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WX-2017中孔座面磨床试制成功 降低生产成本

2013年06月27日 09:08中国机床商务网点击:5276

  随着机械、航空航天、汽车以及军工等工业的大力发展,我国对高端磨床的需求量增速加快,其中汽车工业的发展尤为突出,对电控共轨柴油喷射系统的需求与日俱增。电控共轨柴油喷射系统是汽车零部件中技术含量最高的关键组件,目前该系统中关键零部件的精密加工几乎全部依赖进口,包括高端精密数控中孔座面磨床同样全部为进口机床。这种现状迫切需求先进的高性能精密数控中孔座面磨床投放市场。为此我单位配合一汽集团无锡油嘴油泵研究所在国家04重大专项中进行了自主研发精密数控中孔座面磨床,旨在代替同类进口产品,满足国内汽车制造业关键零部件的急需。
  
  本机床采用床头箱作进给运动,砂轮架固定在工作台上作往复运动的布局。床头箱单元固定在床身进给滑板上,可手动调节磨削锥度。工件主轴安装在床头箱内,主轴轴承采用进口高精度轴承,主轴端部的径向及轴向跳动均为0.003mm。该主轴为套筒式结构,回转精度高,调整方便,有较高的使用寿命及系统刚性,并能够承受足够的轴向磨削力。
  
  普通薄膜卡盘的原理是固定边缘,推力作用在膜片中心,因而膜片中心就会有轴向位移,破坏工件的轴向定位基准。因此,薄膜卡盘在夹紧的过程中要求对工件的夹紧力是纯径向力。本机床径向采用弹性薄膜夹持工件外圆及轴向采用锥面辅助定位,膜片的中心固定不动,轴心方向就没有位移。因此在装于膜片上的卡爪收紧时,其回复力垂直于工件外表面,这个力可看作为纯径向力。该薄膜卡盘这种机械夹紧、气动松开的安全模式,在遇突发停电时,工件也依然能够夹紧。夹具的夹紧块长期使用后由于磨损可在径向上调节以满足使用要求,在更换磨削工件时,仅需将新的夹紧块和端面支撑自磨后即可。工件夹紧到位后有保护开关发讯,起到保护作用。
  
  泵油嘴的磨削区又细又深,砂轮接长杆也必须又长又细,且转速必须很高,达到70000?100000r/min,如果由于前工序加工累积误差或热处理变形过大,砂轮在进刀时与工件产生碰撞,操作工又不易发现,数控系统也没有显示,后果则会很严重,轻则砂轮碰碎,砂轮接长杆扭断,重则电主轴损坏,甚至威胁到人身安全。为避免因装夹不当或余量过大而造成的损失,床头箱单元配置马尔波斯AE防碰撞装置。该装置运用了声波传感器监控磨削状态。声波传感器分为定子与转子两部分,分别装于相对固定的床头箱和旋转的主轴上。当磨削过程中出现非正常情况时,就会使主轴产生非正常振动,从而传感器就会向系统发出报警信号,使机床停止运行或者改变各种参数来纠正磨削状态。这种传感器还能应用于对刀。
  
  本机床共配置了三个砂轮电主轴,并行放置在往复工作台上,他们分别用于磨削中孔、座面及端面。磨削砂轮采用CBN砂轮。其中磨削中孔及座面的转速达到了90000r/min。高刚性的砂轮接杆结构与电主轴的配合是关键,砂轮接杆与电主轴的自身回转精度也是核心。国外有全长为硬质合金的接杆,前面安装可换式的CBN砂轮。我公司采用了同样结构的接长杆,并且已经通过高速旋转实验。砂轮的修整为金刚滚轮修整。
  
  为了满足进给机构具有响应讯速与高刚性的特点,机床的进给机构、往复机构采用全封闭式静压导轨,静压导轨具有摩擦系数小、使用寿命长、不易爬行、运动精度高、承载能力大、吸振性好及运动平稳的优点。驱动电动机采用直线电动机,并配直线光栅尺精确控制尺寸。机床的分辨率达0.0002mm。一般来讲,机械传动件比电气元器件的动态响应时间要大几个数量级,由于系统中取消了一些响应时间常数较大的(如丝杠)机械传动件,使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,也减少了插补时因传动系统滞后带来的跟踪误差。同时通过直线位置检测反馈控制,可大大提高机床的定位精度。由于“零传动”的高速响应性,其加减速过程大大缩短,起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。由于无中间传动环节,避免了机械摩擦的能量损耗。而且相对于传统的滚珠丝杠传动,直线电动机对滑板的作用力更接近于滑板的质心,所产生的颠覆力矩更小,效率更高。
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