上海機(jī)床廠有限公司王 瑞　汪學(xué)棟　何 楠

大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床的研發(fā)和應(yīng)用

上海機(jī)床廠有限公司王 瑞汪學(xué)棟何 楠

一、概述

隨著我國船舶、汽車等工業(yè)的發(fā)展，各種發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)量越來越大，質(zhì)量要求也越來越高。曲軸是汽車發(fā)動機(jī)和船舶、機(jī)車等內(nèi)燃機(jī)上的關(guān)鍵零件，需求量大，要求的加工精度高。加工精度對發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的性能起決定性作用。傳統(tǒng)的曲軸連桿頸磨削常采用偏心裝夾法：用偏心夾具裝夾曲軸，使曲軸繞連桿頸中心線旋轉(zhuǎn)來磨削連桿頸。雖然偏心裝夾方法易于實(shí)現(xiàn)，但在磨削不同類型的曲軸時(shí)，需對偏心夾具分度頭進(jìn)行調(diào)整或更換偏心夾具。這種調(diào)整過程比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響加工效率和機(jī)床的加工柔性且調(diào)整的重復(fù)精度也很難得到保證。

切點(diǎn)跟蹤磨削技術(shù)是一種通過工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和砂輪橫向進(jìn)給的聯(lián)動控制來實(shí)現(xiàn)軸頸的偏心磨削以及非圓表面加工的新型磨削技術(shù)。它作為曲軸連桿頸高效高精度的磨削方法，一經(jīng)出現(xiàn)，就立刻引起國內(nèi)外眾多科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。目前，在大型曲軸切點(diǎn)跟蹤數(shù)控磨床研發(fā)方面，能夠代表國際制造技術(shù)前沿的典型產(chǎn)品主要有：德國NAXOS-UNION的PMS465、美國LANDIS的LT3、捷克TOS的BK140。它們壟斷了大部分市場。近年來，國內(nèi)也針對切點(diǎn)跟蹤磨削技術(shù)開展了一定的探索與實(shí)踐。其中，上海機(jī)床廠、北京第二機(jī)床廠、上海交通大學(xué)、上海大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、湖南大學(xué)等各自在不同領(lǐng)域做了一定探索。但對于切點(diǎn)跟蹤磨削產(chǎn)品方面除了上海機(jī)床廠、北京第二機(jī)床廠以及湖南大學(xué)海捷公司開發(fā)的切點(diǎn)跟蹤磨床外，國內(nèi)其他機(jī)構(gòu)均沒有切點(diǎn)跟蹤磨床產(chǎn)品推出。但在大型曲軸加工方面，沒有公司有產(chǎn)品產(chǎn)出投入市場。為了扭轉(zhuǎn)這樣的局面，需要加快我國大型曲軸高精加工裝備的研制，突破我國大型曲軸制造瓶頸。上海機(jī)床廠有限公司申請了國家科技重大專項(xiàng)課題——“大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床”就是針對船舶曲軸、機(jī)車曲軸等制造企業(yè)大型曲軸的磨削加工的需求設(shè)計(jì)開發(fā)的。

通過構(gòu)建關(guān)鍵部件的試驗(yàn)臺以及對大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床總體構(gòu)型設(shè)計(jì)優(yōu)化與動態(tài)性能分析、大型曲軸磨削過程中隨動剛性支撐與多軸同步驅(qū)動、砂輪架驅(qū)動系統(tǒng)的隨動特性及其控制方法、切點(diǎn)跟蹤磨削工藝與精度控制、在線測試系統(tǒng)與切點(diǎn)跟蹤磨削控制軟件開發(fā)、大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床的制造裝配與系統(tǒng)測試和曲軸磨削的精度穩(wěn)定性和曲軸磨床的整機(jī)可靠性等核心研究任務(wù)的攻關(guān)，上海機(jī)床廠有限公司完成了MK8280/SD-H數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床的設(shè)計(jì)與制造。這一方面改善了采用國產(chǎn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)磨床進(jìn)行加工時(shí)加工效率低、精度穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，另一方面打破了船舶曲軸和機(jī)車曲軸相關(guān)行業(yè)所需大型、高精度、高性能曲軸依賴進(jìn)口或采用十分昂貴的進(jìn)口機(jī)床加工而導(dǎo)致的對大型切點(diǎn)跟蹤數(shù)控曲軸磨床的壟斷和制約，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白，提升了我國高檔數(shù)控機(jī)床的競爭力。在大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床設(shè)計(jì)、大型曲軸磨削工藝以及精密測量與測試等方面，上海機(jī)床廠有限公司獲得了國家發(fā)明專利3項(xiàng)和實(shí)用新型專利1項(xiàng)權(quán)，完成了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“砂輪架移動式 數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床”的編制。MK8280/SD-H數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床在2012年（第十四屆）中國國際工業(yè)博覽會上出展，取得了良好的反響，大大提升我國曲軸生產(chǎn)的技術(shù)水平，具有廣闊的市場前景。目前該機(jī)床已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的示范性應(yīng)用，可磨削加工各類型大型曲軸。圖1為MK8280/SD-H數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床外觀圖。

