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　　上海機(jī)床廠有限公司??MK8280/SD-H數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床介紹

　　一、機(jī)床參數(shù)及介紹

　　本機(jī)床適用于磨削中速、低速的船用柴油機(jī)、機(jī)車的內(nèi)燃機(jī)，以及各種大型動(dòng)力機(jī)械的曲軸的主軸頸和連桿頸外圓，即可滿足單件生產(chǎn)也可實(shí)現(xiàn)批量曲軸磨削加工。

　　機(jī)床采用前后床身分體式的布局，其中頭、尾架安裝在前床身上，采用內(nèi)裝式高精度大扭矩力矩電機(jī)同步帶動(dòng)工件作回轉(zhuǎn)及分度運(yùn)動(dòng)；拖板安裝在后床身上，通過(guò)高響應(yīng)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)作縱向移動(dòng)；砂輪架在拖板上，采用閉式靜壓導(dǎo)軌支撐，高響應(yīng)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)作橫向移動(dòng)，同時(shí)砂輪架與頭、尾架聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)一次裝夾，完成曲軸主軸頸和連桿頸的磨削加工。

　　機(jī)床具備多套在機(jī)測(cè)量量?jī)x。軸向和徑向定位量?jī)x可以實(shí)現(xiàn)曲軸初始狀態(tài)的調(diào)整和曲軸連桿徑相位的檢測(cè)、校正。在線直徑測(cè)量量?jī)x由MARPOSS FENAR-L制造,帶處理單元用于直接與CNC連接，通過(guò)一個(gè)特殊設(shè)計(jì),使測(cè)量頭跟隨連桿頸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)而移動(dòng)。機(jī)床中自動(dòng)圓度檢測(cè)使用直徑測(cè)量量?jī)x在一個(gè)磨削循環(huán)結(jié)束后在線直徑控制,包括結(jié)果保存和半自動(dòng)控制參數(shù)的補(bǔ)償，并快速優(yōu)化與圓度相關(guān)的參數(shù)。

　　二、機(jī)床的特點(diǎn)

　　1.大型曲軸切點(diǎn)跟蹤數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì)方法與性能保證技術(shù)

　　從切點(diǎn)跟蹤磨削工藝、磨床及其關(guān)鍵功能部件設(shè)計(jì)制造、性能控制三個(gè)核心環(huán)節(jié)開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)整機(jī)的性能優(yōu)化。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)大型船用曲軸的結(jié)構(gòu)特征和工藝特征進(jìn)行分析。利用成組技術(shù)基本原理，基于模塊化與可重構(gòu)設(shè)計(jì)理念，對(duì)曲軸切點(diǎn)跟蹤磨床進(jìn)行總體構(gòu)型設(shè)計(jì)。在技術(shù)方案的設(shè)計(jì)中，減少位置誤差、運(yùn)動(dòng)誤差、力變形、熱變形、震顫等因素對(duì)磨削精度的影響，以保證整機(jī)的性能指標(biāo)。

　　2.曲軸變速回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)磨削工藝方法

　　針對(duì)曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削中，曲軸連桿頸的表面磨削質(zhì)量和曲軸的撓曲變形也將隨著工件回轉(zhuǎn)相位角不斷變化這一共性難題，建立“曲軸磨削位置－磨削力－夾持與支撐載荷－曲軸撓曲變形”關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，確定切點(diǎn)跟蹤磨削過(guò)程中曲軸的磨削變形規(guī)律。采用變速驅(qū)動(dòng)工件回轉(zhuǎn)的磨削加工方法，以曲軸整周回轉(zhuǎn)過(guò)程中彈性撓曲變形量最小為目標(biāo)，優(yōu)化頭尾架變速驅(qū)動(dòng)的時(shí)變曲線，以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)磨削過(guò)程中材料切除率與曲軸彈性撓曲變形的有效控制，達(dá)到曲軸軸頸與端面的高精度磨削。

　　3.高隨動(dòng)特性的砂輪架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，研究砂輪進(jìn)給系統(tǒng)采用閉式靜壓導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)精確橫向進(jìn)給、精準(zhǔn)重復(fù)定位及載荷平衡控制。在驅(qū)動(dòng)性能方面，采用大推力高分辨率直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并通過(guò)閉環(huán)控制技術(shù)提高砂輪進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。在測(cè)控技術(shù)方面，通過(guò)對(duì)曲軸軸頸加工誤差的在線測(cè)量，對(duì)砂輪的隨動(dòng)進(jìn)給進(jìn)行精確補(bǔ)償，以提高曲軸軸頸的磨削精度。

　　4.磨削過(guò)程中的隨動(dòng)支撐技術(shù)

　　為了減少大型曲軸因自重和磨削力的作用而產(chǎn)生的撓曲變形，同時(shí)提高磨削加工過(guò)程中砂輪與工件的接觸剛度，采用伺服托架在磨削過(guò)程中對(duì)大型曲軸的軸頸段進(jìn)行隨動(dòng)支撐。伺服托架可以沿著曲軸主軸頸的半徑方向數(shù)控移動(dòng)，隨曲軸主軸頸磨削半徑的不斷變化而進(jìn)行連續(xù)微動(dòng)支撐。伺服托架的每個(gè)運(yùn)動(dòng)都通過(guò)NC軸實(shí)現(xiàn)，在磨削過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整支撐位置，提高了支撐柔性，保證了曲軸在磨削過(guò)程中的高精度旋轉(zhuǎn)和穩(wěn)定加工。

　　5.曲軸尺寸、位置與變形量的在線檢測(cè)與控制

　　針對(duì)大型曲軸軸頸段多且分布在不同的空間位置的特點(diǎn)，利用多點(diǎn)測(cè)試原理，在磨削過(guò)程中對(duì)磨削加工軸頸進(jìn)行實(shí)時(shí)在線接觸測(cè)量，保障軸頸的加工精度�；�于整個(gè)曲軸相關(guān)定位基準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，建立工藝模型，確定曲軸各軸段的徑向及各端面的軸向定位基準(zhǔn)和加工余量，保證加工余量合理分配，避免因過(guò)切和欠切而導(dǎo)致的工件報(bào)廢。通過(guò)接觸式測(cè)量，獲得曲軸的撓曲變形和軸頸的形狀誤差，以確定伺服托架在隨動(dòng)支撐過(guò)程中的工作參數(shù)和曲軸磨削過(guò)程中的誤差補(bǔ)償量，確保曲軸在加工過(guò)程中的穩(wěn)定支撐和加工精度。