數(shù)控壓縮機氣缸精密內(nèi)圓磨床簡介

李愛民 蔡 干 吳劍峰

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數(shù)控壓縮機氣缸精密內(nèi)圓磨床簡介

李愛民 蔡 干 吳劍峰

（河南工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心 鄭州第二機床廠 河南鄭州 450007）

針對空調(diào)壓縮機行業(yè)氣缸和軸承零件的精加工，介紹了一種磨削氣缸和軸承內(nèi)孔的專用精密磨床。主要分析了壓縮機氣缸的精度要求，以及這些精度要求對整臺壓縮機的影響，包括噪音、壽命等。詳細(xì)介紹了“數(shù)控壓縮機氣缸精密內(nèi)圓磨床”的主要特點及性能，機床的主要部件結(jié)構(gòu)。磨削采用CBN砂輪和大功率電主軸，縱向與橫向移動機構(gòu)依靠伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠來實現(xiàn)。實現(xiàn)了以磨代研的工藝，改變空調(diào)壓縮機行業(yè)內(nèi)孔精加工的傳統(tǒng)工藝，在降低生產(chǎn)成本的同時也降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，為批量生產(chǎn)和規(guī)模化生產(chǎn)提供一種新的選擇。

數(shù)控 壓縮機氣缸 精密內(nèi)圓磨床

目前，國內(nèi)壓縮機行業(yè)三個關(guān)鍵零件“氣缸、主軸承、副軸承”，它們的內(nèi)孔加工依然采用傳統(tǒng)的研磨工藝，在國外早已采用以磨代研的先進(jìn)工藝，而國內(nèi)以磨代研的先進(jìn)工藝在壓縮機行業(yè)典型零件內(nèi)孔加工中尚未普及推廣。

隨著國際競爭的日趨激烈，國內(nèi)壓縮機行業(yè)相關(guān)企業(yè)的壓力愈來愈大。由于國內(nèi)壓縮機對高效、噪音等環(huán)保的要求越來越高，從而對壓縮機行業(yè)關(guān)鍵零件的加工精度有著更高的要求。因此，改變傳統(tǒng)落后的加工工藝，提高關(guān)鍵零件加工精度及效率勢在必行。數(shù)控壓縮機氣缸精密內(nèi)圓磨床的研制成功，滿足了國內(nèi)壓縮機行業(yè)關(guān)鍵零件的內(nèi)孔精密磨削的要求。

1 壓縮機氣缸內(nèi)孔加工要求

1）加工精度：圓度、圓柱度、波度、直線度均要求≤2 μm；

2）加工節(jié)拍：≤20 s；

3）加工精度的一致性：CPK≥1.33。

2 內(nèi)圓磨床的功能

“數(shù)控壓縮機氣缸精密內(nèi)圓磨床”是一種高精高效磨床，專門為壓縮機行業(yè)氣缸等關(guān)鍵零件內(nèi)孔（圓度、圓柱度、粗糙度、尺寸位置精度要求很高的內(nèi)孔）的精加工而研制開發(fā)。該設(shè)備的開發(fā)，極大地提高了壓縮機氣缸的內(nèi)在質(zhì)量，降低了噪音，延長了壓縮機的使用壽命，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。該設(shè)備除了加工壓縮機氣缸、主副軸承內(nèi)孔外，更換專用工件夾具后，還可加工其它一些內(nèi)孔精度要求較高的零件。如：液壓挺桿、出油閥、壓閥座等小孔、深孔、薄壁零件內(nèi)孔的精加工。

3 內(nèi)圓磨床主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)

磨削方式為數(shù)控振蕩磨削；工件支撐方式為雙支點+電磁吸盤。

可磨削表面通孔、盲孔、階梯孔、錐孔、端面；修整方式為金剛石滾輪修整。

磨削工件內(nèi)徑 6～20 mm

磨削工件長度 40 mm

工件中心高 1 050 mm

工件主軸轉(zhuǎn)速 26、400、520、790 r/min

工件主軸箱旋轉(zhuǎn)角度 30°

橫向工作臺行程 110 mm

橫向進(jìn)給速度 1～20 000 μm/s

縱向工作臺行程 290 mm

縱向進(jìn)給速度 10～200 000 μm/s

4 內(nèi)圓磨床主要特點及性能

數(shù)控壓縮機汽缸內(nèi)圓磨床性能穩(wěn)定、可靠性高，采用主動量儀在線檢測加工尺寸，保證尺寸穩(wěn)定性，尺寸精度合格率達(dá)到近100%。利用功率或聲發(fā)射傳感器實現(xiàn)監(jiān)控磨削和修整。修整循環(huán)次數(shù)自動調(diào)整以保證砂輪狀態(tài)的一致性，自動檢測砂輪直徑，保證了砂輪尺寸的準(zhǔn)確度。磨削加工中自動調(diào)整進(jìn)給速度實現(xiàn)磨削力控制，保證磨削狀態(tài)穩(wěn)定性，并提高了磨削精度的一致性。廢品率大幅度降低，可控制在0.5‰以內(nèi)。利用聲發(fā)射傳感器及機床自身防碰撞功能，發(fā)生異常碰撞可迅速反應(yīng)，降低事故所造成損失，保護人身及機床安全。無需備份電池保護程序，保證機床程序參數(shù)不丟失。

