3M2150再制造技術

董暉，路躍賓

(石家莊軸設機電設備有限公司，石家莊 050061)

3M2150內滾道磨床為原產于陜西機床廠的軸承專用磨床，適用于滾子以及圓錐滾子軸承內滾道和外圈外徑面的磨削加工。由于該設備使用時間較長(1986年產)，精度嚴重喪失，存在油水混合、精度不穩定等問題，需要進行全面技術升級。為節約成本，實現用戶與設備生產廠家的雙贏，在充分論證和技術支持下對3M2150進行了再制造，徹底改造升級。

1 再制造的概念

我國機床工業在經歷了粗放型高速發展階段后，綠色制造已經逐步提出，于是再制造這個概念進入了人們的視野[1-2]。再制造的精髓在于最大程度保留廢舊機床的中大型結構件，以及部分可用的零部件，植入伺服、數控等現代先進技術對其進行修復和改造，生產出全新的數控機床，并按照與新品同樣的標準驗收合格后，重新投入市場[3-4]。

再制造的優勢在于：(1)成本只有新品的50%～60%，減少了支出；(2)經過長時間的自然時效，中大型結構件的內應力釋放殆盡，機床的精度穩定性更好；(3)縮短機床的生產周期；(4)節能、節材，符合綠色制造理念。

再制造與翻新改造不同，再制造基于翻新改造，是其高級階段。(1)再制造的產品等同于甚至一部分高于新品，而翻新改造達不到同等要求；(2)再制造初期要對廢舊設備全面拆解，甚至包括每一顆螺釘，對留用件的油污、銹蝕等進行全面的清理，此過程較翻新改造更徹底和復雜；(3)回收件的結構設計很難改變，要求再制造企業擁有一批經驗豐富的機電設計人員與裝配調試技工，通力合作才能變弊為利，而小規模翻新改造多不具備此條件。

2 3M2150再制造的內容

根據機床現狀和用戶需求，主要進行了以下幾方面的改造。

(1)將進給及往復驅動由原液壓機械改為伺服系統，由交流伺服系統驅動電動機+柔性聯軸器+高精度滾珠絲桿控制(圖1)，徹底擺脫液壓系統，解決了因油溫變化、油水混合導致的機床精度不穩定問題。

1—直線導軌(工件往復工作臺)；2—砂輪修整器；3—直線導軌(砂輪進給工作臺)；4—工件往復伺服系統；5—冷卻水箱；6—集中自動潤滑系統；7—工件進給伺服系統

(2)原設計中修整器固定在砂輪防護罩上方，因為振動等原因影響修整精度。為簡化結構、方便操作，將修整器移到往復工作臺上(圖1)，借助往復工作臺的橫向移動，對砂輪進行修整。

(3)原機床導軌為“平-V”靜壓導軌，為適應機床結構及伺服進給系統，改用高精度直線導軌(圖2)。

1—接近開關 ；2—直線導軌；3—絲杠螺母座；4—上滑板；5—下滑座；6—定位鍵

(4)增加集中自動潤滑系統，定時定量對機床滾珠絲杠進行潤滑，減少磨損(圖3)。

圖3 潤滑油路示意圖

(5)更換軸系易損件和密封件，使徑向跳動、軸向竄動量均控制在5 μm以內；增加電子手輪，方便操作者對機床進行調整；機床電箱配3色指示燈、熱交換器；增加全封閉防護罩(噴塑)，加工區采用護罩進行密封，防止切屑、冷卻液及油霧等外泄。

(6)重新設計電氣系統、重新配線(圖4)。數控系統采用三菱FX3U-48MT PLC及威綸MT6070ih2觸摸屏(10 in彩色)，具有位置顯示、工步顯示和故障顯示功能。機床發生故障時，可在顯示屏上顯示診斷內容。

圖4 電氣原理圖

采用日本三菱HC-SFS系列交流伺服電動機及MR-J2S驅動器，并配備17位編碼器半閉環控制，脈沖當量小于0.1 μm，顯示分辨率1 μm；增加變頻調速功能，使工件轉速在一定范圍內任意可調，更好地適應不同的工況。

(7)具備既成工藝參數存儲功能(至少20條)，可擴展，可把經過工藝驗證的參數在PLC中進行保存，生產時直接調用，節約了調整時間。

(8)增加工作區視頻監控功能，機床磨削時，操作者將觸摸屏畫面切換至視頻監控，在不打開防護門的情況下，觀察磨削區域工作情況，以便及時應對意外的發生(圖5)。

圖5 視頻監控畫面

3 使用效果

再制造后的設備型號為3MK2150g，已順利通過用戶驗收，并列為精磨設備，使用狀況良好。該設備結構合理，直觀性好；試生產加工FC4058192內圈滾道，表面粗糙度Ra為0.19～0.34 μm,圓度為0.005 mm，垂直差為0.004 mm，批量散差可控制在0.01 mm，均達到了產品技術要求。

根據需求在3M2150磨床再制造過程中，可繼續植入動靜壓砂輪軸、主動測量、滾道凸度磨削等技術，以更好地為用戶服務。