difficiles à mariner et aux conditions de travail sévères
Adaptabilité des matériaux: il peut traiter "des matériaux difficiles à couper à couper le souffle" tels que l'acier durci (au-dessus du HRC50), le carbure cimenté, la céramique et les superalliages. Par exemple, l'acier de roulement doit atteindre la précision finale par le broyage après extinction (HRC58-62), tandis que les pièces aérospatiales en alliage en titane reposent sur le broyage pour assurer l'intégrité de la surface.
Adaptabilité des conditions de travail: il peut terminer "des pièces déjà formées qui nécessitent un raffinement", telles que les vileliers forgés et les surfaces des boîtes à mouler, sans avoir besoin de réébores. Il convient particulièrement aux scénarios «usinant après durcissement», évitant l'impact de la déformation du traitement thermique sur la précision.
3. Fort stabilité du processus et cohérence de haute qualité
Le broyage atteint des micro-coupes à travers la rotation à grande vitesse de l'outil de broyage (l'élimination du matériau à un seul passe n'est que de 0,001-0,01 mm), ce qui entraîne une force de coupe stable et un retrait de matériau contrôlable. Pendant la production de masse, la plage de fluctuation dimensionnelle des pièces peut être contrôlée à moins de 0,002 mm. Par rapport au polissage manuel et à d'autres processus dépendants du travail, le broyage est peu affecté par les facteurs humains et peut maintenir une qualité d'usinage stable pendant une longue période.
4. Scénarios d'application larges, combinant la fonctionnalité et la décorativité
Usinage fonctionnel: il fournit des surfaces de haute précision pour les pièces de transmission (telles que les surfaces de dent de vitesse et les voies de course à vis) et les pièces de support (telles que les anneaux intérieurs et extérieurs), assurant la stabilité du mouvement et la résistance à l'usure; Il fournit des surfaces de faible augmentation pour les surfaces d'étanchéité (comme les noyaux de soupape) pour améliorer les performances d'étanchéité.
Usinage décoratif: le broyage du miroir est appliqué aux coquilles des dispositifs médicaux et des panneaux d'instruments de précision, réalisant une finition de surface attrayante tout en garantissant la précision, en remplaçant les processus de polissage ultérieurs.
Ii Caractéristiques principales du broyage
Les caractéristiques techniques du broyage sont déterminées par la logique centrale de "micro-coupe abrasive + mouvement à grande vitesse + micro-élimination", avec une identification de processus distincte:
1. Centré sur la "micro-coupe abrasive" avec un mécanisme d'usinage complexe
Le broyage n'est pas un simple processus de "coupe", mais l'effet combiné d'un grand nombre de grains abrasifs distribués au hasard sur la surface de l'outil de broyage: les grains abrasifs tranchants effectuent des "coupes", les relativement francs effectuent des "grattements" et ceux usés améliorent la qualité de la surface grâce à la "polissage d'extrusion". L'épaisseur de coupe d'un seul grain abrasif n'est que de 0,1 1 μm (équivalent à 1/500-1 / 50 du diamètre d'un cheveux humains), appartenant à la catégorie de "micro-coupe", atteignant ainsi une finition de surface extrêmement élevée.
2. Outil de broyage comme outil de base, avec le type et les paramètres déterminant l'effet d'usinage
Les performances de l'outil de broyage affectent directement la précision et l'efficacité de l'usinage, avec des paramètres de base, notamment:
Type d'outil de meulage: classé par forme en roues de broyage (pour le broyage cylindrique / en surface), les têtes de meulage (pour le broyage interne), les pierres d'huile (pour la finition manuelle) et les ceintures abrasives (pour le broyage incurvé / grande surface); Classé par abrasif dans le Corundum (pour le traitement de l'acier), le carbure de silicium (pour le traitement de la fonte et les non-métaux), le diamant (pour le traitement du carbure et de la céramique cimentés) et du nitrure de bore cubique (CBN, pour le traitement de l'acier durci et des superalliages).
Paramètres clés: La taille des grains abrasive (plus grand nombre de grandes grandes signifie des grains abrasifs plus fins et une meilleure qualité de surface), un agent de liaison (agent de liaison en résine pour le broyage à grande vitesse, l'agent de liaison en céramique pour le broyage de haute précision) et la dureté de dureté (la dureté de broyage doit correspondre à la dureté de la pièce pour éviter l'usure abrasive excessive).
3. Exigences de précision élevés d'équipement, en fonction du contrôle du mouvement de précision
Le broyage a des exigences beaucoup plus élevées pour la précision et la stabilité de l'équipement que l'équipement de coupe ordinaire:
Indicateurs de précision de base: précision de rotation de la broche (généralement <0,001 mm), rectitude du mouvement du tableau (<0,002 mm / m) et précision de position relative entre la roue de broyage et la pièce, qui déterminent directement les tolérances de forme des pièces usinées.
Classification du type d'équipement: broyeurs cylindriques (pour les pièces de l'arbre), broyeurs internes (pour les pièces de trou), les broyeurs de surface (pour les plaques plates et les surfaces de la boîte), les broyeurs d'outils (pour les outils et les matrices de coupe) et les broyeurs CNC (pour le broyage des surfaces courbées complexes telles que les arbres à cames et les lames par programmation).
