數(shù)控高速隨動(dòng)磨床
　　1、隨動(dòng)數(shù)控高速磨床概述
　　隨著中國(guó)汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，隨動(dòng)數(shù)控凸輪軸磨床越來(lái)越受到人們重視，不少大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)投入大量人力物力來(lái)研究開(kāi)發(fā)這個(gè)產(chǎn)品。湖南大學(xué)與湖南杰克數(shù)控磨床有限公司研制的JKM8320 CNC/CBN隨動(dòng)數(shù)控凸輪軸磨床是最具有代表性的典型產(chǎn)13口13，如圖3所示。
　　2.磨床主要性能
　　磨床可適用汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等行業(yè)，加工圓和非圓零件，如各種凸輪軸、標(biāo)準(zhǔn)母凸輪和偏心輪等。
　　磨床采用西門(mén)子公司的840D數(shù)控系統(tǒng)及交流伺服系統(tǒng)全自動(dòng)控制的機(jī)電儀一體化磨床，具有全自動(dòng)磨削循環(huán)(工作臺(tái)移動(dòng)、砂輪架快進(jìn)、工件進(jìn)給、快退、工件分度、砂輪修正與補(bǔ)償和砂輪磨
　　
　　圖3 JKM8320 CNC/CBN隨動(dòng)數(shù)控凸輪軸磨床
損補(bǔ)償?shù)?功能。磨床由數(shù)字化控制，只要改變計(jì)算機(jī)的程序就可以磨削各種形狀的凸輪輪廓，加工出不同型號(hào)的凸輪軸。
　　磨床最高砂輪線速度可達(dá)120m/s(J羽CBN砂輪)正常工作狀態(tài)下使甩100m/s的線速度，是目前中國(guó)國(guó)產(chǎn)用在生產(chǎn)線上砂輪線速度最高的凸輪軸磨床，為普通磨床砂輪線速度的3倍。生產(chǎn)率與普通磨床相比，可提高5～10倍。
　　砂輪主軸采用靜動(dòng)壓軸承電主軸，砂輪主軸軸承動(dòng)剛度可達(dá)1500N/um。
　　砂輪采用電主軸金剛石滾輪修整，能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)進(jìn)給。砂輪進(jìn)給采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)。
　　磨床采用全封閉造型，外觀美觀大方，安全可靠，無(wú)環(huán)境污染，磨床床身采用計(jì)算機(jī)仿真和有限元設(shè)計(jì)，使磨床具有良好的剛性和抗振性。
　　3.磨床的特點(diǎn)
　　1)采用了具有我國(guó)囪主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的靜動(dòng)壓軸承外置式砂輪電主軸，主軸具有高剛度、高回轉(zhuǎn)精度。
　　2)采用了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的凸輪數(shù)控磨削軟件，只需將凸輪軸的有關(guān)技術(shù)參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就可自動(dòng)生成磨削的程序，加工出合格的零件。
　　3)采用了100m/s的CBN砂輪高速磨削技術(shù)，生產(chǎn)率極高。
　　4)砂輪架進(jìn)給系統(tǒng)采用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了零傳動(dòng)。
　　4.機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)
　　·可磨工件物最大直徑/mm qb200
　　·可磨工件物最小直徑/mm 4)20
　　·最大提升魚(yú)：/mm 20
　　·頂尖中心高/mm 140
　　·最大頂尖l酲/mm 1000
　　·工件最大質(zhì)量/蠔 70
　　·砂輪規(guī)格：普通砂輪
　　(外徑_/mm)×(內(nèi)徑mm)×(寬度/mm) 600×305×(15～35)
　　·砂輪規(guī)格：CBN砂輪
　　(外徑_/mm)×(內(nèi)徑/mm)×(寬度/mm) 600×305×(15～35)
　　·砂輪最高線速度(適用于CBN砂輪)/m/s 120
　　·建議使用砂輪線速度/m/s 100～80
　　·工件平均轉(zhuǎn)數(shù)(恒線速)/r/min 10～200
　　·頭架主軸錐度 莫氏五號(hào)
　　·尾座主軸錐度 莫氏四號(hào)
　　·尾座套筒移動(dòng)量/mm 25
　　·磨床總功彰kw 50
　　·磨床總質(zhì)量/kg 10000
　　·磨床外形尺寸：(長(zhǎng)/mm)×(寬/mm)×(高/mm)4300×2300×1900
