為了更加經(jīng)濟和高效地磨削各種不同型號的曲軸坦冠，一家享有盛名的發(fā)動機制造廠家在不久前開始采用一種完全自動化的,柔性的加工島误即。借助集成的測量裝置和完善的夾具系統(tǒng)豹炊，再加上成熟的控制功能爵路，這種設備確保了快速和全自動的換夾和磨削過程中無遺漏的監(jiān)控以及質量安全姻粱。 ——康拉德 ? 穆克（碩士工程師讹唧，德國石魯荷湖地區(qū)的自由專業(yè)記者）

圖1：柔性的曲軸磨削: 完全自動化的柔性加工島，附帶有工件運輸研镀，監(jiān)控和無需人工介入的自動化換裝功能剃坦，從而實現(xiàn)了一個工件家族中不同曲軸類型的經(jīng)濟并高速的磨削。

    到目前為止焙檀，不同幾何尺寸和型號方案的曲軸都是在一個手動操作的單機上磨削到最終尺寸的绝电。裝夾和卸夾以及不同型號品種之間的換夾要求大量的時間和工作。再則辟瞄，自動化的監(jiān)控和百分之百的質量保證以及磨削過程的文件記錄都會分別要求巨大的外部時間投入默在。

更加柔性和高效的加工島

    今天，一個載重卡車發(fā)動機的制造商在磨削由球墨鑄鐵制成的2,3和4缸曲軸時坝给，已經(jīng)可以在一個完全自動化的跺诈，柔性的加工島上完成。埃爾溫?勇克機床制造廠作為項目總承包人魂奥，通過和發(fā)動機生產廠家的緊密合作菠剩，已經(jīng)設計、開發(fā)并將這樣一種目前為止“獨一無二的”設備付諸實現(xiàn)耻煤。

    和以前采用的曲軸磨削工作流程相比具壮，這種加工島具有很多的優(yōu)點：依賴其高效的生產率，僅兩臺互相鏈接的高速CNC磨床哈蝇， 每年就可以磨削接近100,000個曲軸棺妓。為了確保高度的生產效率，兩臺磨床的節(jié)拍時間經(jīng)過仔細地相互協(xié)調炮赦。

    在第一個加工工位上涧郊，一臺帶有CBN 砂輪的CNC 磨床Jumat5002/10 首先對主軸承進行磨削。高速磨床將曲軸安置于自己的兩個頂尖之間眼五。一個卡盤夾持住曲軸的大小頭妆艘，將曲軸放在工件主軸箱附近。磨削的余量大約為0.5mm看幼。

并行的測量過程縮短了加工時間

    可以向內擺動批旺、安裝在磨削主軸箱上的測量探測器負責檢測主軸承的直徑，這種設計使得測量裝置可以針對主軸承的不同直徑進行自動化的換裝缠染，從而提高了加工島內的柔性化程度猪玛。針對生產的高效性和較短加工時間的要求，勇克公司專門開發(fā)了并行測量方式骡梨。高速磨床首先以大約0.1mm的余量磨削主軸承直徑衩斋。這時，測量系統(tǒng)采集已經(jīng)磨削過的直徑尺寸數(shù)據(jù)。軟件通過對CBN砂輪的進刀量的精確控制來實現(xiàn)要磨削的主軸承直徑的最終尺寸瞎介。到目前為止和內置的測量方式相比碗厕，這個由勇克公司開發(fā)的將測量和進刀過程簡化的戰(zhàn)略僅僅需要兩個步驟，這樣就大大降低了高速磨削的加工時間融辈。

    在第二個加工工位上誓华，由一臺隨動往復行程磨床Jucrank 5002/50機型來磨削連桿軸承和止推軸承的止推面‰识祝可回轉的主軸頭實現(xiàn)了這種加工步驟的組合菇唇。這個主軸頭帶有兩片CBN砂輪。這種解決方案不僅減少了工具成本殉酬，而且也大大降低了定期更換砂輪所需的非生產性停機時間匪补。

圖2： 高速磨床: Jumat 5002/10 機型用于精密磨削2, 3 和 4缸曲軸上的主軸承

萬能、柔性化的工件裝夾系統(tǒng)

    當在第二個加工工位上進行磨削時烂翰，工件主軸箱和可運行的尾座利用專門設計的卡盤將曲軸夾持起來叉袍。降至最低的扭轉力可以確保工件主軸和尾座的同步驅動。一個專門開發(fā)的“自學功能”可以確保實現(xiàn)2 μm的圓整度精度要求和± 2.5 μm的直徑精度要求刽酱。在每一個磨削過程中，這個功能可以自動修正由外部因素引起的誤差瞧捌，比如變化的溫度棵里，工件的位置和劃分錯誤等。這個功能也省掉了在其它CNC控制系統(tǒng)中所要求的修正參數(shù)的手工采集和輸入工作姐呐。

