一種磨削溫度測(cè)量?jī)x器安放基座的設(shè)計(jì)與制造

廖禮鵬　彭錦華

摘 要：CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床設(shè)備是2008年國(guó)家863支持項(xiàng)目。用CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床加工凸輪軸時(shí)，具有工作效率高、加工精度高等特點(diǎn)。本文針對(duì)CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床設(shè)計(jì)并制造了一個(gè)簡(jiǎn)易的紅外熱像儀安放基座，該基座解決了CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床高速磨削中紅外熱像儀無(wú)處安放的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床 紅外熱像儀 安放基座

中圖分類號(hào)：TG58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（b）-0072-02

CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)工件彎曲變形、磨削振動(dòng)和磨削燒傷等現(xiàn)象，制約凸輪軸加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高。為了進(jìn)一步提高凸輪軸的加工質(zhì)量，尋找出凸輪軸磨削燒傷的機(jī)理，就需要對(duì)凸輪軸磨削溫度進(jìn)行研究。

1 問(wèn)題提出

通常工業(yè)上用的型號(hào)有S65型紅外熱像儀、FLIK+R&D+SOFTWAR等。但是在磨削溫度測(cè)量過(guò)程中，由于CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床上沒(méi)有合適的位置擺放紅外熱像儀，為此研究小組（人員）專門設(shè)計(jì)一款裝置進(jìn)行裝夾，來(lái)完成磨削溫度的測(cè)量。在用紅外熱像儀的測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)了以下問(wèn)題：（1）紅外熱像儀價(jià)格昂貴，需要保護(hù)。水杯那么點(diǎn)大，價(jià)值20多萬(wàn)。（2）磨削測(cè)溫時(shí)不能從砂輪的側(cè)面，或者后面測(cè)溫。由于凸輪軸上有進(jìn)氣、排氣兩種，從側(cè)面測(cè)量時(shí)，另一片凸輪會(huì)擋住正在磨削凸輪的磨削區(qū)域；當(dāng)從后面測(cè)量溫度時(shí)，整個(gè)砂輪擋住了絕大多數(shù)的磨削區(qū)域，得到的只是凸輪側(cè)面一點(diǎn)的磨削溫度，不足以反映整個(gè)磨削時(shí)的溫度變化。（3）砂輪架上有一個(gè)斜角度的冷卻裝置，決定了紅外熱像儀不能夠垂直放置，必須有一定的斜度和冷卻裝置的斜度平行。（4）由于CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床加工凸輪軸時(shí)，磨削點(diǎn)的距離測(cè)量存在一定的誤差，凸輪軸上有多片凸輪，應(yīng)該考慮每一片凸輪都可以測(cè)量，空間上要考慮靈活擺放紅外熱像儀。

2 問(wèn)題解決方案

針對(duì)CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床加工凸輪軸時(shí)存在的四個(gè)問(wèn)題，確定問(wèn)題的解決思路。第一步：結(jié)合床子的特征，將四個(gè)問(wèn)題分開(kāi)考慮，分別提出解決方案。第二步：針對(duì)每種問(wèn)題的解決方案，進(jìn)行組合，尋找出最優(yōu)的組合方案，并設(shè)計(jì)出草圖和重要加工尺寸。第三步：將零件圖轉(zhuǎn)化為工件。第四步：將工件裝配好并驗(yàn)證裝置的使用性能。第五步：總結(jié)、優(yōu)化、生產(chǎn)加工。

紅外熱像儀的保護(hù)。在CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床加工凸輪軸時(shí)測(cè)量磨削溫度時(shí)，紅外熱像儀要注意防掉、防碰、防水、防摔等，為此可以考慮采用焊接墊片、加海綿、套保鮮膜、用膠帶捆綁等具體措施解決。

紅外熱像儀的位置擺放區(qū)域。紅外熱像儀如果想將磨削區(qū)域的溫度比較完整地測(cè)量出來(lái)，必須要盡可能照射到整個(gè)磨削區(qū)域，實(shí)際上最有利的擺放位置為砂輪架的正上前方。這樣可以避免砂輪擋住正在加工凸輪葉片和未加工凸輪片、軸頸擋住正在加工凸輪葉片。

紅外熱像儀位置擺放的角度保證。紅外熱像儀在實(shí)際測(cè)量時(shí)位置應(yīng)該能夠可適當(dāng)調(diào)節(jié)，增大測(cè)量區(qū)域，避免測(cè)量過(guò)小、過(guò)于單一。為此，設(shè)計(jì)時(shí)的思想是該裝置采用活動(dòng)裝置較合適，這樣可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；那么用什么來(lái)實(shí)現(xiàn)連接呢，最常用的、最經(jīng)濟(jì)的就是螺栓連接。

紅外熱像儀位置的靈活擺放。要保證每一片凸輪都可以測(cè)量，只需把測(cè)量裝置設(shè)計(jì)的輕巧、可以動(dòng)即可；要減小距離測(cè)量上存在的誤差對(duì)凸輪加工時(shí)磨削溫度測(cè)量的影響，這個(gè)裝置必須可調(diào)。