　　5.磨床主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　(1)砂輪架磨床的砂輪架采用上下分體式結(jié)構(gòu)，上部為砂輪主軸箱部分，下部為砂輪架墊板進(jìn)給部分，砂輪主軸采用電主軸結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。
　　
　　砂輪防護(hù)罩前端蓋調(diào)整墊
　　　流風(fēng)扇
　　圖4靜動(dòng)壓軸承電主軸
　　1)砂輪主軸由固定在箱體上的前后軸承支撐，保證徑向定位。
　　通過(guò)前軸承端面、前端蓋、主軸軸肩、調(diào)整墊圈來(lái)保證軸向定位。
　　3)主軸的回轉(zhuǎn)是通過(guò)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與主軸直連，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在交變電流的作用下旋轉(zhuǎn)來(lái)傳動(dòng)主軸的，此結(jié)構(gòu)較原卸荷帶傳動(dòng)方式，大大縮短了傳動(dòng)鏈，提高了主軸的回轉(zhuǎn)精度，減少了噪聲，降低了動(dòng)不平衡的影響。
　　砂輪主軸采用液體靜動(dòng)壓軸承，設(shè)計(jì)的節(jié)流比p=2，一般保證前后軸承壓力在0.8～1.2MPa時(shí)即可正常工作，此工作壓力在出廠前均已調(diào)好，用戶一般情況下不要輕易調(diào)動(dòng)。
　　由于采用CBN砂輪磨削，砂輪最高線速度可達(dá)120m/s，因此對(duì)砂輪平衡的要求十分嚴(yán)格，一般僅做靜平衡不能達(dá)到其要求，所以，采用美國(guó)SBS公司SB.450.N非接觸式在線砂輪動(dòng)平衡、消空程及防碰撞裝置，可保證直徑為450—650mm的砂輪平衡值最小可到 0.01Ixm，對(duì)磨削質(zhì)量提供了可靠保障，此動(dòng)平衡裝置安裝在砂輪主軸前端，如圖5所示。
　　(2)砂輪架進(jìn)給系統(tǒng)砂輪架進(jìn)給系統(tǒng)(圖6)可以有效地消除磨床爬行現(xiàn)象，提高導(dǎo)軌精度保持性，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)采用德國(guó)西門(mén)子公司的大功率伺服直線電動(dòng)機(jī)；中間無(wú)任何過(guò)渡連接，簡(jiǎn)捷而高精密的功能部件進(jìn)一步保證了砂輪架的高剛性、高精度和良好的穩(wěn)定性等。
　　為確保進(jìn)給尺寸的準(zhǔn)確性、可靠性，在砂輪架的左側(cè)安裝了德國(guó)海德漢公司的絕對(duì)光柵，使砂輪架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和頭架工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)行閉環(huán)控制，保證了加工凸輪的輪廓形狀、尺寸和位置精度；為確保直線電動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性，機(jī)床配備了高效精密水冷卻機(jī)，可控制電動(dòng)機(jī)的溫度在25～35℃范圍內(nèi)，充分保證直線電動(dòng)機(jī)的良好工作環(huán)境。
　　(3)工作臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)由上、下工作臺(tái)面組成。以臺(tái)面的中心為軸心，上工作臺(tái)面可以通過(guò)安裝在右側(cè)的調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)，使上工作臺(tái)面相對(duì)下工作臺(tái)面作±60°的旋轉(zhuǎn)，在磨削錐形零件時(shí)調(diào)整錐度。
　　工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)導(dǎo)軌采用靜壓卸荷、貼塑導(dǎo)軌，進(jìn)給絲杠采用漢江機(jī)床廠生產(chǎn)的精密滾珠絲杠，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)采用德國(guó)西門(mén)子公司的大功率伺服電動(dòng)機(jī)，中間連接部分采用德國(guó)KTR公司的無(wú)間隙彈性聯(lián)軸器，工作臺(tái)的進(jìn)給速度、進(jìn)給量的
　　砂輪防護(hù)罩
　　CBN砂輪
　　砂輪法蘭盤(pán)
　　非接觸平衡頭非接觸平衡發(fā)射頭
　　
　　圖5非接觸式動(dòng)平衡裝置安裝圖
　　
　　圖7工作臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)
