技術(shù)文獻(xiàn)

基于機(jī)床加工鉆頭性能磨損的設(shè)計(jì)

發(fā)表時(shí)間：2019-04-24 15:04

由于受到設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制和約束，在目前現(xiàn)有設(shè)備狀況和加工工藝條件下，加工磨削主軸頸和連桿頸是由兩種機(jī)型分開實(shí)行的。通常情況下，大型的普通外圓磨床是磨削主軸頸進(jìn)行的條件，曲軸依賴于外圓磨床的頭架單進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，主軸頸在二頂尖和中心架的承壓下實(shí)施磨削。主軸頸，此類產(chǎn)品的技術(shù)要求與尺寸精度在磨削的過程中基本上都受人工的直接影響，尤其是掌握此類技術(shù)的工人的操作熟練程度對(duì)中心架兩個(gè)方向支撐力量的控制影響極為重要，然而不科學(xué)的是始終憑借人為因素來確保質(zhì)量平穩(wěn)，因?yàn)檫@是很難做到的。

　　通過對(duì)頭尾座的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流的情況進(jìn)行觀察，可以調(diào)整機(jī)床的頭尾座后側(cè)全配的配重裝備，通過此種方式可以均衡和改良頭尾座的旋轉(zhuǎn)平衡，這樣做的目的是由于設(shè)計(jì)對(duì)曲軸技術(shù)的要求。曲軸在加工旋轉(zhuǎn)中會(huì)出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不均衡跡象同時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力狀況，這是由于它在長(zhǎng)度質(zhì)量匹配上存有較大的偏心，若果對(duì)此不采取相應(yīng)的措施，此類磨削加工的表面粗糙程度難免將受到一定的影響。在頭尾座一起夾緊曲軸兩端的時(shí)候，出于曲軸自身結(jié)構(gòu)的原由，頭尾座在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的異步現(xiàn)象將產(chǎn)生曲軸的扭曲從而影響加工時(shí)的精確程度。曲軸磨床頭尾座的傳動(dòng)方法在目前為了保證頭尾座的同步，故有兩種形式：①在引用數(shù)控同步技術(shù)的同時(shí)采用頭尾座運(yùn)作作為時(shí)的兩軸，目的在于使得頭尾座的旋轉(zhuǎn)誤差在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中降到最小值。個(gè)別在采納了兩軸的數(shù)控同步技術(shù)在頭尾座旋轉(zhuǎn)時(shí)的制造廠家，在頭尾座機(jī)械部分設(shè)有超越離機(jī)構(gòu)定格為保護(hù)裝備，做此項(xiàng)的目的是為了防止頭尾座電器系統(tǒng)自身的毛病從而引起脫步，頭尾座在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中因頭座調(diào)速系統(tǒng)模板的毛病而造成脫步3°，正由于在超越離機(jī)構(gòu)保護(hù)裝備的影響下預(yù)防故障繼續(xù)擴(kuò)展和近30萬元保全工件將近作廢。同時(shí)采用把砂輪電動(dòng)機(jī)作為突然停電后的大直徑砂輪的慣性視為發(fā)電機(jī)使用等措施，臨時(shí)保證頭尾座能夠在短時(shí)間內(nèi)有旋轉(zhuǎn)的空間防止故障的擴(kuò)大，從而防止了因突然停電和設(shè)備故障制成頭尾座失步，使設(shè)備損壞以及造成產(chǎn)品的報(bào)廢。②雖然通過把頭座作為主傳動(dòng)經(jīng)過一系列的傳動(dòng)鏈能夠傳到尾座，在能夠保證曲軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會(huì)出現(xiàn)扭曲的跡象的同時(shí)，驅(qū)使曲軸磨床的頭尾座卡盤同步的實(shí)現(xiàn)，但此類傳遞的模式生產(chǎn)金薄，難免有機(jī)械傳動(dòng)鏈長(zhǎng)有空隙等現(xiàn)象，從而在調(diào)整的過程中存有很多的麻煩。
　　隨著機(jī)床功能部件水平和數(shù)控技術(shù)的逐步成熟，國(guó)外已經(jīng)研發(fā)出一種在同一臺(tái)機(jī)床上只需經(jīng)過一次夾裝即可磨削加工曲軸主軸頸和連桿頸，再?zèng)]必要依次采用兩臺(tái)設(shè)備各自將曲軸主軸頸和連桿頸進(jìn)行磨削，該設(shè)備即為隨動(dòng)磨削曲軸。
　　全數(shù)控控制、全閉環(huán)反饋測(cè)量都為隨動(dòng)磨削曲軸設(shè)備在電氣系統(tǒng)上設(shè)計(jì)的控制模式，由于該設(shè)備將以前的頭尾座和工件Z軸移動(dòng)換為砂輪架移動(dòng)而工件和頭尾座卻始終不松動(dòng)，這樣一來，設(shè)計(jì)的床身長(zhǎng)度就能變短，從而就突破了磨床在機(jī)械設(shè)計(jì)上的傳統(tǒng)式的結(jié)構(gòu)布置。隨動(dòng)磨削曲軸和傳統(tǒng)曲軸磨床由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不同，從而磨削方法也相同。隨動(dòng)磨削曲軸的主軸頸磨削使用切入式磨削法，而連桿頸的磨削又使用切入式隨動(dòng)磨削法。
