【編者按】在曲軸精密外圓磨床中慈格，現(xiàn)代先進(jìn)的曲軸磨床集合了多種先進(jìn)的設(shè)計(jì)與工藝仍秤，不但提高了加工精度，而且大幅度提高了磨床的加工效率彼宠。本文以勇克磨床的加工方式為例鳄虱，進(jìn)行研究探討，總結(jié)了磨床的高效加工方法凭峡。

　　目前拙已，國(guó)際上主流的曲軸外圓高速磨床大多采用帶測(cè)頭自動(dòng)補(bǔ)償功能的CBN隨動(dòng)磨床，隨著CBN材料刀具的逐步使用以及加工邏輯的優(yōu)化與提升煤丧，曲軸高速磨削不再是夢(mèng)想枯誓，因此多種高速磨削的設(shè)計(jì)原理及邏輯結(jié)構(gòu)是值得深入學(xué)習(xí)和研究的。（參閱外圓磨床修理前的一些準(zhǔn)備工作 ）　　

　　現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)擺動(dòng)跟蹤磨床為曲軸的整體加工提供了多種解決方案裕唯。零件類型涵蓋了從單缸到12缸的所有曲軸品種五浊。根據(jù)加工方式和要求的產(chǎn)量，每一種型號(hào)的高速切削磨床都設(shè)計(jì)并安裝有各具特色的平臺(tái)和砂輪架扔摔。

　　現(xiàn)代先進(jìn)的擺動(dòng)跟蹤磨床能夠完成曲軸加工的幾乎各項(xiàng)磨削任務(wù)菲缕，可以在一次裝夾中完成主軸頸（圓柱形、凸面和凹面）和連桿軸頸（圓柱形晕竿、球面聂幅、凸面和凹面）磨削，也可以磨削經(jīng)過淬火的圓角百擒。另外资村，該種機(jī)床還可以在工藝上將其與其他種類的磨削工藝任意組合。根據(jù)機(jī)床類型的組合仍桌，借助高速切削機(jī)床可完成對(duì)定位軸頸、凸緣和曲軸小端軸頸的磨削导而〕腊龋　

　　為了更具體地介紹目前技術(shù)領(lǐng)先磨床的高速加工方式，本文將就高速切削磨床的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原理做出解答及闡述今艺。并通過與其他加工方式的對(duì)比韵丑，深入探討勇克磨床設(shè)計(jì)的奧秘。本文將以JUCRANK10-10作為研究的主要方向虚缎，逐一解讀高速磨床的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及原理撵彻。

　　1.老式曲軸主軸頸連桿頸加工工藝安排　　

　　在擺動(dòng)磨削工藝出現(xiàn)之前，曲軸連桿頸與主軸頸的加工通常分為兩個(gè)工序完成实牡，先采用中心孔定位進(jìn)行主軸頸的磨削陌僵，再利用已完成加工的主軸頸作為定位偏心基準(zhǔn)進(jìn)行連桿頸的磨削。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，磨床出現(xiàn)擺動(dòng)磨削方式碗短，曲軸連桿頸的加工工藝也隨之發(fā)生變化受葛，其定位以主軸頸中心為定位基準(zhǔn)，大幅度簡(jiǎn)化了設(shè)備的夾具結(jié)構(gòu)偎谁。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展总滩，隨動(dòng)磨床能夠完成主軸頸與連桿頸的所有加工。德國(guó)JUCRANK10-10磨床就是一款能實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成所有軸頸加工的隨動(dòng)磨床餐嗦◎蝻酰　　

　　2.高速切削磨床夾具結(jié)構(gòu)　　

　　現(xiàn)代磨床的夾具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了一次裝夾完成所有曲軸軸頸加工，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)擺脫了過去連桿頸及主軸頸分別加工的歷史残膜。高速磨削機(jī)床的夾具特點(diǎn)如下：　　

