EMAG: 曲轴加工领域的新气象

07/23/2010 - Oliver Hagenlocher

曲轴不仅几何尺寸复杂,而且工件刚性差,所以曲轴加工在金属加工领域一直傲居 „王级“地位,世界上能够提供高效曲轴磨床的制造商也寥寥无几。正因为曲轴加工的复杂性,多年来曲轴磨削技术的研发举步维坚,几乎没有值得一提的重大发展。曲轴磨削技术最后一次较大的突破已是15年前研发的连杆轴颈的CBN磨削技术。 如今埃马克公司为曲轴加工市场推出了全新的、甚至可以说是有革新意味的前卫性技术:这就是同步支撑磨削技术,采用这项技术能使曲轴的加工时间减少70%。


到底什么是同步支撑磨削技术呢?
同步支撑磨削技术是采用对置的两个CBN砂轮同时加工工件某个位置的磨削技术。采用这项技术加工工件时,由于两个对置砂轮同步切削,所以一个砂轮在进给方向产生的切削力和对置砂轮进给方向的切削力相互抵消。为了消除切线方向的力,磨床专家独具匠心地为磨床配置了一个数控支撑中心架。 原则上来讲,这是一个单侧中心架,它从床身一侧向上挤压工件。 这种设计保证了工件的刚性夹紧,工件各方向受力均匀,不会产生任何偏离。由于抵消了径向切削力和切向力,所以加工时允许有极高的进给速度,另外采用两个砂轮加工也大幅度缩短了加工时间。通过两个砂轮的同向和反向磨削,不仅能消除加工时产生的扭矩,还能以简单的摩擦原理带动通过顶尖夹紧的曲轴。

以增效为宗旨的机床方案

该机床的结构和目前大家所知的机床结构区别明显:工件头架和尾架上下布置,头架在上,尾架在下。机床配置了两个十字滑台,左右各安装一个砂轮主轴。砂轮主轴的驱动功率为30kW,适合采用CBN砂轮,切削速度(线速度)可达150 m/s。另外机床配置了自动动平衡和无线电传感器功能,采用了全新的砂轮紧固方案。 新型磨床摒弃了传统磨床惯用的水平方向更换砂轮的方式,而是采用一个简单的辅具在竖值方向将砂轮放置到主轴上。这种简易换砂轮之所以能够实现应归功于采用短锥和端面贴紧的紧固方式。
VTC 315 DS型磨床的另一特点是,在大多数应用中不需安装头架端的卡头,所以换装也更加简便。当然这也是切削力互相抵消的正面效应。下面尾架一端布置了一个旋转式的套筒,它保证了最小的摩擦扭矩,所以曲轴在两个顶尖之间就能可靠夹紧。
VTC 315 DS磨床拥有两个测量传感器: 曲轴的轴向定位通过一个可摆出的测头完成,一个集成在机床内的测头以在线测量的方式测量直径。但在线测量通常情况下只用于换装过程。 生产时一般只采用离线测量,因为 VTC 315DS 磨床热稳定性出色,所以能够保证持续的加工精度。两个工作主轴都配置了固体声传感器,主轴转速最大可达15000 转/分钟,所以能够实现砂轮的同步修整,大大减少了非机加工时间。

出色的加工结果是最好的广告
由于曲轴轴颈的加工精度要求极高,所以人们都想方设法,争取对主轴颈一次装夹进行加工,以消除装夹误差。也就是说,一次装夹后不仅要加工主轴颈、大头和小头等容易加工的部位,也要加工难度大的连杆轴颈。实现这种加工一般有两种方法:随动磨削法或偏心磨削法。随动磨削的优点是柔性大,但随动磨削的进给速度和偏心磨削法相比较小,所以加工效率较低。而偏心磨削法的缺点是换装复杂,因为每次换品种时都必须更换卡盘。埃马克公司磨削专家思路超前,将两种磨削方法的优点完美地结合在了新研发的 VTC 315磨床上。 采用此磨床加工时,曲轴偏心装夹,并采用两个砂轮同步加工连杆轴颈,所以保证了高效加工。采用这种方法就可以采用圆磨方法加工连杆轴颈,可以使用最大的进给速度。为了保证柔性,专门设计了新的偏心卡盘。偏心卡盘能自动调整连杆轴颈冲程和分度。这样就可以一次装夹曲轴后对曲轴进行全套加工。止推轴颈通过“靠磨法”同步加工,工件垂直装夹后也能加工大头和小头。此磨床可以配置不同的工件自动输送系统,如配置一个或两个机械手,或配置来回穿梭的送料机构。VTC 315 DS 磨床和其它多砂轮磨床相比的另一优点是占地少,这台磨床包含电器柜的总占地面积只有20 m²。

总结
通过同步支撑磨削技术首次将曲轴磨削的柔性和高效天衣无缝地结合在了一台磨床上 – 和传统的刚玉砂轮技术相比磨削时间能减少约70%,和CBN技术相比加工时间也能减少50%。 这个新颖的生产系统将为曲轴加工领域带来新的气象,并将持久的改变和影响传统的磨削世界。
 
技术优点综述:

  • 两个砂轮同时加工同一个轴颈
  • 工件加工时不产生挠曲,所以精加工时间和无火花磨削时间短
  • 省却了在线直径测量工序
  • 没有因液压支撑流程而放缓进给速度
  • 通过偏心夹紧曲轴而对连杆轴颈进行圆加工,所以工件转速高
  • 同步磨削止推轴颈的端面


趣闻点滴
VTC 315 DS型磨床的基本床身由埃马克在策普斯特(萨安州)的生产基地制造。 这就降低了制造成本,为出色的性价比提供了有利条件。

联系人

Oliver Hagenlocher

Press and publishers

电话: +49 7162 17-267
传真: +49 7162 17-199
电子邮件: communications@emag.com

图片: