一、1、纳米表面加工是一种能量加工:
是一个由电能转换的、高频的(频率是30KHZ)、大能量的且振幅很小的机械能和温度略高于室温的热能的复合能量直接作用于金属表面。
2、纳米表面加工的技术特点:
Ø 能量聚焦性好、密度大,能大幅提高材料塑性。
Ø 工作频带宽、可靠性好,适合不同生产工艺。
Ø 靠能量对工件进行加工而不是主要靠压力,可以加工很硬的材料。
Ø 纳米表面加工直接深入到材料内部,反复加工也不会产生表层剥落。
Ø 可以修正工件圆度。
Ø 可以实现对细长件和薄壁件的加工。
Ø 消除残余拉应力并预置压应力,实现工件的表面强化和尺寸稳定性提高。
Ø 纳米表面加工的工作频率是30000HZ,加工中是工具头每秒30000次对工件表面进行冲击。
3、纳米表面加工金属表面加工的原理:
利用金属在常温状态下的冷塑性特点,运用纳米表面加工对金属零件表面进行无研磨剂的研磨、强化和微小形变处理,使金属零件表面达到更理想的表面粗糙度要求,也可以形象的说是利用纳米表面加工将零件的表面熨平;同时在零件表面产生压应力,提高零件表面的显微硬度、耐磨性及疲劳强度和疲劳寿命。
4、纳米表面加工加工和传统磨床加工以及滚压的优势对比:
纳米表面加工金属表面加工设备 |
传统磨床 |
大幅度提高工件的表面粗糙度要求 |
可以提高表面粗糙度要求 |
减少对工装的要求 |
有操作工装 |
提高零件的表面硬度、耐磨性 |
不能提高 |
使用方便减少工序周转 |
两道工序需转移工件到磨床 |
增加工件的抗腐蚀性和疲劳性能 |
不能提高 |
处理过程中没有砂轮和研磨剂的损耗 |
有砂轮等耗材 |
加工效率高,不受工件尺寸制约 |
磨床型号决定工件尺寸 |
适应性强,可配合特殊工艺、特殊表面 |
特殊、特大工件不能加工 |
可消除表面拉应力并预置压应力 |
无 |
安全,无砂轮伤人隐患;占地面积小 |
需熟练工人规范操作,专用床位 |
加工磨床难加工工件,不损伤工件表面 |
无 |
纳米表面加工加工和滚压加工的优势对比:
|
纳米表面加工金属表面加工 |
滚压 |
作用力 |
较小的弹性力 |
很大的刚性压力 |
工作原理 |
能量作用在工件的表面上;以每秒3万次对工件表面的高频冲击,工具头对工件表面进行回转研磨。 |
冷挤压使工件表面在外力作用下硬化变形 |
加工效果 |
从表面粗糙度Ra6.3一次走刀就可加工到Ra0.2以下,甚至更低,可达到镜面加工,且工件无表层裂纹、剥落等现象,不会出现表层硬化疲劳的缺陷。 |
一般要求在Ra1.6以内加工,且很容易使工件表面产生微小硬化层剥落、裂纹等表面疲劳缺陷 |
加工效率 |
线速度可达80 m/min,走刀量可达0.5 mm/r,相当于普通半精车的效率,操作简单方便。 |
效率很低,很难满足批量生产的要求,且对操作者的技术要求高 |
成本 |
购买成本较高,使用成本很低﹙每天连续工作八小时三个月使用成本约为600元人民币﹚ |
购买成本较低,使用成本很高 |
5、纳米表面加工金属表面加工设备的操作简单性:
在完好机床上用普通刀具将工件的工艺尺寸加工到位后,再用纳米表面加工刀具加工一遍,即可使被加工工件的表面粗糙度要求提高3级以上(粗糙度Ra值可达0.1,甚至更低);表面显微硬度提高20%以上,并能大大提高工件的表面耐磨性和耐腐蚀性;告别磨床、滚压、磨头、砂带磨…
三、纳米表面加工设备主要优势
1、可达到较低的粗糙度值,Ra值可达0.2,甚至更低,镜面效果;
2、可提高工件表面显微硬度值约20%,提高了工件的耐磨性、耐腐蚀性及疲劳性能等;
3、加工效率较高,线速度最高可达80m/min,刀具进给量可达0.2--0.5mm/r以上;
4、使用成本低:设备功率约1.3kw,耗电少;没有砂轮、磨削液等的损耗;普通车工即可操作;
5、不像磨床那样有直径和长度的加工限制,只要车床能加工,纳米表面加工设备就能进行粗糙度的大幅度提高。