　「淅怠（1）尾座頂尖使用液壓缸加彈簧頂尖由于曲軸在滾壓時(shí)，每一件零件的伸長(zhǎng)率不同掸校，其長(zhǎng)度波動(dòng)誤差可達(dá)到0.4mm滤重，采用彈簧頂尖能有效避免由于來料長(zhǎng)度不一致造成的夾緊變形。

　′坦（2）罕見的卡爪彈性設(shè)計(jì)常見的浮動(dòng)卡盤通常在卡盤與主軸的連接部分采用彈性結(jié)構(gòu)鲫庆，而勇克設(shè)計(jì)的夾具通過卡爪的彈性設(shè)計(jì)，用最低的成本消除卡盤過定位矩沥，如圖所示掏榜。

　　（3）周密的夾具過程動(dòng)作設(shè)計(jì)為達(dá)到更高的加工精度咪干，夾具的動(dòng)作過程設(shè)計(jì)周密络兜。加工過程中夾具動(dòng)作過程為：頭架頂緊零件一端→尾架頂尖頂緊→卡盤夾緊→粗加工中心支架夾緊軸頸→夾緊中心支架→粗磨各軸頸→松開卡盤轉(zhuǎn)低壓夾緊壓力→以低壓壓力再次夾緊卡盤→松開中心支架；精磨中心支架基準(zhǔn)軸面→夾緊中心支架→完成其他軸頸精磨部翘∠跹担　　

　　兩處關(guān)鍵的夾具動(dòng)作造就了CBN高速切削磨床的與眾不同。以上動(dòng)作順序有兩處關(guān)鍵動(dòng)作：一是“松開卡盤轉(zhuǎn)低壓夾緊壓力”用兩段壓力進(jìn)行加工新思，有效地減少了由于夾緊力變形窖梁、粗加工后應(yīng)力釋放等造成的加工質(zhì)量問題，這種方式在車床加工中很常見夹囚，但在磨削加工中應(yīng)用很少纵刘；二是粗加工與精加工夾持的中心支架分別采用不同加工精度的基準(zhǔn)面，減少了由于中心支架夾緊面精度不好造成的加工零件質(zhì)量問題荸哟〖侔ィ　　

　　曲軸加工磨削質(zhì)量的保證　　

　　1.采用分段式磨削大幅度提高工作效率　　

　　（1）常用的磨削加工方式外圓磨削加工是最常見的磨削加工方式鞍历。它的磨削原理是采用徑向恒速進(jìn)給方式舵抹，粗加工結(jié)束后根據(jù)測(cè)頭反饋的加工余量切換不同的切削用量肪虎，直到測(cè)頭反饋加工合格后進(jìn)行修光、修圓掏父，每一個(gè)加工余階段給一個(gè)特定的切削用量羽嘉，整個(gè)加工過程X軸與C軸（零件轉(zhuǎn)動(dòng)軸）的動(dòng)作都是獨(dú)立按照規(guī)定好的速度進(jìn)行∨艉ィ　　

　》聪佟（2）分段磨削加工方式所謂的分段磨削方式是零件每轉(zhuǎn)一周砂輪去除固定的余量，X軸與C軸的動(dòng)作是相互關(guān)聯(lián)的脾飘，分段磨削方式粗磨時(shí)加工余量大聊浊，去除余量速度是恒速進(jìn)給的兩倍以上。以下為該磨床采用分段進(jìn)給的例子：　　

　　粗磨主軸頸加工方式為不用中心支架短连，本步驟加工斩缘，零件轉(zhuǎn)第一周去掉0.7mm余量，粗加工后留下0.08mm精加工余量根术∮玖ィ　　

　　分段加工方式的粗加工最大去除余量為0.7mm，如此大的余量采用傳統(tǒng)的氧化鋁砂輪難以實(shí)現(xiàn)涮侥，所以這樣的方式在基于CBN材質(zhì)砂輪的基礎(chǔ)上灭大，大幅度提升了加工效率。未來CBN砂輪分段磨削方式有代替車削粗加工的趨勢(shì)铐维〖碓螅　　