圖1　MK8280/SD-H數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床外觀圖

二、產(chǎn)品性能介紹

MK8280/SD-H數(shù)控機(jī)床能在一次裝夾下實(shí)現(xiàn)曲軸的主軸頸和連桿頸的外圓磨削。一方面，在工件回轉(zhuǎn)的過程中砂輪需要以高動態(tài)響應(yīng)特性隨動進(jìn)給磨削；另一方面，在重型曲軸磨削過程中，還要保證頭架與尾架的驅(qū)動同步，并基于高精度的伺服托架技術(shù)，減少工件撓曲變形，實(shí)現(xiàn)高精度磨削。

為了確保機(jī)床的加工精度和提高工作的安全性，開發(fā)了專利技術(shù)的頭尾架的高精度驅(qū)動和可靠定位裝置（ZL201010597617.8），形成了頭尾架同步驅(qū)動技術(shù)。運(yùn)用含有TRAILON、 TRAILOF指令的程序，利用高精度回轉(zhuǎn)編碼器閉環(huán)控制頭架和尾架所在的力矩電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了頭尾架的數(shù)控軸C1和C2的同步。為了提高曲軸磨削過程中工件的剛度，開發(fā)了具有專利技術(shù)的可對曲軸主軸頸進(jìn)行隨動支撐的裝置（ZL201020671048.2），采用伺服電機(jī)控制兩點(diǎn)式支承中心架的垂直和水平的支承頭，確保了在磨削過程中使工件的回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床的回轉(zhuǎn)中心保持一致，提高了加工精度，也有利于曲軸磨削時(shí)的托持穩(wěn)定。為了很好地滿足曲軸磨削加工，開發(fā)了具有專利技術(shù)的曲軸測量方法和速度控制方法（ZL201110055011.6、ZL201110058262.X）。

主要技術(shù)指標(biāo)為：磨削回轉(zhuǎn)直徑Φ1000mm；最大工件長度8000mm；砂輪線速度125m/s；磨削軸頸圓度≤0.010mm；圓柱度≤0.013mm；外圓表面粗糙度Ra≤0.32μm；砂輪直徑＞1600mm。該磨床突破了大型曲軸切點(diǎn)跟蹤數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì)方法與性能保證技術(shù)、曲軸變速回轉(zhuǎn)驅(qū)動磨削工藝方法、高隨動特性的砂輪架驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)、磨削過程中的隨動支撐技術(shù)以及曲軸尺寸、位置與變形量的在線檢測與控制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了以Fenar L 專用曲軸在線測量裝置為核心，由Marposs 測量軟件及機(jī)床自動控制的在線測量與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)。

由表1和表2可見，本公司所開發(fā)的大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床，在磨床功能、曲軸規(guī)格尺寸、磨削加工質(zhì)量等主要指標(biāo)方面，達(dá)到了上述三個(gè)國際前沿產(chǎn)品的技術(shù)水平。

表1　技術(shù)指標(biāo)對照

表2　主要功能及部件對照

為滿足高效率、高精度、操作方便，在研發(fā)數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床時(shí)，采取了以下幾個(gè)主要措施：

①前、后床身采用分離結(jié)構(gòu)。移動式砂輪架置于后床身上，提升了機(jī)電系統(tǒng)的動態(tài)性能。

②頭尾架采用了靜壓軸承技術(shù)和體殼分層技術(shù)。靜壓軸承主軸柔性好，便于調(diào)整；體殼分層，有利于工件的安裝調(diào)整。

③中心架采用了伺服電機(jī)控制。伺服中心架可在隨動磨削中有效地支承其曲軸，提高磨削加工的精度。

三、關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用情況

船用大型曲軸切點(diǎn)跟蹤數(shù)控磨床的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩大方面：

