加工超长曲轴的随动磨削技术

wangyuansi

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。 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。 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。 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。