　　工作臺(tái)正面還裝有四個(gè)無(wú)觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)，后排兩個(gè)為左右限位開(kāi)關(guān)，前排兩個(gè)為原點(diǎn)、原點(diǎn)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，如圖8所示。
　　
　　圖8工作臺(tái)與床身連接
　　(4)頭架頭架主軸是由內(nèi)置編碼器伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)無(wú)間隙彈性聯(lián)軸器直連，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制，使頭架主軸旋轉(zhuǎn)與砂輪進(jìn)給運(yùn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)凸輪磨削的仿形運(yùn)動(dòng)。主軸轉(zhuǎn)速為無(wú)級(jí)可調(diào)，頭架主軸頂尖采用標(biāo)準(zhǔn)莫氏5號(hào)(帶帽)頂尖。
　　頭架通過(guò)兩個(gè)M16螺栓固定在上工作臺(tái)左側(cè)，一般情況下出廠后不要隨便移動(dòng)。具體結(jié)構(gòu)如圖9所示。
　　修整輪電主軸奠氏5號(hào)頂尖 金剛修整輪
　　
　　圖9頭架結(jié)構(gòu)
　　(5)尾座尾座(圖10)以上工作臺(tái)面的側(cè)面導(dǎo)向及定位，可根據(jù)工件的長(zhǎng)短，相對(duì)頭架在工作臺(tái)面上移動(dòng)來(lái)調(diào)整兩頂尖之間的距離，使其適用于不同長(zhǎng)度的工件加工，并通過(guò)兩個(gè)M16螺栓固定在工作臺(tái)面上。
尾座套筒的移動(dòng)由過(guò)去傳統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，采用日本THK公司生產(chǎn)的直線承，使尾座套筒的配合間隙減小，增加了尾座部件的整體剛性。
　　尾座套筒移動(dòng)可直接用手扳動(dòng)尾座手柄，帶著套筒移動(dòng)；也可使用腳踏開(kāi)關(guān)，起動(dòng)液壓
　　裝置推動(dòng)尾座套筒移動(dòng)。
　　尾座套筒對(duì)工件的頂緊力大小，可以由螺桿帶動(dòng)螺母壓縮彈簧來(lái)調(diào)整。
　　
　　尾座體 油壓活塞 撥銷 套筒移動(dòng)把手
　　圖10尾座結(jié)構(gòu)
　　(6)砂輪修整器對(duì)于CBN砂輪的修整，需采用高速金剛石修整輪修整。
　　砂輪修整器采用了高速、高精度的電主軸修整器，它被安裝在頭架前側(cè)，修整砂輪時(shí)通過(guò)工作臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)作修整砂輪的外圓，修整過(guò)程中的修整量進(jìn)給由砂輪架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)砂輪架進(jìn)給(X軸)、工作臺(tái)移動(dòng)(Z軸)的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)可對(duì)砂輪進(jìn)行成形修整，可加工錐面凸輪、倒角凸輪等異形凸輪。其安裝位置如圖9所示。
　　(7)中心架 中心架是在零件加工過(guò)程中，用來(lái)增強(qiáng)零件剛性、提高加工效率和零件加工質(zhì)量的附件。在零件的磨削過(guò)程中，根據(jù)工件的長(zhǎng)度和工件的剛性可使用一個(gè)或多個(gè)中心架，中心架的支撐面應(yīng)為已加工的固定尺寸圓柱面。
　　中心架在使用時(shí)是安裝在工作臺(tái)面上的，安裝時(shí)對(duì)準(zhǔn)支撐面位置，并注意將中心架座的導(dǎo)向面與工作臺(tái)面的導(dǎo)向面貼好、貼緊，然后將鎖緊螺栓鎖緊。
　　該磨床標(biāo)準(zhǔn)配置的中心架支撐直徑范圍為：640～76mm。
　　中心架采用與磨削力相對(duì)的三點(diǎn)支撐方式，與工件接觸面均采用CBN材料，其支撐塊有足夠的剛性和耐磨性，以保證加工件的精度穩(wěn)定；支撐中心直徑的大小可通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)整，對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)整的支撐塊用螺釘均勻鎖緊；中心架上支撐采用液壓跟蹤，較好地保證了加工凸輪的基圓跳動(dòng)的穩(wěn)定性及磨削的表面質(zhì)量。中心架結(jié)構(gòu)如圖1l所示。