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加工超长曲轴的随动磨削技术

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发表于 2007-12-3 20:09:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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加工超长曲轴的随动磨削技术
Naxos-Union公司借助新研发的PM4xx系列磨床,对长达6m的曲轴采用摆动凸轮磨床加工,达到最高级的成型质量和表面质量。一个直线驱动的主轴箱将砂轮送至打磨面,NC控制的双爪式固定架用于支撑曲轴轴承。

一种新式的PM460型
磨床,是加工重达6t、长6m的曲轴而设计的,摆动凸轮和中间轴承磨加工(见图1)。对这种大型曲轴要求的圆度为10μm或更高,而PM460就可以达到这一要求。而且还比以往所用的机械明显减少费用。借助CNC技术和专门的软件,如今的加工变得更加简单、快速和灵活。

\"佳工机电网\"
图1PM460型磨床正在加工重6t、长6m的曲轴

曲轴被一次夹紧后,在该状态下直到其加工完成为止。连杆轴承的偏心磨削也可以通过上下移动砂轮来完成,当连杆轴承因中心面转动需与砂轮分开时,砂轮便在曲轴的后面跟进。打磨主轴箱的线性驱动装置可使砂轮始终保持接触状态(图2),它与所要求的精确度和速度达到了完美的结合,其精确度达μm级别。这种情况只有采用最新研发的CNC技术-即最大的计算能力、高分辨率的自动同步发送机和比例尺才能实现,其分辨率可高达1/10μm。

\"佳工机电网\"
图2主轴箱的线性电动机将砂轮送至磨削工位

对此还要使用三种测量系统,它们都装备有高灵敏度的探头。其中一个探头测量工件的弯曲度;第二个探头测量径向和轴向,以确定轴承面的位置,它们是为调节工件服务的;第三个探头则永远跟着需打磨的轴承面,在打磨的过程中测量工件的直径。CNC就是通过这些测量值来控制砂轮的。

与旧的机械技术相比,改装调试的时间大为减少。另外还表明曲轴打磨的质量明显地提高了。打磨时间也比传统的打磨过程显著地减少。这主要在于主轴和连杆曲轴可以一次性夹紧,亦即一种组合式过程。而过去则需要至少两种不同的设备,投入的费用也比较高。

砂轮是一个重要的部件,在加工的过程中,它必须与这种高要求的尺寸、表面质量和圆度一致。过去只是使用金刚砂砂轮,如今则越来越多地使用CBN涂层的砂轮,原因是它可以实现更高的切削速度,达200m/s,而金刚砂砂轮只有50m/s,但其直径最大可达1600mm,适用于大工件的加工。而CBN砂轮只适合在直径为900mm的范围内使用,但其效率比较高。至于冷却剂,既可使用乳化液(金刚砂砂轮),也可以使用打磨润滑油(CBN)。对小型机械设备来说,Naxos-Union专家更偏爱使用打磨润滑油,原因是其推进速度较快,砂轮的使用寿命也比较长。

Naxos-Union的设备上所有打磨主轴均可使用CBN砂轮,使用金刚砂砂轮也没有问题。打磨质量通过固体声测量系统(该系统可识别与工件的接触及调节系统的接触)和自动化的集成式砂轮平衡装置来保障。另一个特别成功的部件就是调节系统,它可以调整工作位置上的砂轮,节省了时间,而且相对重要的轴的位置不会被主轴箱和砂轮改变。

在质量控制方面,另一个重要的部分是双爪式固定架(图3),它从正面和前面接触中心轴承,避免长的曲轴因重量和打磨压力的作用而造成变形,并可实现无振动旋转。它可根据不同的曲轴尺寸定位和自由移动,因此它具有非常高的灵活性。因定架的每一次移动都是通过NC轴来执行的,不仅可以根据打磨进度来调整支承尺寸,而且还简化了调整工作。一台打磨机可以有16根轴或者更多,其高精度控制器由西门子公司或Indramat公司提供。

\"佳工机电网\"
图3对曲轴的稳定轴承使用可移动的,由NC控制的双爪式固定架

对于设备上的所有滑块移动,Naxos-Union均采用线性驱动装置来驱动,它可以使工件具有更高的转速,原因是它可以使磨削主轴箱快速且精确地来回移动,因而起决定性作用的是轨迹控制系统高质量的组件。而滚子轴承因其换向行程容易过大则甚难做到这点。光是PM460的磨削主轴箱重达近7t,此外还设有一个重型的砂轮保护罩,目的是避免其跟着摆动。

磨削轴和工件轴的驱动电机采用直接传动装置。其电主轴是专供砂轮使用的,对于大直径的砂轮,采用的是一种带变速装置的轴;对曲轴的旋转运动则可使用扭矩电动机。
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