　　2.采用程序自動(dòng)控制的切削液供給系統(tǒng)確保加工質(zhì)量穩(wěn)定　　

　　一般切削液控制方式采用固定減壓閥進(jìn)行壓力控制，因此得到的切削液壓力級(jí)別有限嫁蛇，帶測(cè)量反饋磨床大多數(shù)采用兩級(jí)冷卻壓力锨并，高壓用于粗磨，低壓用于精磨睬棚。使用低冷卻壓力進(jìn)行精磨主要是考慮到高的冷卻壓力會(huì)有大振動(dòng)和沖擊力第煮，影響加工和測(cè)頭的測(cè)量。而高速切削磨床采用的無(wú)級(jí)冷卻壓力控制方式抑党，可以實(shí)現(xiàn)NC控制切削液壓力空盼，在不同的磨削階段采用相應(yīng)的壓力進(jìn)行加工，并實(shí)時(shí)進(jìn)行壓力反饋新荤，有效提升加工質(zhì)量的穩(wěn)定性√ɑ悖　　

　　3.不同軸頸的加工工藝　　

　　不同軸頸采用不同加工工藝苛骨，應(yīng)對(duì)加工過程中零件不同變形，提高軸頸加工精度苟呐⊙髦ィ　　

　　此前接觸的隨動(dòng)磨床遥局，對(duì)加工尺寸相同的軸頸往往采用相同的加工工藝，這樣的方式受到各部位零件剛性的影響肛精，從而造成加工的質(zhì)量不穩(wěn)定莽烫。為克服質(zhì)量提升的難關(guān)，高速切削磨床采用了更為有效的加工工藝設(shè)計(jì)炬山。對(duì)于不同軸頸位置采用不同的磨削方式汉渣，如：加工主軸頸2和主軸頸5時(shí)，由于中心支架與隨動(dòng)測(cè)頭有干涉匪从，加工時(shí)中心支架不能夠夾到軸頸2上支承赶匣，因此加工該軸頸時(shí)的工藝明顯不同于其他帶中心支架的軸頸。而加工第1和第4主軸頸橄妄，因這兩個(gè)軸頸靠近夾具卿怀，剛性好，所以采用3圈去除所有余量小赋×涂　　

　　隨動(dòng)測(cè)頭動(dòng)態(tài)監(jiān)控精確補(bǔ)償　　

　　磨床的精確補(bǔ)償讓曲軸的磨削質(zhì)量得以提升，而實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)償?shù)闹饕Τ紕t是該磨床采用了隨動(dòng)測(cè)頭對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量砍的，精確地反饋了工件加工狀態(tài)痹筛。而在隨動(dòng)測(cè)頭投入使用的基礎(chǔ)上，測(cè)頭自己的補(bǔ)償邏輯挨约，兩者的高密度配合味混，讓高速度、高精度的曲軸加工不再是理想诫惭∥涛　　

　　1.隨動(dòng)測(cè)頭測(cè)量原理　　

　　B和角度ɑ是已知的，由公式：sinɑ=R/（R+B）夕土，可以計(jì)算出半徑馆衔。　　

　　那么怨绣，經(jīng)過換算B=（R-sinɑR）/sinɑ角溃，B值是經(jīng)過MASTER校零后得來的。由此可見篮撑，當(dāng)測(cè)頭的測(cè)量值變大時(shí)（即測(cè)針向下移B值變大時(shí)）减细，所測(cè)量出的直徑偏大，反之則為小值电伐∏甏玻　　

　　2.測(cè)頭補(bǔ)償邏輯　　

　　現(xiàn)代先進(jìn)高速切削磨床采用的測(cè)頭補(bǔ)償邏輯，讓整個(gè)加工過程中的加工質(zhì)量得到了保證秆杰，同時(shí)為了保證監(jiān)控值的精密度脸榔，機(jī)床MARPOSS總共設(shè)有11個(gè)測(cè)量補(bǔ)償值蚊来，對(duì)每一個(gè)軸頸的加工尺寸進(jìn)行了監(jiān)控和反饋。設(shè)置9個(gè)測(cè)量項(xiàng)分別控制零件9個(gè)軸頸的精磨最終尺寸汗歧。

