2MK2250×150大功率船用柴油機用數(shù)控珩磨機是按照“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項2011年度課題申報指南項目二:重點領域關(guān)鍵裝備,課題18、大功率船用柴油機加工用數(shù)控珩磨機的研究目標與考核指標研制的一款具有國際先進水平的大規(guī)格數(shù)控珩磨機床。是寧夏銀川大河數(shù)控機床有限公司,蘭州理工大學、北京機械工業(yè)自動化研究所、陜西柴油機重工有限公司進行產(chǎn)、學、研、用聯(lián)合攻關(guān)的科技重大專項研究成果。
1、2MK2250×150大功率船用柴油機用數(shù)控珩磨機床主要技術(shù)參數(shù):
(1) 珩孔直徑范圍:Ф200~Ф500mm;
(2) 珩孔孔深:≥1500mm;
(3) 網(wǎng)紋夾角:30°~70°;
(4) 主軸最大往復行程:≥1800mm;
(5) 工作臺尺寸:2000mm×1200mm;
(6) 主軸珩磨頭下端距工作臺距離:200-2500mm;
(7) 珩磨頭漲縮形式:液壓多級、無級雙進給。
2、主要技術(shù)性能指標:
(1) 主軸轉(zhuǎn)速:30~300rpm;
(2) 主軸往復速度:5~20m/min;
(3) 液壓系統(tǒng)額定工作壓力:≤7MPa;
(4) 珩磨加工精度:圓柱度≤0.02mm、圓度≤0.002mm;
(5) 珩磨網(wǎng)紋質(zhì)量:符合JB/T9768-1999 平臺網(wǎng)紋指標。
3、2MK2250×150大功率船用柴油機用數(shù)控珩磨機床具有如下特點:
(1)主軸往復運動隨動控制。
主軸的往復運動采用移動主軸箱式結(jié)構(gòu),具有很好的主軸剛性和旋轉(zhuǎn)精度,在立柱上裝有直線導軌,主軸箱在直線導軌上移動,實現(xiàn)主軸的往復運動。往復運動的驅(qū)動由往復油缸實現(xiàn)。
通過原理上的原始創(chuàng)新,成功將數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字控制軸與線性機械液壓伺服系統(tǒng)相結(jié)合,構(gòu)成一種全新的珩磨機床主軸往復運動數(shù)字控制裝置(已經(jīng)申報發(fā)明專利)。提高了系統(tǒng)工作的可靠性,系統(tǒng)維護保養(yǎng)的方便性,又降低了系統(tǒng)的組成成本。本裝置具有數(shù)控靈活、方便、直線運動響應迅速、驅(qū)動負載大的特點,實現(xiàn)了珩磨機往復運動所需的定位精度和速度,并可數(shù)控。
本機床實現(xiàn)了機床液壓核心元件創(chuàng)新。根據(jù)2MK2250×150大功率船用柴油機用數(shù)控珩磨機床大運動慣量特點,創(chuàng)新性的開發(fā)和制造了機液伺服閥,實現(xiàn)了珩磨機主軸往復3~20m/min的穩(wěn)定運行,加速度達到2.0G。
(2)交流伺服控制主軸旋轉(zhuǎn)。
主軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由電機、減速機、傳動花鍵軸構(gòu)成。
交流主軸伺服電機具有寬調(diào)速、無級調(diào)速的優(yōu)點,并可實現(xiàn)自動數(shù)字控制,可在機床的運動程序中編制主軸的轉(zhuǎn)速。
交流主軸伺服電動機通過減速機降速可獲得較大的減速比、從而獲得珩磨大孔徑所需的大扭矩。交流主軸伺服電機和減速機構(gòu)成的減速箱安裝在框架橫梁的頂部,通過花鍵軸傳到主軸箱上,驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。
(3)多級液壓進給電液比例控制。
本機床進給系統(tǒng)實現(xiàn)了電液比例控制,為全自動數(shù)控珩磨創(chuàng)造了條件。同時實現(xiàn)了微小進給力的控制。進給控制的動態(tài)響應與控制范圍得到了明顯改善。可根據(jù)工件實際情況實現(xiàn)多種珩磨工藝的設定和組合。
機床進給系統(tǒng)安裝在主軸箱主軸的上方,由粗珩進給油缸和精珩進給油缸構(gòu)成,上面的油缸是精珩進給油缸,下面的油缸是粗珩進給油缸。實現(xiàn)珩磨進給,并有高、低壓雙級壓力對磨削壓力進行控制。實現(xiàn)了工件的高效率加工和圓度、圓柱度等重要的高精度加工。
(4)專用數(shù)控系統(tǒng)
本機床采用廣州數(shù)控設備有限公司為我公司研發(fā)的專用珩磨數(shù)控系統(tǒng)對機床進行五軸數(shù)控。第一軸通過控制數(shù)控珩磨機液壓往復隨動控制裝置進行主軸往復運動過程的閉環(huán)控制,第二個軸控制主軸旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)往復運動的速度及換向加速度、主軸位置精度和運動速度控制準確,從而實現(xiàn)被加工零件任意夾角網(wǎng)紋的加工;通過珩磨過程之中的三界面測量,可實現(xiàn)被珩磨工件的短行程修磨;另一軸用于控制數(shù)控工作臺運動,實現(xiàn)工作臺精確的位置控制;第四軸和第五軸分別控制珩磨進給的液壓比例伺服閥從而實現(xiàn)珩磨過程之中的多級進給壓力需求。
數(shù)控系統(tǒng)的使用,使本機床和PLC控制的機床相比具有操作方便、使用方便、維護方便的特點。
(5)運動部件實現(xiàn)高剛性、輕量化設計。
本機床應用現(xiàn)代設計方法和手段,針對大孔徑、長行程珩磨加工的大型機床整機結(jié)構(gòu)特點,優(yōu)化立柱、床身等主要支撐件和導軌的設計,整機剛度高,動、靜態(tài)特性好;運動部件輕量化設計優(yōu)化了機床結(jié)構(gòu),為降低系統(tǒng)運動慣量創(chuàng)造了必要條件。
(6) 短行程修磨
本機床具有被珩磨工件的短行程修磨功能。即珩磨加工過程之初先測量工件內(nèi)孔上中下A、B、C三個截面的尺寸,并自動統(tǒng)計比較A-B,B-C,C-A的數(shù)值,當零件尺寸或錐度誤差超出系統(tǒng)控制范圍時,能發(fā)出訊號反饋控制磨頭進給量及磨頭往復行程位置,進行定行程修磨,直至達到工件精度要求。這種三點式測控方法不僅能保證加工精度一致性,而且能大大提高磨削效率。