Шлифовальный аппарат коленчатого вала

Шлифовка коленчатого вала Это сложно, потому что шатунные шейки не вращаются вокруг главной центральной линии коленчатого вала, а вращаются вокруг него по постоянно смещающейся эксцентриковой траектории, что означает, что шлифовальный круг должен отслеживать движущуюся цель, а не фиксированную круглую поверхность. Станок для шлифования коленчатого вала с ЧПУ решает эту проблему с помощью синхронизированного управления осями, которое пересчитывает положение колеса тысячи раз за оборот, а также контролирует риск отклонения, создаваемый длинным, тяжелым и неравномерно нагруженным валом. В разделах ниже объясняется, почему этот процесс является уникальным, как машина отслеживает шейки эксцентриков, для каких типов коленчатых валов требуется специальное оборудование и как выбрать правильную машину.

Почему шлифовка коленвала так сложна

В отличие от простого вала, коленчатый вал имеет несколько шеек пальцев, смещенных от главной оси вращения на фиксированное эксцентриковое расстояние, по одному на каждый цилиндр, обслуживаемый двигателем или компрессором. Когда коленчатый вал вращается вокруг центральной линии своей основной шейки во время шлифования, каждая шейка пальца движется по круговой орбите вокруг этой центральной линии, а не остается на месте. В патенте, описывающем методы шлифования шатунной шейки, отмечается, что шлифовальная часть круга фактически движется по эллиптической орбите относительно шейки во время одного оборота коленчатого вала, что означает, что условия шлифования, такие как нагрузка на круг и скорость контакта, постоянно изменяются на протяжении всего цикла.

Это создает несколько проблем с рецептурой, которых нет при стандартном круглом шлифовании.

• Постоянно меняющаяся геометрия контактов. Колесо должно двигаться радиально в соответствии с углом поворота коленчатого вала, чтобы продолжать отслеживать поверхность вращающегося пальца, а не удерживать фиксированное положение.
• Переменная устойчивость к шлифовке. Исследования механики шлифования шатунной шейки показали, что сопротивление шлифованию действует в том же направлении, что и движение пальца в некоторых точках вращения, и в противоположном направлении в других, что создает колебания нагрузки, которые могут повлиять на точность, если их не компенсировать.
• Длинные, тонкие, неравномерно нагруженные валы. Коленчатые валы часто длиннее своего диаметра и имеют неравномерное распределение массы от противовесов, что делает их склонными к прогибу под действием шлифовальной силы и собственного веса.
• Несколько критических поверхностей на одной детали. Главные шейки, шейки пальцев и иногда упорные поверхности должны быть точно отшлифованы относительно друг друга на одной и той же детали.
• Высокие последствия ошибки. Коленчатый вал, выходящий за пределы допуска, может вызвать вибрацию, износ подшипников или выход из строя двигателя, поэтому допустимая погрешность чрезвычайно мала по сравнению с размером и массой детали.

Эти факторы объясняют, почему для шлифования коленчатого вала требуются специально разработанные станки, а не стандартный цилиндрический шлифовальный станок, приспособленный для этой работы.

Как шлифовальные станки с ЧПУ для коленчатого вала полируют шейки эксцентрикового пальца

Для шлифования шейки пальца, которая вращается вокруг главной центральной линии, шлифовальный станок коленчатого вала с ЧПУ координирует две оси в реальном времени: ось C, которая вращает коленчатый вал, и ось X, которая перемещает каретку шлифовального круга радиально внутрь и наружу. Академическое исследование шлифования шейки коленчатого вала, опубликованное в рецензируемом журнале Sensors, описывает это как колебательное шлифование, при котором коленчатый вал приводится в движение по оси C вокруг центра главной шейки, в то время как шейки шейки коленчатого вала вращаются вокруг того же центра, а шлифовальный круг выполняет возвратно-поступательное движение вдоль оси X, следуя за пальцем.

Согласно тому же исследованию, практическая точность позиционирования как оси C, так и оси X должна точно соответствовать теоретическим уравнениям управления движением, чтобы в результате получился настоящий круглый профиль шейки пальца, поскольку любое отклонение между заданным и фактическим положением оси вносит ошибку контура непосредственно на поверхность земли. Вот почему в станках для шлифовки коленчатых валов используются энкодеры с высоким разрешением и тщательно настроенное сервоуправление, а не более простые системы позиционирования, имеющиеся в стандартных шлифовальных станках по внешнему диаметру.

Для каких типов коленчатых валов требуются специализированные шлифовальные станки

Не все коленчатые валы представляют собой одинаковую задачу шлифования, а технические характеристики станка значительно различаются в зависимости от размера, веса и конфигурации коленчатого вала. В таблице ниже представлены общие категории и особенности их измельчения.

Тяжелые коленчатые валы представляют собой особую инженерную проблему. В патенте на шлифовальный станок, посвященном шлифовке пальцев на тяжелых коленчатых валах, поясняется, что прогиб становится серьезной проблемой, когда коленчатый вал превышает определенную длину и вес, и описывается устройство разгрузки, которое прикладывает постоянную противодействующую силу к коленчатому валу во время шлифования специально для управления этим отклонением без прикрепления дополнительных деталей к самому валу. Это иллюстрирует, почему мощные шлифовальные станки для коленчатых валов имеют специальные системы поддержки и разгрузки, которые обычно не нужны машинам автомобильного масштаба.