四個(gè)方向問(wèn)題的解決思路確定下來(lái)后，根據(jù)工廠的實(shí)際條件，找出可行性方案。

根據(jù)工廠現(xiàn)有條件，采用角鐵做支撐件，角鐵上焊接一小塊鋼板做紅外熱像儀的擺放件，注意由于紅外熱像儀擺放時(shí)是傾斜向下的，故前面必須焊接兩個(gè)小鐵片防止紅外熱像儀掉下。同時(shí)必須考慮基座的穩(wěn)定性，防止晃動(dòng)。

3 材料的準(zhǔn)備與制作

根據(jù)實(shí)際測(cè)量和紅外熱像儀的形狀、尺寸、重量等來(lái)確定材料的種類和尺寸。根據(jù)保證使用性能及最佳經(jīng)濟(jì)原則，本裝置需要的材料有長(zhǎng)度為1.5m 40×40×4的角鐵，兩套M8的螺栓，一個(gè)長(zhǎng)寬厚為400mm、200mm、8mm的鋼板，一個(gè)重量為1.5kg的長(zhǎng)方體鐵塊即可。

由于零件的精度沒(méi)有要求，主要是保證以下功能：（1）三個(gè)零件裝夾后，并且把紅外熱像儀安放在零件三上時(shí)，零件一的基座能夠保證平穩(wěn)，不能失去平衡而倒下。（2）零件一和零件二通過(guò)螺栓連接后可以旋轉(zhuǎn)一定的角度能夠保證在一定的高度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。（3）零件二和零件三通過(guò)螺栓連接后以調(diào)整高度和角度。（4）零件一、零件二、零件三通過(guò)螺栓連接后可以調(diào)整高度和角度，達(dá)到我們的設(shè)計(jì)要求。

確定思路及準(zhǔn)備好材料后，制作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要用氣割將材料割斷，再進(jìn)行焊接，螺栓連接緊固就可以了。

4 產(chǎn)品的使用驗(yàn)證

將紅外熱像儀對(duì)準(zhǔn)磨削區(qū)域，在驗(yàn)證過(guò)程中主要驗(yàn)證以下幾個(gè)方面。

（1）紅外熱像儀能不能確保安全無(wú)任何危險(xiǎn)。在CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床加工凸輪軸時(shí)測(cè)量磨削溫度時(shí)，由于存在砂輪架的移動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)，紅外熱像儀要注意防掉、防碰、防摔等?？紤]采用了焊接墊片、加海綿，及膠帶捆綁等具體措施，故紅外熱像儀的安全性能可以得到足夠保證。

（2）紅外熱像儀的位置擺放是否對(duì)準(zhǔn)砂輪。由于凸輪軸上有進(jìn)氣、排氣兩種，從側(cè)面測(cè)量時(shí)，另一片凸輪會(huì)擋住正在磨削凸輪的磨削區(qū)域；當(dāng)從后面測(cè)量溫度時(shí)，整個(gè)砂輪擋住了絕大多數(shù)的磨削區(qū)域，造成測(cè)量不準(zhǔn)確。因此實(shí)際上最有利的擺放位置為砂輪架的正上前方。這樣可以避免砂輪擋住正在加工凸輪葉片和未加工凸輪片、軸頸擋住正在加工凸輪葉片。具體是產(chǎn)品安放好后，紅外熱像儀應(yīng)該和砂輪在同一平面內(nèi)。

（3）紅外熱像儀測(cè)量溫度的角度能否保證和冷卻裝置的斜鐵塊平行。砂輪架上有一個(gè)斜角度的冷卻裝置，決定了紅外熱像儀不能夠垂直放置，必須有一定的斜度和冷卻裝置的斜度平行。

（4）紅外熱像儀位置的靈活擺放。凸輪軸上有多片凸輪，應(yīng)該考慮每一片凸輪都可以測(cè)量，空間上要考慮靈活擺放紅外熱像儀，要保證每一片凸輪都可以測(cè)量。通過(guò)移動(dòng)工件來(lái)檢測(cè)。

通過(guò)實(shí)地實(shí)物檢測(cè)，該裝置完全能夠滿足CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床磨削溫度測(cè)量的使用，設(shè)計(jì)和制造均解決了實(shí)際問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床對(duì)凸輪軸高速磨削溫度的測(cè)量中，該基座完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了紅外熱像儀擺放定位并測(cè)量到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的效果。本次設(shè)計(jì)及制造是專門針對(duì)在CNC8325型超高速凸輪軸復(fù)合磨床上用紅外熱像儀測(cè)量磨削溫度時(shí)無(wú)擺放位置而進(jìn)行的，針對(duì)性比較強(qiáng)，制作簡(jiǎn)單，能滿足使用要求，但是仍然有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。

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