3M2150再制造技術(shù)

董暉，路躍賓

(石家莊軸設(shè)機(jī)電設(shè)備有限公司，石家莊 050061)

3M2150內(nèi)滾道磨床為原產(chǎn)于陜西機(jī)床廠的軸承專(zhuān)用磨床，適用于滾子以及圓錐滾子軸承內(nèi)滾道和外圈外徑面的磨削加工。由于該設(shè)備使用時(shí)間較長(zhǎng)(1986年產(chǎn))，精度嚴(yán)重喪失，存在油水混合、精度不穩(wěn)定等問(wèn)題，需要進(jìn)行全面技術(shù)升級(jí)。為節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)用戶與設(shè)備生產(chǎn)廠家的雙贏，在充分論證和技術(shù)支持下對(duì)3M2150進(jìn)行了再制造，徹底改造升級(jí)。

1 再制造的概念

我國(guó)機(jī)床工業(yè)在經(jīng)歷了粗放型高速發(fā)展階段后，綠色制造已經(jīng)逐步提出，于是再制造這個(gè)概念進(jìn)入了人們的視野[1-2]。再制造的精髓在于最大程度保留廢舊機(jī)床的中大型結(jié)構(gòu)件，以及部分可用的零部件，植入伺服、數(shù)控等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和改造，生產(chǎn)出全新的數(shù)控機(jī)床，并按照與新品同樣的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收合格后，重新投入市場(chǎng)[3-4]。

再制造的優(yōu)勢(shì)在于：(1)成本只有新品的50%～60%，減少了支出；(2)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自然時(shí)效，中大型結(jié)構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力釋放殆盡，機(jī)床的精度穩(wěn)定性更好；(3)縮短機(jī)床的生產(chǎn)周期；(4)節(jié)能、節(jié)材，符合綠色制造理念。

再制造與翻新改造不同，再制造基于翻新改造，是其高級(jí)階段。(1)再制造的產(chǎn)品等同于甚至一部分高于新品，而翻新改造達(dá)不到同等要求；(2)再制造初期要對(duì)廢舊設(shè)備全面拆解，甚至包括每一顆螺釘，對(duì)留用件的油污、銹蝕等進(jìn)行全面的清理，此過(guò)程較翻新改造更徹底和復(fù)雜；(3)回收件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很難改變，要求再制造企業(yè)擁有一批經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)電設(shè)計(jì)人員與裝配調(diào)試技工，通力合作才能變弊為利，而小規(guī)模翻新改造多不具備此條件。

2 3M2150再制造的內(nèi)容

根據(jù)機(jī)床現(xiàn)狀和用戶需求，主要進(jìn)行了以下幾方面的改造。

(1)將進(jìn)給及往復(fù)驅(qū)動(dòng)由原液壓機(jī)械改為伺服系統(tǒng)，由交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)+柔性聯(lián)軸器+高精度滾珠絲桿控制(圖1)，徹底擺脫液壓系統(tǒng)，解決了因油溫變化、油水混合導(dǎo)致的機(jī)床精度不穩(wěn)定問(wèn)題。

1—直線導(dǎo)軌(工件往復(fù)工作臺(tái))；2—砂輪修整器；3—直線導(dǎo)軌(砂輪進(jìn)給工作臺(tái))；4—工件往復(fù)伺服系統(tǒng)；5—冷卻水箱；6—集中自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)；7—工件進(jìn)給伺服系統(tǒng)

(2)原設(shè)計(jì)中修整器固定在砂輪防護(hù)罩上方，因?yàn)檎駝?dòng)等原因影響修整精度。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、方便操作，將修整器移到往復(fù)工作臺(tái)上(圖1)，借助往復(fù)工作臺(tái)的橫向移動(dòng)，對(duì)砂輪進(jìn)行修整。

(3)原機(jī)床導(dǎo)軌為“平-V”靜壓導(dǎo)軌，為適應(yīng)機(jī)床結(jié)構(gòu)及伺服進(jìn)給系統(tǒng)，改用高精度直線導(dǎo)軌(圖2)。

1—接近開(kāi)關(guān) ；2—直線導(dǎo)軌；3—絲杠螺母座；4—上滑板；5—下滑座；6—定位鍵

(4)增加集中自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，定時(shí)定量對(duì)機(jī)床滾珠絲杠進(jìn)行潤(rùn)滑，減少磨損(圖3)。

圖3 潤(rùn)滑油路示意圖

(5)更換軸系易損件和密封件，使徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)量均控制在5 μm以?xún)?nèi)；增加電子手輪，方便操作者對(duì)機(jī)床進(jìn)行調(diào)整；機(jī)床電箱配3色指示燈、熱交換器；增加全封閉防護(hù)罩(噴塑)，加工區(qū)采用護(hù)罩進(jìn)行密封，防止切屑、冷卻液及油霧等外泄。

(6)重新設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)、重新配線(圖4)。數(shù)控系統(tǒng)采用三菱FX3U-48MT PLC及威綸MT6070ih2觸摸屏(10 in彩色)，具有位置顯示、工步顯示和故障顯示功能。機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，可在顯示屏上顯示診斷內(nèi)容。

圖4 電氣原理圖

采用日本三菱HC-SFS系列交流伺服電動(dòng)機(jī)及MR-J2S驅(qū)動(dòng)器，并配備17位編碼器半閉環(huán)控制，脈沖當(dāng)量小于0.1 μm，顯示分辨率1 μm；增加變頻調(diào)速功能，使工件轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)任意可調(diào)，更好地適應(yīng)不同的工況。

(7)具備既成工藝參數(shù)存儲(chǔ)功能(至少20條)，可擴(kuò)展，可把經(jīng)過(guò)工藝驗(yàn)證的參數(shù)在PLC中進(jìn)行保存，生產(chǎn)時(shí)直接調(diào)用，節(jié)約了調(diào)整時(shí)間。

(8)增加工作區(qū)視頻監(jiān)控功能，機(jī)床磨削時(shí)，操作者將觸摸屏畫(huà)面切換至視頻監(jiān)控，在不打開(kāi)防護(hù)門(mén)的情況下，觀察磨削區(qū)域工作情況，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)意外的發(fā)生(圖5)。

圖5 視頻監(jiān)控畫(huà)面

3 使用效果

再制造后的設(shè)備型號(hào)為3MK2150g，已順利通過(guò)用戶驗(yàn)收，并列為精磨設(shè)備，使用狀況良好。該設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，直觀性好；試生產(chǎn)加工FC4058192內(nèi)圈滾道，表面粗糙度Ra為0.19～0.34 μm,圓度為0.005 mm，垂直差為0.004 mm，批量散差可控制在0.01 mm，均達(dá)到了產(chǎn)品技術(shù)要求。

根據(jù)需求在3M2150磨床再制造過(guò)程中，可繼續(xù)植入動(dòng)靜壓砂輪軸、主動(dòng)測(cè)量、滾道凸度磨削等技術(shù)，以更好地為用戶服務(wù)。