CBN砂輪曲軸磨床的曲軸主頸加工電氣設計

萬學斌 周少波

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

【關鍵詞】CBN砂輪;曲軸磨床;曲軸主頸加工;電氣設計

中圖分類號： TM383.6 文獻標識碼： 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

當前，節能減排，保護環境，已成為全人類的共同呼聲。綠色環保對制造業提出了更高的要求，制造業的經濟增長模式不斷地由資源消耗型向高效環保節能型轉變，綠色制造是21世紀制造業的可持續發展模式和重要特征，制造業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砂輪產生的磨削產物極少，且其產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境;CBN砂輪的導熱性和熱穩定性好，不易產生曲軸磨削燒傷或磨削裂紋; CBN砂輪的直徑較普通砂輪小，轉動時的轉動慣量小，易于實現動平衡，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，提高了磨削效率;使用CBN砂輪后，磨床的結構相對簡單，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：當系統開始磨軸時，它會按優選的磨削順序4#-2#-1#-3#-5#進行磨削。走到相應的磨削頸位，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，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，當系統進行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。

其中的頭架電機是使曲軸以主頸為軸旋轉，砂輪電機采用皮帶傳動帶動砂輪旋轉，滾輪修整電機保證滾輪旋轉;X軸電機是使砂輪架移動，Z軸電機是使工作臺移動，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電氣控制電路

曲軸主頸磨床的執行部件較多，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計框圖如圖2所示。

圖中X、Z、V1、Y1、V2、Y2六個軸電機由數控系統控制;砂輪電機、頭架電機、滾輪電機是三相交流電機，在I/o1口采用變頻器控制，以實現砂輪和金剛滾輪無級調速，達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對中和外徑測量，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。其它的外圍執行部件打包由I/o3口控制。我公司設計出的750型CBN曲軸主頸磨床如圖3所示，其各項性能均達到國內同行業先進水平。

3 曲軸主頸磨床加工程序流程圖

根據磨床磨削的加工工藝，磨削程序流程圖如圖4所示。[3]

4 結束語

綠色制造概念下誕生的750型CBN曲軸主頸磨床，不僅節能環保，而且提高了曲軸的加工質量和加工效率，簡化了磨床結構、加工工藝和降低了磨床成本，受到曲軸加工行業的青睞。

【參考文獻】

[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制造業中的應用[J].超硬材料工程，2016（28）：37-40.

[3]歐陽三泰，周琴.曲軸磨床PLC數控系統設計[J].機床電氣，2004.5：30-32.