ANCA 利用 EDM Dress 实现流程优化和工作简化

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小批量生产、快速变化的刀具几何形状和严格的磨削公差是精密刀具制造商面临的挑战。而能源成本上升和熟练劳动力短缺造成的人员瓶颈则是其边界条件。电火花修整是简化日常生产中的工作准备并提高生产率和质量的一种工艺，例如三菱公司提供的砂轮线切割修整和仿形。ANCA 的测试表明，这在刃磨、部分生成磨削和坯料外圆磨削中尤为明显。

砂轮和修整方法--高效磨削的重要参数

砂轮的选择要综合考虑切削性能、尺寸稳定性和工件的表面质量。具有金属结合剂的砂轮是深磨的理想选择，其目的是最大限度地去除材料。用于仿形加工的 14E1 尖形砂轮通常也选用相同的砂轮结合剂，这样尖形半径就能长期保持形状，从而确保持久的材料去除率。掺有合成树脂的金属混合粘结剂是在精加工过程中形成表面的理想材料。

这两种砂轮的优点之一是可以通过电火花修整工艺进行线切割修整和仿形。线切割修整不会破坏切削材料（晶粒）、金刚石或 CBN，但会烧掉结合晶粒的结合剂。还带来一个好处是可以通过电火花加工工艺参数来确定键的去除量。富特万根大学先进制造研究所（KSF）的测试表明，50% 的晶粒突出对砂轮的切削性能和稳定的电火花加工工艺非常有利。这意味着，如果磨粒突出结合面 50%，结合力仍足以抵消磨削过程中的载荷，另一方面，磨粒之间会形成所谓的凹槽，将冷却润滑剂 (KSS) 从冷却剂喷嘴中 "带走"，并输送到切削点。

在打磨过程中，砂盘主要承受两种应力。磨粒受到机械应力的作用而磨损。此外，之前被侵蚀的 "凹槽 "被磨屑堵塞，导致切割效果降低，磨削过程中的摩擦力增大。砂轮受到的阻力增大，主轴功率也随之增加。磨削过程变得不稳定，可能导致表面出现颤动痕迹。

ANCA 的电火花线切割机床 - 在质量、磨削时间和刀具寿命方面的优势

在 ANCA，利用电火花修整技术对砂轮进行修整主要用于刃磨、外圆磨和部分轧辊磨这三种磨削应用。
硬质合金整体滚动砂轮的刃磨和预磨削需要深磨几毫米。分析了电火花修整对磨削主轴负荷和砂轮角半径尺寸稳定性的影响。对于楞形磨削，指的是角半径，而对于采用点成形（14E1）的成形磨削，指的是中心半径。在采用夹/剥方法进行外圆磨削时，粗磨砂轮的角半径受力较大，必须具有尽可能高的尺寸稳定性，这样精磨砂轮才不会在不受控制的情况下磨掉大量材料。在零件剥离磨削中，仿形后的轮廓精度对用于齿轮切削的插齿或滚齿砂轮的严格公差至关重要。为了达到 AA 或 AAA（AA 的 80%）质量，可能需要将砂轮轮廓的公差控制在 +-0.003 mm。

使用带有金属结合剂的 1A1 砂轮进行刃磨。工件是硬质合金坯料，在其上磨出四个凹槽。这是一个典型的工作步骤，占用了大部分磨削时间。使用电火花修整法磨削了 10 个坯料，使用碳化硅圆盘的传统修整法磨削了另外 10 个坯料。磨削采用自动进给控制进行。最大进给速度应为 180 毫米/分钟，主轴最大允许负载为 13%。对保持主轴负荷所需的磨削时间进行了分析。

图 1铣刀直径 12 毫米，刀芯直径 6 毫米，刃长 43 毫米，模拟来自 ANCA CIM3D

图 2刃磨时间表，CIM3D

使用传统砂轮时，主轴负荷在初次接触时就已超过设定极限，进给速度也随之降低。而电火花成形磨削砂轮的载荷增加缓慢，在达到设定极限时不会出现明显的载荷峰值。与传统砂轮相比，电火花成形磨削砂轮磨削四个沟槽所需的时间更短。

图 3第一个工件上的四个凹槽的主轴负载曲线（百分比

经过十个工件的打磨后，使用传统磨盘的打磨时间已经增加了 25%。

图 4第 10 个工件上四个凹槽的主轴负荷曲线（%）。

坯料外圆磨削

ANCA CPX 机床上的外圆磨削得益于易切削砂轮，可将主轴功率和机床刚性集中用于材料去除。在使用 D91 和 D15 组合进行夹磨/剥离磨削工艺的测试中，使用标准砂轮的磨削时间达到了材料去除的极限。使用 EDM Dress 砂轮时，材料去除率可提高到（mm³/s），如对直径为 16 毫米的硬质合金坯料进行的测试所示，该坯料被磨削到几个台阶。

图 5工件，硬质合金，直径 16 毫米，外圆磨削的几个步骤，CIM3D，ToolDraft

磨盘的磨削长度为每个工件 150 毫米（70+50+30 毫米），磨削 10 个工件。磨削量设定为 10mm³/s，这是一个稳定的生产经验值。通过电火花修整工艺，可以将极硬金属结合件的转角半径修整到 R0.15mm，雨刷平面修整到 0.36mm。磨削长度为 1500 毫米后，砂轮直径减少了 0.023 毫米。半径增加到 0.22 毫米。使用 D91（Vc 80m/s）金属结合剂砂轮和 D15（Vc 55m/s）树脂结合剂砂轮组合时，优势明显。在生产中，这意味着砂轮能更长时间地保持所定义的角半径形状，这意味着精加工砂轮也能更长时间地保证稳定的材料去除率和始终如一的良好表面光洁度。

剖面圆盘 - 抛光圆盘

在砂轮仿形加工中，电火花修整工艺具有最大的优势。在这种情况下，硬金属或混合结合剂的切割不受操作人员的影响，公差为 +-0.004 毫米或更小。

图 6典型的放电加工修整轮廓，内半径 R0.11mm 结晶器边界 0.0051mm。

除标准砂轮组件外，ANCA 还经常使用现有的三菱 MP1200 线切割机床，对滚齿齿轮进行砂轮成形磨削，既可以从实体轮廓磨削，也可以从中心轮廓磨削。根据需要磨削的模数，将新的轮廓装入现有的砂轮中，进行调试和侵蚀。一方面，这种工艺的基础是电火花修整后的砂轮非常容易切割，因此非常适合于持续去除大量材料，而这在齿数和模数较多的情况下可能会出现。另一方面，电火花修整后的轮廓公差可保持在 +-0.003 mm 或更小，以满足削磨轮的严格公差要求。