　　隨動(dòng)磨削法采用以下公式：
　　X=[（R+n）2+e2-2*(R+n)*e*cos*(wt)]1/2
　　X―砂輪架橫向滑臺(tái)移動(dòng)軸；
　　C=X-arccos{[(R+n)/x]*sin(wt)}
　　C―頭尾座工件夾持旋轉(zhuǎn)軸
　　隨動(dòng)磨削法對(duì)設(shè)備的要求極高。隨動(dòng)磨削法的關(guān)鍵在于：
　　①C1、C2和X1務(wù)必要同步進(jìn)行。②在線測(cè)量系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)鏈、光柵反饋系統(tǒng)的精度。③隨動(dòng)磨削所研發(fā)的運(yùn)用軟件具備合理性、實(shí)用性等等。
　　機(jī)床廠家在X砂輪架橫向滑臺(tái)移動(dòng)軸上，務(wù)必要設(shè)計(jì)成剛性、吸振性優(yōu)良、精度較高的靜壓閉式導(dǎo)軌系統(tǒng)，原因是上述所列舉的幾項(xiàng)問題會(huì)直接性的影響到磨削加工的精確度。為了提高砂輪主軸轉(zhuǎn)速以便提高砂輪的線速度，普通砂輪磨削圓周(線)速度可達(dá)45m／s，電動(dòng)機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)功率達(dá)到78kW，對(duì)砂輪主軸箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良，把原先的圓桶形軸瓦支撐更換為高精度的沒必要去保養(yǎng)的陶瓷球軸承結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了等確保磨削連桿頸的圓度達(dá)0.005mm以及表面粗糙度的要求，故而采取了以下措施：
　　①X軸定位采用直線性光柵尺直接精確。②X軸驅(qū)動(dòng)消除空隙的方式是運(yùn)用定位重復(fù)性較好以及傳動(dòng)空隙較小的非機(jī)械傳動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)。③頭座C1和尾座C2引用水冷扭矩電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工件，高分辨率圓光柵消除機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的空隙，保持同步和恒線速度磨削，并以防在磨削時(shí)上下死點(diǎn)于頭尾座在旋轉(zhuǎn)時(shí)的出現(xiàn)。
　　為了確保機(jī)床上加工工件時(shí)其能找準(zhǔn)方向，設(shè)有的功能是曲軸防下垂補(bǔ)償。曲軸的實(shí)際位置，與原設(shè)定中心比較后，通過數(shù)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)控中心架進(jìn)行的控制補(bǔ)償是曲軸的下垂采用安裝在砂輪頭架上預(yù)先設(shè)定中心上的一個(gè)測(cè)量頭系統(tǒng)來檢測(cè)。帶砂輪自動(dòng)平衡系統(tǒng)有超聲波空隙控制系統(tǒng)(噪聲控制)作為防止生砂輪碰撞工件的保護(hù)裝置，其與砂輪主軸為一體，這是為了提高砂輪主軸的精確度所配制的。
　　測(cè)量垂直面中心高是通過按各個(gè)運(yùn)作命令實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。引用充足數(shù)量的中心架直接對(duì)各個(gè)加工改造后的曲軸頸外圓數(shù)次進(jìn)行測(cè)量。為了保證全自動(dòng)磨削時(shí)曲軸頸直徑的相同，在砂輪頭座上還裝置有線直徑測(cè)量頭，可以隨時(shí)進(jìn)行擺入和擺出。測(cè)量頭能夠清楚地顯示和認(rèn)識(shí)應(yīng)用切入方法的圓度偏差，把機(jī)床上的圓度和橢圓度測(cè)量結(jié)果相互間做比較，同時(shí)對(duì)機(jī)床控制直接進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，能夠以人機(jī)良好的的模式運(yùn)作，快速而簡(jiǎn)潔的顯示出與圓度相關(guān)的機(jī)床參數(shù)的具有可行性的答案。在運(yùn)行和制造的過程當(dāng)中對(duì)圓度可以進(jìn)行常規(guī)性的檢驗(yàn)和測(cè)試，這樣一來就大量的節(jié)省了測(cè)量時(shí)的時(shí)間。
　　當(dāng)前，我國(guó)還沒有一家廠家能夠真正制造和研發(fā)出采用隨動(dòng)磨削結(jié)構(gòu)的大型設(shè)備和大型曲軸具備能夠進(jìn)行隨動(dòng)磨削的相關(guān)技術(shù)。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，必須引起我們每一個(gè)置身于設(shè)備系統(tǒng)的科研人員的共同重視，我們務(wù)必要努力奮斗，不斷進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)軟件的研發(fā)以及機(jī)床功能配套部件的創(chuàng)新。

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