一方面，船用曲軸重量大、跨距長、多軸段、多相位、軸段尺寸與輪廓精度要求高，為磨床設(shè)計(jì)帶來三個(gè)方面的特殊要求：①大型曲軸磨床長度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用高性能的導(dǎo)軌和主軸系統(tǒng)；②需要對曲軸定位尺寸、軸頸尺寸、撓曲變形進(jìn)行在線檢測與誤差補(bǔ)償；③在磨削過程中需要用伺服托架對曲軸的主軸頸進(jìn)行隨動支撐。

另一方面，采用切點(diǎn)跟蹤磨削工藝，可以避免傳統(tǒng)磨削中使用專用的分度與偏心夾具多次定位，減少定位誤差和調(diào)整工時(shí)，降低勞動強(qiáng)度，但是由于砂輪架在切點(diǎn)跟蹤磨削過程中的隨動要求，同時(shí)帶來三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：①要求砂輪架具備高動態(tài)隨動響應(yīng)特性；②要求砂輪架與曲軸回轉(zhuǎn)驅(qū)動軸進(jìn)行數(shù)控聯(lián)動，增加了砂輪架的運(yùn)動維數(shù)，也提高了對整機(jī)動力學(xué)性能的要求；③切點(diǎn)跟蹤磨削由于磨削去除率隨著砂輪架-工件相對位置的變化而變化，使磨削力的大小和方向具有時(shí)變性，從而影響磨削溫度和磨削工件表面完整性，因此需要開發(fā)大型曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削工藝數(shù)據(jù)庫并建立專家系統(tǒng)，為切點(diǎn)跟蹤磨削過程的參數(shù)控制提供依據(jù)。

1.大型曲軸磨床總體構(gòu)型設(shè)計(jì)優(yōu)化與動態(tài)性能分析

（1）概要

船舶曲軸重量大、跨距長的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，切點(diǎn)跟蹤磨削過程的工藝復(fù)雜性和高柔性以及曲軸高精度磨削質(zhì)量要求等，決定了船舶曲軸磨床具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整體動態(tài)性能要求高等特點(diǎn)。本課題將按照機(jī)床的整體性能與技術(shù)指標(biāo)要求，進(jìn)行機(jī)床主要部件的功能分解，確定部件間連接與支撐方式，砂輪架、頭架和尾架等關(guān)鍵部件的技術(shù)指標(biāo)，為開展大型曲軸磨床整機(jī)與關(guān)鍵功能部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，從而確定船舶曲軸磨床的整體布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；趧恿W(xué)分析與數(shù)字化仿真，對大型曲軸切點(diǎn)跟蹤數(shù)控磨床的動態(tài)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。建立曲軸磨床整機(jī)的動力學(xué)模型，通過研究磨床的固有振動特性，確定曲軸磨床結(jié)構(gòu)中的剛度薄弱環(huán)節(jié)；同時(shí)，根據(jù)大型曲軸類典型零件磨削加工工藝需求，綜合考慮磨削效率、磨削精度和制造成本，對大型曲軸磨床整體布局和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于篇幅原因，本文重點(diǎn)介紹裝在砂輪架體殼上的大跨度懸臂測量裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與動態(tài)性能分析。

MARPOSS FENAR-L在線量儀，其支架安裝在砂輪架體殼上，通過一個(gè)特殊的旋轉(zhuǎn)臂設(shè)計(jì)自動轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出，測量頭可以跟隨連桿頸旋轉(zhuǎn)移動而移動。測量裝置結(jié)構(gòu)為大跨度懸臂結(jié)構(gòu)，需要對其動態(tài)性能進(jìn)行分析，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證穩(wěn)定測試。 圖2為原測量懸臂裝置三維模型圖，圖3為原測量懸臂裝置有限元分析模型及伸展?fàn)顟B(tài)靜力學(xué)分析結(jié)構(gòu)變形云圖。

圖2　原測量懸臂裝置三維模型圖

圖3　原測量懸臂裝置有限元分析模型及伸展?fàn)顟B(tài)靜力學(xué)分析結(jié)構(gòu)變形云圖

分析發(fā)現(xiàn)原方案關(guān)鍵點(diǎn)變形過大，為了提高結(jié)構(gòu)剛度，對測量裝置多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，分析支架高度及結(jié)構(gòu)對變形、重量等的影響，最終確定了測量裝置的優(yōu)化方案，并通過了驗(yàn)證。圖4為最終測量懸臂裝置三維圖。

