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基于機床加工鉆頭性能磨損的設計

發(fā)表時間：2019-04-24 15:04

由于受到設備結構的限制和約束，在目前現有設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型分開實行的。通常情況下，大型的普通外圓磨床是磨削主軸頸進行的條件，曲軸依賴于外圓磨床的頭架單進行驅動，主軸頸在二頂尖和中心架的承壓下實施磨削。主軸頸，此類產品的技術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的工人的操作熟練程度對中心架兩個方向支撐力量的控制影響極為重要，然而不科學的是始終憑借人為因素來確保質量平穩(wěn)，因為這是很難做到的。

　　通過對頭尾座的驅動電動機電流的情況進行觀察，可以調整機床的頭尾座后側全配的配重裝備，通過此種方式可以均衡和改良頭尾座的旋轉平衡，這樣做的目的是由于設計對曲軸技術的要求。曲軸在加工旋轉中會出現運轉不均衡跡象同時會產生離心力狀況，這是由于它在長度質量匹配上存有較大的偏心，若果對此不采取相應的措施，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候，出于曲軸自身結構的原由，頭尾座在運轉時的異步現象將產生曲軸的扭曲從而影響加工時的精確程度。曲軸磨床頭尾座的傳動方法在目前為了保證頭尾座的同步，故有兩種形式：①在引用數控同步技術的同時采用頭尾座運作作為時的兩軸，目的在于使得頭尾座的旋轉誤差在運轉的過程中降到最小值。個別在采納了兩軸的數控同步技術在頭尾座旋轉時的制造廠家，在頭尾座機械部分設有超越離機構定格為保護裝備，做此項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，頭尾座在實際的運轉過程中因頭座調速系統(tǒng)模板的毛病而造成脫步3°，正由于在超越離機構保護裝備的影響下預防故障繼續(xù)擴展和近30萬元保全工件將近作廢。同時采用把砂輪電動機作為突然停電后的大直徑砂輪的慣性視為發(fā)電機使用等措施，臨時保證頭尾座能夠在短時間內有旋轉的空間防止故障的擴大，從而防止了因突然停電和設備故障制成頭尾座失步，使設備損壞以及造成產品的報廢。②雖然通過把頭座作為主傳動經過一系列的傳動鏈能夠傳到尾座，在能夠保證曲軸在運轉過程中不會出現扭曲的跡象的同時，驅使曲軸磨床的頭尾座卡盤同步的實現，但此類傳遞的模式生產金薄，難免有機械傳動鏈長有空隙等現象，從而在調整的過程中存有很多的麻煩。
　　隨著機床功能部件水平和數控技術的逐步成熟，國外已經研發(fā)出一種在同一臺機床上只需經過一次夾裝即可磨削加工曲軸主軸頸和連桿頸，再沒必要依次采用兩臺設備各自將曲軸主軸頸和連桿頸進行磨削，該設備即為隨動磨削曲軸。
　　全數控控制、全閉環(huán)反饋測量都為隨動磨削曲軸設備在電氣系統(tǒng)上設計的控制模式，由于該設備將以前的頭尾座和工件Z軸移動換為砂輪架移動而工件和頭尾座卻始終不松動，這樣一來，設計的床身長度就能變短，從而就突破了磨床在機械設計上的傳統(tǒng)式的結構布置。隨動磨削曲軸和傳統(tǒng)曲軸磨床由于設計結構的不同，從而磨削方法也相同。隨動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磨削法。
　　隨動磨削法采用以下公式：
　　X=[（R+n）2+e2-2*(R+n)*e*cos*(wt)]1/2
　　X―砂輪架橫向滑臺移動軸；
　　C=X-arccos{[(R+n)/x]*sin(wt)}
　　C―頭尾座工件夾持旋轉軸
　　隨動磨削法對設備的要求極高。隨動磨削法的關鍵在于：
　?、貱1、C2和X1務必要同步進行。②在線測量系統(tǒng)、機械傳動鏈、光柵反饋系統(tǒng)的精度。③隨動磨削所研發(fā)的運用軟件具備合理性、實用性等等。
　　機床廠家在X砂輪架橫向滑臺移動軸上，務必要設計成剛性、吸振性優(yōu)良、精度較高的靜壓閉式導軌系統(tǒng)，原因是上述所列舉的幾項問題會直接性的影響到磨削加工的精確度。為了提高砂輪主軸轉速以便提高砂輪的線速度，普通砂輪磨削圓周(線)速度可達45m／s，電動機主軸驅動功率達到78kW，對砂輪主軸箱的結構進行了改良，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)的陶瓷球軸承結構，同時為了等確保磨削連桿頸的圓度達0.005mm以及表面粗糙度的要求，故而采取了以下措施：
　?、賆軸定位采用直線性光柵尺直接精確。②X軸驅動消除空隙的方式是運用定位重復性較好以及傳動空隙較小的非機械傳動的直線電動機。③頭座C1和尾座C2引用水冷扭矩電動機直接驅動工件，高分辨率圓光柵消除機械傳動時的空隙，保持同步和恒線速度磨削，并以防在磨削時上下死點于頭尾座在旋轉時的出現。
　　為了確保機床上加工工件時其能找準方向，設有的功能是曲軸防下垂補償。曲軸的實際位置，與原設定中心比較后，通過數控系統(tǒng)對數控中心架進行的控制補償是曲軸的下垂采用安裝在砂輪頭架上預先設定中心上的一個測量頭系統(tǒng)來檢測。帶砂輪自動平衡系統(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。
　　測量垂直面中心高是通過按各個運作命令實現往復運動。引用充足數量的中心架直接對各個加工改造后的曲軸頸外圓數次進行測量。為了保證全自動磨削時曲軸頸直徑的相同，在砂輪頭座上還裝置有線直徑測量頭，可以隨時進行擺入和擺出。測量頭能夠清楚地顯示和認識應用切入方法的圓度偏差，把機床上的圓度和橢圓度測量結果相互間做比較，同時對機床控制直接進行數據修改，能夠以人機良好的的模式運作，快速而簡潔的顯示出與圓度相關的機床參數的具有可行性的答案。在運行和制造的過程當中對圓度可以進行常規(guī)性的檢驗和測試，這樣一來就大量的節(jié)省了測量時的時間。
　　當前，我國還沒有一家廠家能夠真正制造和研發(fā)出采用隨動磨削結構的大型設備和大型曲軸具備能夠進行隨動磨削的相關技術。這種現象的出現，必須引起我們每一個置身于設備系統(tǒng)的科研人員的共同重視，我們務必要努力奮斗，不斷進行數控系統(tǒng)軟件的研發(fā)以及機床功能配套部件的創(chuàng)新。

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