萬學(xué)斌 周少波

【摘 要】隨著綠色制造概念的提出，CBN砂輪曲軸磨床應(yīng)運而生，文中利用數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計了750型CBN砂輪曲軸主頸磨床。它和傳統(tǒng)磨床比較，不僅綠色環(huán)保，而且提高曲軸加工精度，縮短加工時間，降低磨床成本。

【關(guān)鍵詞】CBN砂輪;曲軸磨床;曲軸主頸加工;電氣設(shè)計

中圖分類號： TM383.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）25-0026-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.011

Electrical Design of Crankshaft Main Neck Processing of CBN Grinding Wheel Crankshaft Grinder

WAN Xue-bin ZHOU Shao-bo

（Hubei Vocational and Technical College， Hubei Xiaogan 432000， China）

【Abstract】With the concept of green manufacturing， CBN grinding wheel crankshaft grinder came into being. Compared with the traditional grinder， it is not only green and environmental protection， but also improves the crankshaft processing accuracy， shortens the processing time and reduces the grinding cost.

【Key words】CBN grinding whee; The crankshaft grinding machine; Crankshaft main neck processing; Electrical design

0 前言

當(dāng)前，節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，已成為全人類的共同呼聲。綠色環(huán)保對制造業(yè)提出了更高的要求，制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長模式不斷地由資源消耗型向高效環(huán)保節(jié)能型轉(zhuǎn)變，綠色制造是21世紀(jì)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式和重要特征，制造業(yè)實施綠色加工勢在必行。在這樣的大時代背景下，CBN（立方氮化硼）超硬磨料的砂輪應(yīng)運而生，由CBN砂輪制造出的曲軸磨床逐漸地取代普通曲軸磨床已經(jīng)成為大的趨勢。[1-2]

CBN砂輪和普通（剛玉：AL2O3）砂輪比較：高速CBN砂輪產(chǎn)生的磨削產(chǎn)物極少，且其產(chǎn)生的金屬磨屑易于直接回收利用，因此CBN砂輪不像普通砂輪那樣污染環(huán)境;CBN砂輪的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性好，不易產(chǎn)生曲軸磨削燒傷或磨削裂紋; CBN砂輪的直徑較普通砂輪小，轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)動慣量小，易于實現(xiàn)動平衡，高速磨削時曲軸表面粗糙度值低，波紋小;CBN砂輪硬度大，其耐用度是普通砂輪的100倍，壽命是普通砂輪的44.4倍，磨削時不會像普通砂輪邊緣磨損較快，如果不及時修整，就會將曲軸磨出喇叭口，CBN砂輪耐用度高，可以減少砂輪的修整次數(shù)，提高了磨削效率;使用CBN砂輪后，磨床的結(jié)構(gòu)相對簡單，成本得到了降低。[2]

1 曲軸主頸磨床運動形式

曲軸磨床加工方式多樣，這里采用典型的四缸曲軸為例，給出了曲軸主頸磨床的簡化運動示意圖如圖1所示。

CBN曲軸主頸磨床運動分兩部分：曲軸主頸磨削和CBN砂輪修整。

（1）曲軸主頸磨削：當(dāng)系統(tǒng)開始磨軸時，它會按優(yōu)選的磨削順序4#-2#-1#-3#-5#進(jìn)行磨削。走到相應(yīng)的磨削頸位，由中量儀在線提供信號，通過Z軸移動，讓砂輪中心線與磨削頸的中心線對準(zhǔn)，然后X軸移動磨削該頸位。精磨時，測量儀在線測量保證曲軸外徑尺寸。磨完后移動到下一個磨削頸位，重復(fù)上面的動作。直到將五個軸頸磨完為止。

（2）CBN砂輪修整：CBN砂輪的修整是用的金剛滾輪，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行CBN砂輪修整時，在修整信號使Z軸自動走到修整位，X軸走到修整起始點后，消空程的AE傳感器探測到金剛滾輪與CBN砂輪的X軸和Z軸的位置，然后通過X軸和Z軸插補運動，將砂輪按工藝要求修整好。

其中的頭架電機(jī)是使曲軸以主頸為軸旋轉(zhuǎn)，砂輪電機(jī)采用皮帶傳動帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，滾輪修整電機(jī)保證滾輪旋轉(zhuǎn);X軸電機(jī)是使砂輪架移動，Z軸電機(jī)是使工作臺移動，1號和2號中心架是在曲軸精磨時，為保證曲軸磨削精度而給出的二維（V，Y）支撐。

我公司生產(chǎn)的曲軸主頸磨床采用的CBN砂輪直徑為750mm，普通磨床砂輪直徑為1100mm，故此把這樣的磨床稱為750型CBN砂輪曲軸主頸磨床。

2 曲軸主頸磨床電氣控制方式和系統(tǒng)電氣控制電路

曲軸主頸磨床的執(zhí)行部件較多，為了凸顯主題，在這里只是按圖1運動方式給出曲軸主頸磨床電氣設(shè)計框圖如圖2所示。

圖中X、Z、V1、Y1、V2、Y2六個軸電機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)控制;砂輪電機(jī)、頭架電機(jī)、滾輪電機(jī)是三相交流電機(jī)，在I/o1口采用變頻器控制，以實現(xiàn)砂輪和金剛滾輪無級調(diào)速，達(dá)到磨削和修整的最佳效果。在I/o2口連接量儀和防碰動平衡儀，其中量儀有軸頸方向?qū)χ泻屯鈴綔y量，以保證曲軸精度，防碰動平衡儀有聲接收傳感器（AE）和保證CBN砂輪動平衡（SB）的功能，其中AE功能可以用來探測砂輪位置、消除磨削余程和防碰撞，SB功能則可手動和自動平衡砂輪。其它的外圍執(zhí)行部件打包由I/o3口控制。我公司設(shè)計出的750型CBN曲軸主頸磨床如圖3所示，其各項性能均達(dá)到國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平。

3 曲軸主頸磨床加工程序流程圖

根據(jù)磨床磨削的加工工藝，磨削程序流程圖如圖4所示。[3]

4 結(jié)束語

綠色制造概念下誕生的750型CBN曲軸主頸磨床，不僅節(jié)能環(huán)保，而且提高了曲軸的加工質(zhì)量和加工效率，簡化了磨床結(jié)構(gòu)、加工工藝和降低了磨床成本，受到曲軸加工行業(yè)的青睞。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊威，劉將先，王帥，等.高速立方氮化硼砂輪與綠色制造[J].金剛石與磨料磨具工程，2014（34）：69-72.

[2]王光祖.立方氮化硼砂輪在高技術(shù)制造業(yè)中的應(yīng)用[J].超硬材料工程，2016（28）：37-40.

[3]歐陽三泰，周琴.曲軸磨床PLC數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計[J].機(jī)床電氣，2004.5：30-32.