圖4　最終測量懸臂裝置三維圖

（2）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及特點(diǎn)

設(shè)計(jì)方面：通過試驗(yàn)研究、數(shù)字仿真、性能衰變控制，保證磨床的精度穩(wěn)定性和整機(jī)可靠性。重點(diǎn)開展數(shù)字化設(shè)計(jì)與動力學(xué)性能仿真、基于試驗(yàn)臺測試數(shù)據(jù)分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件性能衰變規(guī)律與精度穩(wěn)定性控制方法研究。

制造方面：通過材料性能檢測分析、結(jié)構(gòu)件的性能檢測、運(yùn)動副配合面性能匹配，形成產(chǎn)品制造質(zhì)量檢測規(guī)范。通過結(jié)合面接觸剛度控制、運(yùn)動軸相對位置檢測、關(guān)鍵部件運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，形成磨床裝配工藝規(guī)范。

測控方面：利用驅(qū)動力、磨削力、支撐力、溫度場等物理量以及尺寸、位置和變形等幾何量在線測量數(shù)據(jù)，通過誤差分離與補(bǔ)償、多軸聯(lián)動控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度的穩(wěn)定與可靠。

（1）當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)定子繞組單相接地故障時(shí)，需要對其進(jìn)行深入的分析，如果發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)接地電容電流≥5A時(shí)，需要裝設(shè)動作于跳閘的零序電流保護(hù)；反之接地電容電流＜5A時(shí)，需要裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)。由于發(fā)電機(jī)外殼都是接地的，定子繞組絕緣破壞引起的單相接地故障出現(xiàn)的頻率較高，基于此發(fā)電機(jī)容量在100MW以上的，往往應(yīng)該轉(zhuǎn)設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)。

系統(tǒng)集成：通過大型船用曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削工藝規(guī)范構(gòu)建、整機(jī)動態(tài)性能測試、機(jī)床性能衰變監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)、加工工藝參數(shù)以及運(yùn)動控制參數(shù)的優(yōu)化。

圖5　整機(jī)三維模型

2. 大型曲軸磨削過程中隨動剛性支撐與多軸同步驅(qū)動

（1）概要

為了提高曲軸磨削時(shí)的工作剛度，開發(fā)了在磨削過程中可對曲軸主軸頸進(jìn)行隨動支撐的裝置，如圖6所示。該中心架為兩點(diǎn)式支承中心架，垂直和水平支承頭均采用伺服電機(jī)控制，使其能使用于不同軸頸的曲軸，保證曲軸磨削時(shí)的托持穩(wěn)定，在磨削過程中使工件的回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床的回轉(zhuǎn)中心始終保持一致，提高加工精度。

圖6　隨動支承中心架

該技術(shù)已獲得了國家實(shí)用新型專利授權(quán)，其名稱為“曲軸加工隨動支撐裝置”（專利號ZL201020671048.2）。

為了確保機(jī)床的加工精度和提高工作的安全性，開發(fā)了頭尾架的高精度驅(qū)動和可靠定位裝置（如圖7所示），形成了頭尾架同步驅(qū)動技術(shù)。

圖7　頭尾架結(jié)構(gòu)

頭架為旋轉(zhuǎn)軸C1，尾架為旋轉(zhuǎn)軸C2，均為數(shù)控軸，運(yùn)用含有TRAILON、 TRAILOF指令的程序?qū)崿F(xiàn)頭尾架的同步運(yùn)動。相關(guān)技術(shù)獲得國家發(fā)明專利，專利名稱“機(jī)床頭和尾架精密驅(qū)動定位裝置”（專利號ZL201010597617.8）。

（2）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及特點(diǎn)

為了防止曲軸產(chǎn)生撓曲變形導(dǎo)致各檔連桿頸相位角位置誤差。頭尾架采用力矩電機(jī)驅(qū)動，嵌裝高精度回轉(zhuǎn)編碼器，結(jié)合靜壓主軸支撐與高精度角度編碼器監(jiān)測，通過數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)頭尾架的同步運(yùn)動，達(dá)到了角秒級的同步精度。

