凸輪軸磨床是按加工要求預先編制程序,由控制系統發出數值信息指令對凸輪軸進行加工的磨床。采用數控兩軸插補聯動,對砂輪進給軸與工件回轉軸全閉環反饋控制,實現凸輪非圓型面的數控精密定位運動,*解決了傳統靠模式加工機床加工柔性差,靠模加工難,維護復雜的缺點。應用生產型數控磨床設計方法和數控非圓磨削技術實現凸輪型面數控聯動磨削,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控靠磨磨床、數控靠磨磨床、全數控磨床三大類。其中全數控磨床技術難度zui大,但其zui大的優點是磨削精度高、產品質量穩定、產品更換靈活方便、生產效率高。目前國內已開始采用西門子840C數控系統實現全數控凸輪磨床的制造或技術改造。凸輪軸對汽車而言是一個關鍵的基礎部件,它安裝于發動機內,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,廣泛應用于汽油發動機和柴油發動機,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動機氣缸內燃料燃燒質量,進而影響發動機工作性能。
每個凸輪軸都要經過對毛坯的車、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、冷卻系統、動平衡系統等部件組成。電氣部分由數控系統、模擬驅動系統、MARPOSS丈量儀、超聲波檢測儀等部件組成。
凸輪軸磨床的關鍵技術是數控成形。由于數控成形方式的不同,數控凸輪軸磨床有兩種型式。一種是極坐標式:即工件轉動、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,但生產率較低。另一種是搖架式:即工件轉動、搖架擺動以形成凸輪輪廓。因搖架慣量比砂輪慣量小,故該方式生產率較高,但技術比較復雜??紤]到傳統的凸輪軸磨床都是搖架式,采用搖架式數控成形不僅生產率高,而且有利于傳統凸輪軸磨床的數控改造,故本數控系統采用搖架式數控成形。為保證凸輪加工的精度,工件轉動和搖架擺動之間采用強迫耦合技術;搖架的角位移用光柵檢測反饋,再通過數字調節技術進步輪廓控制精度。為保證生產率,工件的轉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控改造后形成的。該機床的數控改造主要有以下幾點。
1、頭架主軸的轉動由原來的兩級變速改為由交流變頻器控制的無級調速,以實現對凸輪軸的不等角速度控制。
2、拆掉原靠模機構,通過直流伺服電機、滾珠絲杠、杠桿機構來帶動搖架擺動,以實現數控成形。
3、工作臺的移動原為手輪操縱,現改為步進電機驅動,以實現自動更換凸輪桃子。