5 內(nèi)圓磨床關(guān)鍵技術(shù)

車頭采用了軸承主軸，該車頭主軸具有較高的回轉(zhuǎn)精度、較強的承載剛性、機械磨損比較小、精度保持性好的特點。

磨削采用CBN砂輪，砂輪修整采用金剛石滾輪修整，金剛石滾輪修整的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、滾輪耐用度高、修整時間短、修整力小、適用于機械自動化生產(chǎn)。

磨具采用了大功率電主軸，該電主軸功率2.5kW、轉(zhuǎn)速60 000 r/min，具有高精、高速、高效的特點。配套有油霧潤滑和循環(huán)水冷卻。同時配有調(diào)整電主軸轉(zhuǎn)速用的變頻器。

導(dǎo)軌副采用了十字交叉滾柱，具有結(jié)構(gòu)簡單，精度高、承載剛性好、使用壽命長、加工維修方便等優(yōu)點。

采用單排或雙排液動自動定心薄膜卡盤來夾持工件，該卡盤具有夾緊快速、方便、可靠、定心精度高的優(yōu)點。同時配備有專門的回轉(zhuǎn)油缸為夾緊工件提供液壓動力。

電氣操作控制部分安裝有人機界面操作屏，直觀方便、簡單易學(xué)?？v、橫向機構(gòu)均采用伺服電機驅(qū)動，高精度滾珠絲杠傳動，動作靈活，定位準(zhǔn)確，操作方便。利用功率或聲發(fā)射傳感器實現(xiàn)監(jiān)控磨削和修整狀態(tài)。

6 內(nèi)圓磨床主要部件結(jié)構(gòu)

1）車頭

本機床采用的是軸承主軸車頭，具有回轉(zhuǎn)精度高、使用壽命長的優(yōu)點。它是一個筒形整體結(jié)構(gòu)，裝在車頭箱體內(nèi)。

主軸前端是莫氏5號錐孔與夾具連接，夾具采用的是專用夾具。主軸后端裝有一個回轉(zhuǎn)油缸，松卡盤的動力由壓力油通過活塞、推桿提供。通過車頭電機、皮帶、皮帶輪帶動主軸旋轉(zhuǎn)，雙速電動機通過皮帶輪傳動，使主軸旋轉(zhuǎn)可得到四種不同的轉(zhuǎn)速，可以滿足不同的磨削要求。

2）磨具

與機床配套的大功率軸承電主軸，功率2.5 kW，轉(zhuǎn)速60 000 r/min，電源由變頻器提供，頻率1 000 Hz。需加油霧潤滑、循環(huán)水冷卻。

3）縱向機構(gòu)（Z軸）

縱向機構(gòu)主要由縱向滑座、大滑板（工作臺）、十字交叉V形滾珠導(dǎo)軌組成。大滑板用于將砂輪快速引進(jìn)或退出磨削區(qū)和砂輪的往復(fù)及進(jìn)給，由伺服電機驅(qū)動。

4）橫向機構(gòu)（X軸）

橫向機構(gòu)主要由橫向滑座、滑板、十字交叉V形滾珠導(dǎo)軌組成，滑板移動方向與大滑板（Z軸）運動方向垂直，滑板與滾珠絲杠相連，由伺服電機驅(qū)動?；澹╔軸）用于磨削時的進(jìn)給或復(fù)位。

5）砂輪修整機構(gòu)

砂輪的修整機構(gòu)主要有安裝支架、電動機、主軸套筒旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、V型帶傳動機構(gòu)、金剛石滾輪組成。由電動機帶動金剛石滾輪旋轉(zhuǎn)來對砂輪進(jìn)行修整，這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。

6）液壓油箱

為機床提供壓力油，主要用于控制夾具的松開和鎖緊。

7）工件冷卻系統(tǒng)

冷卻液為煤油或其它專用冷卻液。工作時，工作臺進(jìn)入磨削區(qū)，開啟冷卻液，其流量由磨桿架上的球閥調(diào)節(jié)。工作臺后退時，冷卻液關(guān)閉。

8）磨具冷卻系統(tǒng)

冷卻液為具有防銹效果的水質(zhì)冷卻液。進(jìn)液管接在磨頭后部下邊的接頭上，回液管則接在上邊的接頭上。冷卻液只要開機就一直不停。

7 結(jié)語

“數(shù)控壓縮機氣缸精密內(nèi)圓磨床”是集機械、液壓、電氣、新材料為一體的高技術(shù)機床產(chǎn)品。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工精度高、性能穩(wěn)定、操作方便等特點。它的研制成功，改變了壓縮機氣缸長期落后的生產(chǎn)工藝，也為企業(yè)生產(chǎn)大大減少了加工時間，提高了生產(chǎn)效率，使企業(yè)的生產(chǎn)成本大大降低，提高了企業(yè)的競爭力。