3. 大型曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削運(yùn)動控制

（1）概要

在開展的切點(diǎn)跟蹤磨削運(yùn)動分析及磨削控制方法、大型曲軸輔助支撐技術(shù)、切點(diǎn)跟蹤磨削中曲軸角向定位策略及大型曲軸連桿頸圓度誤差在線檢測與補(bǔ)償技術(shù)等研究工作的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)了大型曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削控制軟件，有效地提高了大型曲軸磨削加工效率及磨床的自動化水平。曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削的主要特征是砂輪在磨削連桿頸圓柱面時(shí)，隨著連桿頸的偏心回轉(zhuǎn)，砂輪架進(jìn)行橫向動態(tài)進(jìn)給運(yùn)動。砂輪架的橫向進(jìn)給與曲軸回轉(zhuǎn)的同步運(yùn)動精度影響著連桿頸軸段的尺寸精度和輪廓精度；砂輪架的隨動特性決定了頸軸段的表面質(zhì)量。

隨動磨削的運(yùn)動過程非常復(fù)雜，磨削點(diǎn)的運(yùn)動由4個(gè)部分組成：曲軸繞主軸頸軸線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動、磨削切點(diǎn)繞連桿頸軸線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動、砂輪架（X軸）周期性的往復(fù)直線運(yùn)動以及切點(diǎn)沿砂輪表面往復(fù)的圓周運(yùn)動。對連桿頸進(jìn)行隨動磨削的最終目的是要使其表面形成一個(gè)符合要求的圓柱面，同外圓磨削的目的是一致的。所以，不妨將其轉(zhuǎn)化為外圓，磨削來比對分析，如圖8所示。

圖8　換一視角的切點(diǎn)跟蹤磨削運(yùn)動模型

在圖8中，OS為砂輪中心位置；O為主軸頸中心位置；Ow為連桿頸中心位置。將砂輪與連桿頸的連心距OSOw看成是不變的，砂輪中心OS繞連桿頸中心Ow旋轉(zhuǎn)，則容易得到切點(diǎn)繞連桿頸中心Ow回轉(zhuǎn)的工件速度VW為：

上式中，ωW為切點(diǎn)相對于連桿頸中心Ow沿連桿頸外緣運(yùn)動的角速度。

從圖8中的矢量三角形中可以看出，砂輪中心的速度Vt是由C軸和X軸的運(yùn)動產(chǎn)生的兩速度矢量VO和VX之和。曲軸繞0點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿頸中心點(diǎn)的速度為 VO（在圖示位置中方向向下），根據(jù)相對運(yùn)動原理，轉(zhuǎn)換到砂輪中心OS時(shí)，等價(jià)于砂輪中心獲得一方向向上的速度為-VO。此時(shí)砂輪中心為保持磨削點(diǎn)的軌跡， 軸沿OOS方向的運(yùn)動速度為VX。VX與-VO的合成速度即為Vt。X軸隨動速度為

當(dāng)曲軸以角速度ω回轉(zhuǎn)時(shí)，砂輪中心的速度為

砂輪架X軸隨動速度又可表示為：

Vx=Vo×sinα+ Vt×sinβ= ωR （sinα+ cosα×tgβ）

對于一般的外圓磨削，砂輪線速度VS、工件回轉(zhuǎn)速度VW和磨削深度ap是恒定值，所以精度和圓度容易得到保證。但切點(diǎn)跟蹤磨削就不同了，在磨削時(shí)很難控制VS、VW和ap使之同時(shí)恒定。然而在控制好恒磨除率之后，這個(gè)問題就能迎刃而解。

（2）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及特點(diǎn)

船用大型曲軸切點(diǎn)跟蹤磨床砂輪進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸大、整體質(zhì)量大、系統(tǒng)慣量大，要滿足切點(diǎn)跟蹤磨削對砂輪架的高隨動響應(yīng)特性，給砂輪架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來較大的技術(shù)困難。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，研究砂輪進(jìn)給系統(tǒng)采用閉式靜壓導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)精確橫向進(jìn)給、精準(zhǔn)重復(fù)定位及載荷平衡控制。在驅(qū)動性能方面，采用大推力高分辨率直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)及伺服電機(jī)加滾珠絲杠兩種技術(shù)同步研究，并通過閉環(huán)控制技術(shù)提高砂輪進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動精度和動態(tài)響應(yīng)特性。切點(diǎn)跟蹤磨削通過控制X軸與C軸的聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)對曲軸連桿頸的隨動切點(diǎn)跟蹤磨削，比較研究并選擇適合大型曲軸的磨削控制方法。