　　砂輪修整　　

　　砂輪修整質(zhì)量的好壞關(guān)系到磨床加工零件質(zhì)量的好壞逢君，因?yàn)镃BN涂層造價(jià)昂貴，其修整不能按普通砂輪一樣進(jìn)行大切削量的修整惶嗓，因此大部分先進(jìn)的CBN磨床都采用超聲波監(jiān)控蒲妹，微量修整的方式，每次的修整量為0.015mm审陌，可根據(jù)需求的零件形狀調(diào)整砂輪修整的形狀蚯垫，如：錐度、凹凸?fàn)畹取?/p>

　　砂輪與金剛輪經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)疤格，產(chǎn)生了超聲波咳碰，超聲波通過監(jiān)控，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制脈沖信號(hào)圾笨，從而控制了砂輪修整質(zhì)量教馆。修整砂輪的信號(hào)反饋及優(yōu)化涉及的砂輪修整邏輯讓砂輪修整更加精密準(zhǔn)確±薮铮　　

　　為了找到砂輪與金剛輪的接觸點(diǎn)土铺，過程中花了大量的時(shí)間進(jìn)行接近循環(huán)，為了實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)板鬓，現(xiàn)代磨床設(shè)計(jì)的修整程序中均設(shè)定了一個(gè)記憶點(diǎn)悲敷。當(dāng)?shù)谝淮涡拚拜喅晒螅拜喤c金剛輪接觸點(diǎn)會(huì)記錄在記憶參數(shù)中俭令，若下次再進(jìn)行修整后德，即可快速接近到該點(diǎn)，提高效率抄腔。同時(shí)為了防錯(cuò)瓢湃，如果在下次修整前修改過任何砂輪與金剛輪的參數(shù)，此記憶點(diǎn)中所記錄的偏置將清零赫蛇，修整從程序中設(shè)定的最遠(yuǎn)點(diǎn)開始接近绵患，這樣的程序設(shè)計(jì)為砂輪修整節(jié)約很多時(shí)間∶　　　

　　使用CBN砂輪進(jìn)行高速切削的現(xiàn)代磨床图瘾，無(wú)論從技術(shù)上，還是設(shè)計(jì)邏輯上都是磨床制造的重大突破泵躲。通過解析及研究不難發(fā)現(xiàn)匙久，新型磨床大膽采用的采樣技術(shù)及邏輯，讓高速切削磨床從眾多磨床生產(chǎn)模式中脫穎而出八泡，成為磨床技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)趾马。從夾具、控制邏輯到反饋信號(hào)的使用锚揍，讓整臺(tái)機(jī)床的功能更加的完整毁察，使運(yùn)行更精密、更高效防养∩腥荆　　

　　CBN高速磨削磨床所采用的設(shè)計(jì)理念及高新技術(shù)，跨越了曲軸軸頸兩次磨削的時(shí)代按辱，同時(shí)解決了曲軸加工高速切削的精度問題逗柴。正因?yàn)楝F(xiàn)代磨削的設(shè)計(jì)奧秘解決了目前曲軸加工的很多瓶頸問題，值得期待的是仍有很多更加高新的曲軸磨削技術(shù)等待挖掘顿肺，經(jīng)過對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)曲軸磨床的研究及解析戏溺，從中可以學(xué)到國(guó)外許多嶄新及高瞻性的設(shè)計(jì)理念，在給曲軸生產(chǎn)線帶來高效率屠尊、高質(zhì)量的同時(shí)旷祸，功能設(shè)計(jì)方面的技術(shù)值得國(guó)內(nèi)磨床制造商學(xué)習(xí)借鑒。

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