精密磨削 | 新能源汽车精密零件的完美塑形大师-数控专题

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精密磨削 | 新能源汽车精密零件的完美塑形大师

时间:2023-06-07 作者: 来源:机床商务网

【机床商务网栏目展会快报】随着现代工业的发展和需求的不断提升，汽车生产线的建设催生大量对精密

图源：glebar
　　# 电动车加工要求
　　驾乘体验以及市场追利需求破事原始设备制造商及其供应商正在改变制造的组件以及它们的制造方式。我们列出了电动汽车行业对加工汽车零件的一些要求如下。
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　　l 电池制造——电池制造将成为未来电动汽车生产的瓶颈。特斯拉预见到了这一点，并计划通过建造称为超级工厂的电池制造中心来减轻这种影响。汽车公司将需要涉足电池生产，因为市场已经因全球电动汽车采用有限而变得紧张。比亚迪还承担了电池组的制造。电池生产并非易事，需要精密加工，只有先进的数控铣床、车床和磨床才能实现。
　　l 动力总成制造——电动汽车的动力总成远没有典型的内燃机动力总成复杂。原始设备制造商及其供应商将能够过渡到制造这些传动系统，而对其现有机器和工艺的改动很小，尽管产量较小。
　　l 车身面板——这些面板是通过将金属板冲压或拉制成所需形状的模具来制造的，以制造现代乘用车的复杂形式。用于此过程的模具是使用 5 轴机器加工的。一旦制造过渡到电动汽车，这个过程就不会改变。
　　l 更高的质量——由于电动汽车的相对简单性和由此产生的低维护要求，重点将转向生产更高质量的零件。为了使机加工零件的使用寿命与电动汽车的电子部件一样长，它们需要使用能够满足所需精度和可重复性的机械制造。
　　l 轻量化——电动汽车对超重非常敏感，因此零件需要由轻质航空航天材料制造。还将使用生成设计和拓扑优化等优化技术设计零件。由于这些算法会产生复杂的有机形状，因此这些复杂的零件将比传统的汽车零件需要更多的时间来制造。
　　l 低噪音——电动汽车在设计上很安静。但是，如果加工不良的零件产生过大的噪音，则浸没会中断。获得降低噪音所需的表面光洁度的最简单方法之一是使用可以达到所需公差的专用磨床。
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　　那么有没有满足上述所有要求的精密加工方法？
　　答案是有，精密磨削便是最具代表性的技术路线之一。

图源：edmdept
　　精密磨削制造过程使用由磨粒组成的专业旋转砂轮，从正在加工的工件上去除材料。砂轮是一种消耗性砂轮，用于各种磨削和磨料加工操作。由陶瓷、金属或塑料材料制成的零件非常适合这种工艺，该工艺通过在每次通过砂轮时去除非常薄的材料层来产生极其光滑和平坦的表面。
　　精密磨床围绕着一个装有砂轮的电动主轴建造。在它下面是一个工件夹持装置，通常是一个磁吸盘。卡盘在工件加工时将工件固定在静止位置。然后磨料砂轮在工件表面上通过，同时随着每次通过而越来越靠近工件降低。每次通过时对材料切割量的这种极其可控的调整可以实现严格的公差。它可以产生非常精细的饰面和非常精确的尺寸；然而，在大规模生产环境中，它也可以非常快速地粗加工大量金属。
　　在先进的加工中心，精密磨削的能力标准从直径 0.1 毫米到 300 毫米开始，长度从 2 毫米到 1200 毫米，公差低至 ±0.001 毫米(+/- 0.00005 英寸)，微光洁度低至 0.6ra，主要指标如下：

图源：dekmake
　　# 精密磨削的类型
　　选择使用以下哪种磨削操作取决于尺寸、形状、特征和所需的生产率。精密磨削类型分为平面磨削、无心磨削、内圆磨削、外圆磨削及其形式的技术手段。
　　平面磨削：(Surface Grinding)使用旋转砂轮磨平金属或非金属材料的平面，使其外观更精致或达到功能目的所需的表面。可以将材料的外层重新塑造和修整为理想的光滑和平坦表面。在这里，磨料砂轮位于顶部，当工件被固定在卡盘上时它会旋转。
　　无心磨削(Centerless Grinding)：无心磨削用于加工没有固定零件或中心的地方。它适用于棒材和管材的外径。顾名思义，它无需将工件固定在某个位置即可工作。相反，无心磨床在固定位置通过控制轮和砂轮移动。这允许它在非常长的棒材和管材上工作。

图源：productionmachining
　　# 电动汽车零件的塑形大师
　　在快节奏、充满活力的新能源汽车行业中，您需要一台能够满足不断变化的需求的精密磨削磨床。
　　汽车工业需要大批量的零件，所以供应商必须找到最经济的方法来生产尽可能多的零件。新能源汽车由成千上万个零部件组成，依靠复杂的设计和精密零件来尽可能可靠和安全地运行。CNC 磨削服务可满足几乎所有汽车部件的独特设计和严格的公差要求。
　　精密磨削技术及其磨床在设计时考虑到了灵活性，以处理各种不同的几何形状和轮廓，以及各种轴尺寸。通过精密磨削代替车削生产零件，可以生产完整的零件，从切割到仿形，提高过程可靠性，最大限度地减少机器停机时间，并消除二次操作，如表面研磨和抛光。与车削零件相比，精密磨削加工的零件具有更高的尺寸精度和更好的表面质量。该工艺也不会在零件上产生毛刺或切屑痕迹。砂轮具有冷却系统，可确保砂轮连续工作六个月或达到300，000个零件的产量。
　　这对于电动汽车行业尤其重要，在电动汽车行业中，一辆汽车内可能有多种轴尺寸/设计。精密磨削是自动化解决方案，可以处理电动汽车的电池组件、紧固件、弹簧杯、阀座、挺杆、摇杆销、螺线管等高精度部件。
　　# 案例：凸轮轴/ 曲轴无心磨削
　　无心磨削主要用于制造汽车零件和发动机，以及凸轮轴、曲轴、滚针、输入轴和喷油器柱塞等部件。这种部件要求精密和高标准的紧公差，以便在它们的每个指定应用中完美地发挥作用。通过在研磨操作过程中去除研磨材料，可以获得精确的抛光和光洁度。也就是说，无心磨削不需要主轴或夹具来支撑被磨削的工件。这只是关于砂轮、调节轮和工作刀片的定位问题。

#案例：电机高速转轴纵向磨削法/切入磨削法
　　电动汽车磨削技术提出了新的挑战。到目前为止在内燃机中常见的转速(大约2,500~8,000转/分)在电力驱动中增加了5~20倍。在最坏的情况下，非最佳磨削齿轮会导致机油泄漏、润滑剂泄漏和发动机损坏。因此必须确保高速电机的转轴精加工。
　　与其他零部件相比，电机的转轴的机加工工序相对多一些，要经过粗车、精车、磨削和铣削等工序，其中磨削的部位包括轴承位、轴伸位和绕线转子电机集电环位等。电机的轴伸有圆柱形，也有圆锥形；特别是对于圆锥形轴伸，是体现磨削技术的关键。

电机高速滚珠轴承图源：精工株式会社
　　精密磨削技术是现代机械加工领域中实现精密与超精密加工最有效、应用最广泛的基础工艺技术。伴随着市场需求的不断发展，高效、智能、绿色是近未来新的市场方向。PME精密磨削技术板块将携手全球磨削技术领先企业聚焦新市场、新方向。

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