Как избежать прогиба и обеспечить точность при шлифовании коленчатого вала?

Прогиб является одним из наиболее распространенных источников ошибок при шлифовании коленчатого вала, поскольку вал поддерживается только на концах или на промежуточных люнетах, а шлифовальная сила прикладывается не от центра. Следующие методы и функции машины непосредственно решают эту проблему.

1. Устойчивые люнеты и опоры. Регулируемые люнеты, расположенные рядом со шлифуемым штифтом, уменьшают неподдерживаемый размах коленчатого вала и ограничивают отклонение под действием силы резания.
2. Системы противовеса или помощи. На тяжелых коленчатых валах механические разгрузочные устройства применяют противодействующую силу, чтобы компенсировать собственный вес вала, предотвращая провисание, которое в противном случае могло бы деформировать шлифовальную шейку.
3. Оптимизированная последовательность шлифования. Шлифование шеек в запланированном порядке, а не последовательно по валу, может сбалансировать силы и уменьшить совокупное отклонение по мере удаления материала.
4. Контролируемая скорость подачи. Более легкие и частые проходы вблизи окончательного размера уменьшают пиковую силу шлифования по сравнению с одиночным тяжелым резом, уменьшая мгновенное отклонение.
5. Жесткая станина и передняя бабка. Тяжелая, хорошо демпфированная конструкция машины противостоит собственному прогибу под нагрузкой, который усугубляется любым прогибом вала, если сама машина недостаточно жесткая.
6. Точность движения в реальном времени. Поскольку шлифование шейки пальца зависит от точной координации осей C и X, настройка сервопривода и разрешение энкодера напрямую влияют на то, соответствует ли заданная траектория инструмента фактическому профилю грунта.
7. Термоконтроль. Поток охлаждающей жидкости и постоянные условия окружающей среды ограничивают тепловое расширение длинного корпуса коленчатого вала, что в противном случае привело бы к смещению положения шейки в середине цикла.

Решение проблемы отклонения редко является единственным решением. Обычно для этого требуется правильное сочетание жесткости станка, опоры заготовки и последовательности шлифования, соответствующей длине и распределению массы конкретного коленчатого вала.

Как правильно выбрать станок для шлифования коленчатого вала с ЧПУ

Выбор Шлифовальный станок коленчатого вала должны основываться на размере, весе и профиле допусков коленчатых валов, которые вы планируете производить, а не только на самой большой детали в вашем текущем портфеле заказов. Учитывайте следующие факторы.

• Максимальная длина и поворот коленчатого вала. Убедитесь, что длина станины и диаметр поворота соответствуют ожидаемому наибольшему коленчатому валу с запасом на будущий рост детали.
• Поддерживаемое количество штифтов и основных журналов. Убедитесь, что элементы управления по осям C и X могут управлять количеством шеек коленчатого вала и конфигурацией хода без чрезмерного времени цикла.
• Особенности управления прогибами. При использовании более длинных или тяжелых коленчатых валов проверьте, имеются ли на станке люнеты, системы разгрузки или другие опоры, предназначенные для предотвращения провисания во время шлифования.
• Разрешение сервопривода и энкодера. Управление движением с более высоким разрешением напрямую улучшает округлость шейки пальца, поскольку позиционирование оси должно точно соответствовать теоретическому уравнению орбиты.
• Колесо и система правки. Убедитесь, что размер, тип колеса и автоматический цикл правки соответствуют диаметру шейки и чистоте поверхности, которые требуются вашим коленчатым валам.
• Объем производства и потребности в переналадке. Предприятия с большим ассортиментом и небольшими объемами получают выгоду от гибкого программирования ЧПУ для различных конфигураций хода, в то время как специализированные производственные линии могут отдавать предпочтение оптимизированным фиксированным циклам.
• Поддержка и обучение производителя. Шлифовальные станки для коленчатых валов — это сложные машины, поэтому постоянный доступ к запасным частям, поддержка в калибровке и обучение операторов имеют значение на протяжении всего срока службы оборудования.

Наша компания производит прецизионное шлифовальное оборудование на территории площадью 35 000 квадратных метров и площадью зданий 32 000 квадратных метров, объединяя специализированную базу по производству станков с базой по производству гидравлических деталей. В ассортимент нашей продукции входят обычные круглошлифовальные станки и станки с ЧПУ, торцевые круглошлифовальные станки с ЧПУ, автоматические загрузочно-разгрузочные станки с ЧПУ и торцевые круглошлифовальные станки, композитные шлифовальные станки, а также высокоточные обычные круглошлифовальные станки с ЧПУ. Если коленчатый вал или другой специализированный компонент клиента выходит за рамки стандартных спецификаций каталога, наша команда инженеров также разрабатывает нестандартные специальные шлифовальные станки и обеспечивает вспомогательные технологии, программное обеспечение, обучение и интеграцию автоматизации.

Наша компания имеет сертификат системы качества ISO9001-2015 и сертификат безопасности CE и была признана национальным высокотехнологичным предприятием. В 2021 году мы были признаны специализированным и новым малым и средним предприятием в провинции Чжэцзян. Имея сертификаты для самостоятельного экспорта, наша продукция в настоящее время поставляется в более чем 20 стран, включая США, Германию, Японию и рынки Юго-Восточной Азии, что основано на давней приверженности качеству прежде всего, репутации прежде всего и обслуживанию прежде всего.