4. Soutenir les processus auxiliaires nécessaires pour assurer la continuité de l'usinage
Les outils de broyage sont susceptibles de porter ou de se obstruer pendant le traitement, nécessitant des processus auxiliaires pour maintenir leurs performances:
Vêtard de roue de broyage: les stylos ou commodes de diamant sont utilisés pour éliminer les grains abrasifs usés et réparer le profil de roue de broyage, assurant une précision de broyage (par exemple, la roue de broyage doit être habillée à la forme cible avant la forme de broyage).
Refroidissement et lubrification: une grande quantité de chaleur est générée pendant le broyage (la température locale peut dépasser 1000 ° C), de sorte que le liquide de coupe est utilisé pour atteindre trois fonctions: refroidissement (réduction de la température et éviter la brûlure de la pièce), lubrification (réduction du frottement) et élimination des puces (emportant des puces de broyage et des grains abrasifs cassés). Le type (émulsion, le liquide synthétique) et la pression du fluide de coupe doivent être ajustés en fonction du matériau de la pièce.
Iii. Liens de processus clés du broyage
Les processus de broyage doivent être formulés en fonction des matériaux de la pièce, des exigences de précision et des caractéristiques des outils de broyage, en se concentrant sur quatre liens centraux: "Préparation - broyage - pansement - inspection".
1. Préparation préliminaire: jetant les bases de la précision
Climpage de la pièce: les méthodes de serrage sont sélectionnées en fonction de la forme de la pièce - centres et plaques de conduite (pour assurer une précision de rotation) ou des enfants à trois mâchoires sont utilisés pour les pièces d'arbre; chucks ou chucks électromagnétiques (couramment utilisés dans les broyeurs de surface pour une force d'adsorption uniforme) pour les pièces du disque et des manches; Des accessoires spéciaux ou des supports élastiques pour les pièces à parois minces (pour éviter de serrer la déformation).
Sélection des outils de meulage: Les abrasifs sont sélectionnés en fonction du matériau de la pièce (par exemple, roues de broyage CBN pour acier durci, roues de broyage en carbure de silicium pour les alliages d'aluminium); Les tailles de grains sont sélectionnées en fonction des exigences de précision (grain 46-80 pour le broyage rugueux, grain 100-240 pour le broyage de finition); La taille et la vitesse de rotation de l'outil de broyage sont sélectionnées en fonction de l'équipement (alimentation de broche de l'équipement de correspondance et plage de vitesse).
Réglage des paramètres: Vitesse de broyage (roue de meulage Vitesse linéaire: 30-50m / s pour les roues de meulage ordinaire,> 50 m / s pour les roues de meulage à grande vitesse), le taux d'alimentation (Tableau par course: 0,01-0,05 mm déterminé.
2.
Le meulage suit généralement un processus progressif de "broyage rugueux → broyage semi-finisse → Finish Grinding" pour améliorer progressivement la précision et la qualité de la surface:
Broyage rugueux: visant à éliminer rapidement les matériaux, des roues de broyage à grain grossier et des taux d'alimentation importants sont utilisés pour éliminer l'allocation d'usinage laissée par les processus précédents (tels que le virage et le forgeage). La tolérance dimensionnelle est contrôlée à IT10-IT8, et la rugosité de surface est RA1.6-RA3,2 μm.
Moulage semi-finisse: corrige les erreurs de forme après broyage rugueux, en utilisant des roues de broyage à grain moyen avec des taux d'alimentation modérés. La tolérance dimensionnelle est améliorée à IT8-IT6, et la rugosité de surface est RA0,8-RA1,6 μm.
Finition Grinceing: visant à assurer la précision finale, en utilisant des roues de broyage à grain fin et de petits taux d'alimentation. Dans certains cas, un pansement de roue de broyage est nécessaire. La tolérance dimensionnelle peut atteindre IT6-IT4 et la rugosité de surface est RA0.025-RA0,8 μm; Le broyage ultra-précision ou le broyage du miroir peut réduire davantage la rugosité en dessous de RA0,01 μm.
3. Vêtements et entretien d'outil de meulage: maintien de la stabilité de l'usinage
Vêtement en ligne: Si la roue de broyage se trouve obstruée (surface lumineuse, une force de broyage accrue) ou une précision est réduite pendant le broyage, l'usinage est interrompu et une commode en diamant est utilisée pour habiller la roue de broyage pour restaurer sa capacité de coupe et sa précision de profil.
Vêtements hors ligne: pour les roues de broyage de forme (comme celles utilisées pour les surfaces de dents de collecte de broyage), ils doivent être pré-habillés à la forme cible sur un dispositif de pansement dédié avant d'être installés sur le broyeur pour assurer la précision.
Entretien du liquide de coupe: les copeaux de broyage et les impuretés dans le liquide de coupe sont filtrés régulièrement, et un nouveau liquide est ajouté pour maintenir la concentration, en évitant la rouille de la pièce ou une qualité de broyage réduite en raison de la détérioration du liquide de coupe.
4. Inspection de la qualité: Contrôle de précision complet
Inspection dimensionnelle: les micromètres et les jauges internes sont utilisés pour mesurer les dimensions linéaires; Les micromètres de levier et les compteurs de rondeur sont utilisés pour détecter les tolérances de forme telles que la rondeur et la cylindricité.
Inspection de la qualité de surface: les testeurs de rugosité de surface sont utilisés pour mesurer les valeurs de PR; La surface est inspectée pour les brûlures (bleuâtre, noircies) et les rayures par inspection visuelle ou microscopes.
Inspection spéciale: Pour les pièces haut de gamme (comme les lames aérodynamiques), les machines de mesure des coordonnées sont utilisées pour détecter la précision du profil 3D pour garantir la conformité aux exigences de conception.
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