对于曲轴磨床加工这个事来说, 现在市面上那些主流的设备是能够将圆柱度做到0.5μm以内这样的水平的, 而且表面粗糙度能够稳定在Ra 0.2~0.4μm的这个范围。
但是仅仅去看来那些标称出来的参数是完整没有什么实际用处的, 因为在实际操作当中跑出来至后的那个精度高低到底是怎么样, 这个是跟很多具体的条件都是有着直接关联的, 这里面就包括砂轮修正的次数是多少、还有主轴跳动的情况究竟怎么样, 再一个就是温控系统是不是起作用了, 所有这些因素全都是紧紧挂钩在一起的, 缺一不可。
一台磨床在刚出厂的时候, 其标称精度数字是0.8μm, 但是这个设备如果到了生产线上实际去跑三个月, 它磨出来的曲轴主轴颈的尺寸可能会发生漂移, 漂移的结果可能就是1.2μm这样的情况, 在进行选型操作的时候, 大家必须得去看一看这个设备在同等工况条件下的实际加工表现究竟怎么样, 千万不能够被那些写在纸面上的数据给忽悠了。
这两样东西表面上看长得挺相似, 但是骨子里面完整是两个不一样的概念。普通的对外圆进行磨削的机器, 它加工的是直的轴或者是构造简单的阶梯状的轴, 工件只需要在上面装夹一次, 然后那个磨削的轮子沿着长度的方向走一遍就结束了。
而专门用来磨削曲轴的机器所面对的工件, 形状是完整不一样的, 这里面包含了曲柄销、主轴颈还有平衡重块, 各个部分的直径都不一样, 并且还存在角度的差别, 所以说二者有着本质的区别。
这也就是说, 曲轴磨床必须要具备多轴联动的能力, 至少需要三个轴来进行协调一致的同步运动, 当工件进行旋转操作的同时, 砂轮必须在径向和轴向这两个方向上同时执行进给动作, 普通的用来磨削外圆的磨床只要两个轴就足够了, 但是用于加工曲轴的磨床如果缺少任何一个轴的话, 都是无法磨削出符合质量标准的曲柄销的圆角过渡部分的。
另外, 曲轴磨床的夹具和顶针系统的复杂度, 是普通磨床的3~5倍, 这是因为需要保证在曲轴的整个磨削过程中, 不产生二次定位误差。
曲轴磨床的磨削精准度到底行不行, 百分之七十的功夫其实是下在砂轮修整这个环节上面的。那种用来修整砂轮的金刚笔, 它的直径通常是在六毫米到十二毫米之间的范围里头进行选择的。
一次修整过程所消耗的砂轮量是多少, 这件事情会直接决定后面从三十个到八十个工件之间的一致性能不能达到标准像那些比较高端的曲轴磨床设备呢? 它们配备的是那种在线的超声测距技术以及反馈机制所组成的自动修整系统。
通过这样的一套系统, 至终把修整过程的重复定位精度做到了2μm这个水平。那些比较低的端的设备, 它们还得靠着操作工人用手拿着扳手去做修理这个活儿, 至于重复性的精度能有多少, 撑死了也就只能在5到8微米那里头停着, 这已经是到达顶点了。
曲轴磨床主轴的径向跳动标准是被要求控制在1微米以内的。热变形这个情况是比较棘手的, 当主轴每旋转2000转的时候, 温度的上升幅度大概是0.3到0.5摄氏度, 这会导致对应的轴系产生大约3到5微米的伸长量。
如果一台曲轴磨床没有任何的热补偿功能, 那么在早上开机加工的情况和下午开机加工的情况之下, 至终生产出来的零件尺寸出现4微米的差异是一件很平常的事情。
如今那些性能良好的先进设备, 几乎全都配备了基于温度模型的热误差实时补偿这一项功能环节, 从而可以使得由温度变化所引起的那些几何形态上的偏差数值, 被成功地压低到了1μm这个具体的界限值以内之中。
乘用车发动机制造领域的生产厂家里, 曲轴这种零件的单根长度通常在四百到六百毫米这样的范围里面, 主轴颈的直径规格一般在四十八毫米到七十二毫米之间分布, 按照每天磨削两百根到五百根这样数量的作业节奏来看, 在这种工况背景下, 专门的曲轴打磨机器设备必须要是能够实现自动化的上料和下料处理功能才行, 而且更换生产型号的操作时间需要被严格控制在十五分钟的限度以内, 同时单根零件的打磨加工周期也需要保持在五到八分钟这一区间范围之中。
船舶柴油机厂的情况完整是反过来的。一根船用的曲轴, 它的长度能达到3米到8米, 重量有十几吨重, 主轴颈的尺寸是从直径200毫米到400毫米, 一年下来大概只磨个十几根而已。像这种应用场景所要求的那个东西, 并不是什么生产节拍, 而是那种大行程、大扭矩的粗磨能力。
它的一次径向磨削余量能到0.3毫米到0.5毫米, 砂轮的直径必须得上到400毫米以上才行。虽然这两套设备在外来都被称之为曲轴磨床, 但它们在设计层面的底层逻辑方面, 其实是呈现出一种完整不同的、甚至是相反的状态的。
千万不要一开口就询问这台设备的精度具体是多少, 而是要先把工件的重量、长度、日产量情况, 以及所允许的磨削余量和表面粗糙度的下限这些条件全部都弄清楚, 接着去核查设备的有效加工长度有没有比你至长的那个工件多出五十毫米以上, 并且主轴功率是否能够在对应的余量下运行到所需要的转速, 做完这些检查工作之后, 至后才涉及到对精度的确认。
在关于曲轴磨床的参数说明表中, 能够罗列出的内容是无穷无尽的, 但是真正能够在竞争之中拉开差距的核心指标, 是在长时间连续进行生产的实际工作状态下,机床对于加工精度所保持的稳定程度。
当采购方去向设备的提供商寻求相关证明资料的时候, 所期望获取的具体目标并不是一份用于展示性能的优秀样件, 而是要求对方提供在实际操作中连续完成一百根以上工件的研磨之后, 所测量得到的尺寸过程能力指数即Cpk的相关数据统计结果。
如果一台曲轴磨床所具备的尺寸过程能力指数Cpk数值无法达到一点三三以上的标准, 那么就绝对不应该将其部署应用于需要进行大规模量产的作业生产线之上。
