凸輪軸磨床是按加工要求預(yù)先編制程序,由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)值信息指令對凸輪軸進行加工的磨床。采用數(shù)控兩軸插補聯(lián)動,對砂輪進給軸與工件回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)反饋控制,實現(xiàn)凸輪非圓型面的數(shù)控精密定位運動,*解決了傳統(tǒng)靠模式加工機床加工柔性差,靠模加工難,維護復(fù)雜的缺點。應(yīng)用生產(chǎn)型數(shù)控磨床設(shè)計方法和數(shù)控非圓磨削技術(shù)實現(xiàn)凸輪型面數(shù)控聯(lián)動磨削,加工柔性強,操作簡便可靠,并具有高剛度、率、高可靠性的特點。適用于
凸輪軸磨床的大批量精密加工。
凸輪軸磨床可分為非數(shù)控靠磨磨床、數(shù)控靠磨磨床、全數(shù)控磨床三大類。其中全數(shù)控磨床技術(shù)難度zui大,但其zui大的優(yōu)點是磨削精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品更換靈活方便、生產(chǎn)效率高。目前國內(nèi)已開始采用西門子840C數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)控凸輪磨床的制造或技術(shù)改造。凸輪軸對汽車而言是一個關(guān)鍵的基礎(chǔ)部件,它安裝于發(fā)動機內(nèi),控制氣缸的進氣和排氣,一個氣缸由一個進氣和一個排氣凸輪控制,廣泛應(yīng)用于汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機,如摩托車、汽車、火車、卡車等。每個凸輪軸是由若干個凸輪組成,如四缸發(fā)動機,一個凸輪軸由八個凸輪組成。
每個凸輪其外形為桃形,由基園和很多二次曲線,三次曲線及圓弧組成,其構(gòu)成的封閉曲線稱為天生曲線。天生曲線的線型誤差將直接影響發(fā)動機氣缸內(nèi)燃料燃燒質(zhì)量,進而影響發(fā)動機工作性能。
每個凸輪軸都要經(jīng)過對毛坯的車、銑、鉆、粗磨、精磨等二十多個工序才能完成。凸輪軸磨床就是完成凸輪軸zui后一個工序:粗磨、精磨凸輪軸上的每個凸輪。 這里以全數(shù)控凸輪軸磨床為例說明。磨床機械部分由機床身、工作臺、頭架、尾架、主軸砂輪、砂輪修造器、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、動平衡系統(tǒng)等部件組成。電氣部分由數(shù)控系統(tǒng)、模擬驅(qū)動系統(tǒng)、MARPOSS丈量儀、超聲波檢測儀等部件組成。
凸輪軸磨床的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)控成形。由于數(shù)控成形方式的不同,數(shù)控凸輪軸磨床有兩種型式。一種是極坐標(biāo)式:即工件轉(zhuǎn)動、砂輪架進賜與形成凸輪輪廓。這種方式控制算法比搖架式簡單些,輕易進步加工精度,但生產(chǎn)率較低。另一種是搖架式:即工件轉(zhuǎn)動、搖架擺動以形成凸輪輪廓。因搖架慣量比砂輪慣量小,故該方式生產(chǎn)率較高,但技術(shù)比較復(fù)雜??紤]到傳統(tǒng)的凸輪軸磨床都是搖架式,采用搖架式數(shù)控成形不僅生產(chǎn)率高,而且有利于傳統(tǒng)凸輪軸磨床的數(shù)控改造,故本數(shù)控系統(tǒng)采用搖架式數(shù)控成形。為保證凸輪加工的精度,工件轉(zhuǎn)動和搖架擺動之間采用強迫耦合技術(shù);搖架的角位移用光柵檢測反饋,再通過數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)進步輪廓控制精度。為保證生產(chǎn)率,工件的轉(zhuǎn)動和搖架的擺動采用交流或直流伺服電機。為降低本錢,工作臺的移動采用步進電機。
凸輪軸磨床的主機是對一臺普通凸輪軸磨床進行數(shù)控改造后形成的。該機床的數(shù)控改造主要有以下幾點。
1、頭架主軸的轉(zhuǎn)動由原來的兩級變速改為由交流變頻器控制的無級調(diào)速,以實現(xiàn)對凸輪軸的不等角速度控制。
2、拆掉原靠模機構(gòu),通過直流伺服電機、滾珠絲杠、杠桿機構(gòu)來帶動搖架擺動,以實現(xiàn)數(shù)控成形。
3、工作臺的移動原為手輪操縱,現(xiàn)改為步進電機驅(qū)動,以實現(xiàn)自動更換凸輪桃子。