圖3：安全穩(wěn)固的夾持：為了磨削主軸承殿怜，曲軸被夾持于頂尖之間并且借助于卡盤夾緊。

    為了確保對于橢圓度和連桿軸承直徑的高精度要求曙砂，勇克公司也專門研制了帶有測量收集器的測量系統(tǒng)头谜。這個測量系統(tǒng)被安置在砂輪旁邊的磨削主軸頭上。這樣鸠澈，該系統(tǒng)就可以像砂輪一樣做隨動往復運動并且可以對所有連桿軸承上的直徑進行測量柱告。在測量時，測量探頭擺動到要磨削的或者已經(jīng)磨削的每個連桿軸承的直徑上颖助。通過這個布局旋囤，使得柔性加工島可以根據(jù)帶有不同數(shù)量連桿軸承的曲軸進行自動的換夾。從前在磨削每個連桿軸承時對測量探測器的手動安裝和卸載的工作就被省略了戏筹。用于測量止推軸承寬度的測量系統(tǒng)被安裝在磨削工作臺上凯怕。因為曲軸的止推軸承總是處于相同的Z軸位置，在換夾時尾座被自動調整到縱向位置缓万。

根據(jù)按鍵進行工裝換夾

    柔性加工島的其他布局特征為保證在60秒內完成自動換夾提供了可能甩楷。曲軸需要磨削的主軸承直徑雖然相同，但是其連桿軸頸和主軸頸的數(shù)量以及連桿行程卻不盡相同。為此所要求的參數(shù)催锯，比如在第二個加工工位上砂輪的往復行程等滴练，都存儲在CNC控制系統(tǒng)中。在換夾時欠诊，這些參數(shù)被調用到一個中心控制臺上并且根據(jù)按鍵自動進行調整蛀漆。為了確保自動、迅速地換夾臣疑，勇克公司還對工件夾緊系統(tǒng)進行了優(yōu)化盔憨。從前對加緊卡盤的手動換夾被取消了。

    在第二個加工工位上磨削連桿軸承時不需要當前常用的中心架讯沈。曲軸被夾持在軸瓦卡盤內郁岩。該卡盤構成對曲軸足夠的支撐。全部的換夾工序缺狠，比如針對不同張緊長度的尾座方式问慎，都是以參數(shù)方式作為數(shù)據(jù)語句被存儲到控制系統(tǒng)中。按動中心操作臺上的按鍵挤茄，柔性加工島即可以自動地完成換夾流程如叼。

通過對毛坯的監(jiān)控，實現(xiàn)精確簡便的無故障運行

    為了確保與每個加工島的制備狀態(tài)相匹配的毛坯總是能夠無故障地被龍門上下料系統(tǒng)接收和輸送穷劈，本設備在接收工位設置了若干個傳感器笼恰。這些傳感器負責采集曲軸的幾何參數(shù)，從而能夠保證歇终，只有和相應設備的制備狀態(tài)匹配的曲軸才能夠被輸送社证。這個設計方案確保了生產過程的安全性，避免了停機時間并且預防了碰撞的可能性评凝。

    柔性加工島目前大多以每周六天车匪，每天開三班執(zhí)行工作，從而實現(xiàn)了高度有效的生產率潦号。人們可以摒棄掉從前六臺需要人工裝料和操作的常規(guī)磨床臼裂，取而代之的是全自動的工作流程，針對工件輸送和卸載工位設置的運輸系統(tǒng)中的工件保存區(qū)慨锅。借此袱族，加工過程可以在數(shù)小時內在無操作人員的情況下自動操作。用戶將這種柔性加工島作為自給自足的裙都，功能完善的成套設備投入使用渔舵。加工島的全部工作流程和所有功能組，包括其輔助設施咽皮，如油冷卻劑和與之相連的含油氣體抽吸機等劈遂，都可以通過勇克公司開發(fā)的軟件進行協(xié)調和監(jiān)控。

圖4：沒有中心架也能達到抗彎強度：該軸瓦卡盤可以針對不同型號工件進行換夾。如對該卡盤不進行手動操作疮炼，通過隨動往復運動對連桿軸承進行磨削時卡盤能夠將曲軸卡緊烁胳，并具有抗彎強度，從而無需再使用常規(guī)的中心架廷支。

承擔項目全方位的任務频鉴，以此獲得可靠性

    在一個中心控制臺上，操作人員通過程序選擇操作設備恋拍。當機器處于可能出現(xiàn)的停機狀態(tài)時垛孔，對所有集成構件的診斷提示都會被顯示出來。這個附加的功能有助于最大程度減少非生產性輔助時間和停機時間施敢，另外還可以更大程度地簡化曲軸加工的操作和監(jiān)控工作周荐。發(fā)動機生產廠家承認，采用這種設想周到的高科技加工島對不同型號曲軸進行的加工僵娃，具有未來前瞻性概作、高效率，充分柔性化和經(jīng)濟性默怨。

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