在測控技術(shù)方面，通過對曲軸軸頸加工誤差的在線測量，對砂輪的隨動進(jìn)給進(jìn)行精確補(bǔ)償，以提高曲軸軸頸的磨削精度。在動態(tài)性能分析方面，建立“砂輪及軸系-橫向進(jìn)給系統(tǒng)-大型曲軸”組成系統(tǒng)的多體動力學(xué)模型，揭示砂輪進(jìn)給系統(tǒng)與工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)聯(lián)動的動力學(xué)特性，優(yōu)化砂輪架驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)動控制參數(shù)。直線或圓弧逼近精度難以滿足曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削中軌跡逼近精度要求，比較研究軌跡逼近及插補(bǔ)方法，提高切點(diǎn)跟蹤磨削運(yùn)動插補(bǔ)精度，達(dá)到工件精度要求。

四、成果應(yīng)用及推廣情況

近年來，我國船舶、機(jī)車、發(fā)電設(shè)備以及重型機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展，市場對大型曲軸的需求旺盛；然而大型曲軸國產(chǎn)化率并不高，例如船舶中速柴油機(jī)用曲軸國產(chǎn)化率僅為30%，相當(dāng)一部分高精度大型曲軸仍然需要長期依賴進(jìn)口，其價(jià)格昂貴、交貨期長且數(shù)量上有所限制。上海機(jī)床廠有限公司研發(fā)的大型切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床——MK8280/SD-H數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床，屬于國內(nèi)第一臺，填補(bǔ)了國內(nèi)大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床方面的空白，打破國外對大型切點(diǎn)跟蹤數(shù)控曲軸磨床的壟斷和制約，提升我國高檔數(shù)控機(jī)床的競爭力。

MK8280/SD-H數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床，能在一次裝夾下實(shí)現(xiàn)曲軸的主軸頸和連桿頸的外圓磨削，效率高，自動化程度高，大大提高了生產(chǎn)效率。從精度上看，經(jīng)過該磨床加工的曲軸，具有精度高、可靠性好、穩(wěn)定性和精度保持性俱佳的特點(diǎn)。此外該機(jī)床外形美觀大方，各類操作機(jī)構(gòu)和開關(guān)等布置合理，其人性化的設(shè)計(jì)，良好的易用性也得到了現(xiàn)場操作人員的肯定。

本課題研發(fā)的大型數(shù)控切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床，已成功用于廣州柴油機(jī)廠和鎮(zhèn)江中船設(shè)備有限公司多種型號大型船用柴油機(jī)曲軸的隨動磨削加工，精度均達(dá)到大型船用曲軸產(chǎn)品的技術(shù)要求。

通過本課題的研究，推動了我國大型曲軸切點(diǎn)跟蹤磨削加工的技術(shù)突破，增強(qiáng)了我國大、精、尖裝備的創(chuàng)新能力。同時(shí)，本課題所開發(fā)的技術(shù)，將為今后其他切點(diǎn)跟蹤磨床的開發(fā)提供技術(shù)支撐。作為新一代的切點(diǎn)跟蹤曲軸磨床，以專利新技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曲軸磨床技術(shù)，產(chǎn)品的通用性好，從而進(jìn)一步提高了上海機(jī)床廠有限公司的技術(shù)創(chuàng)新能力及市場競爭能力?！?/p>

行業(yè)資訊

日發(fā)精機(jī)意大利子公司獲空客公司1.5 億訂單

9月2日，浙江日發(fā)精密機(jī)械股份有限公司（日發(fā)精機(jī)）公告，公司之控股子公司意大利Machining Centers ManufacturingS.p.A（以下簡稱“意大利MCM公司”）近日與Airbus （空客公司）簽訂設(shè)備銷售合同，交易標(biāo)的為六臺五軸翻板銑及選配附件，金額折合人民幣約1.5億元。

公司表示，Airbus 作為全球知名的飛機(jī)制造商，其向意大利MCM 公司分批采購多臺翻板銑，充分證明意大利MCM 公司在航空設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先性，具有良好的示范效應(yīng)，有利于意大利MCM 公司以及公司在國際航空航天領(lǐng)域的市場拓展。協(xié)議均采用分批交貨的方式，合同分四年交貨，將對意大利MCM 公司以及上市公司未來經(jīng)營業(yè)績產(chǎn)生積極影響。

公司認(rèn)為，依托意大利MCM 公司在航空領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合公司在國內(nèi)軍機(jī)及民機(jī)市場的布局，隨著雙方技術(shù)上的進(jìn)一步融合，也將對公司未來經(jīng)營業(yè)績產(chǎn)生積極影響。

（日發(fā)精機(jī)）