万能磨床应用是轴承生产制造领域的不二方向

国际金属加工网 2017年02月23日

轴承行业发展战略目标是从世界轴承生产大国迈向世界轴承强国,通过近几年轴承行业不断努力和发展,我国‘0类轴承’制造水平提升相当快,部分轴承生产商的制造水平几乎同国外知名公司的制造水平相当,如球轴承的振动值由上世纪90年代初Z1组上升到z2组,1995年以后再上升到Z3组和Z4组,上世纪90年代末球轴承用户普遍认同的低噪晋轴承振动值已超过Z4组,直到现在的静音轴承(无异音轴承)。高端产品需要高端零部件装配,高端零部件需要高端的工艺装备来保证,为达到能批量生产静音球轴承的目的,球轴承生产商努力在轴承加工装配上下功夫,选用高端的数控装配。过去一些轴承制造商依靠进口数控装备,由于设备价格昂贵,生严成本高,维修周期长,维修配件短缺,人员技能差,售后服务滞后等原因,造成轴承生产商并不能批量生产高端产品。近几年,随着国内数控机床的制造水平不断提高,自2000年以来,我们浙江万邦实业股份有限公司生产的静音轴承,就是采用国产数控装备并连线生产的,三年时间运行下来,产品质量上了很大的一个台阶,满足了球轴承用户对轴承精度不断提高的要求。同时我们在数控磨床的应用方面也掌握了一些基本知识。一 轴承数控磨床的基本组成及工作原理

我们使用的轴承万能磨床目前主要应用于球轴承‘两沟一孔’的磨削加工,即轴承内轮内径、内轮沟槽和外软沟槽,由于加工而单一,采用单轴单伺服驱动,结构简单,操作方便,其数控系统(CNC)由数控程序、输入/输出设备、计算机数控装置、可编程控制器(PLC)、主轴变频驱动装置、进给驱动(交流伺服)装置和主动检测装置组成。

高精度:为了保证轴承磨削加工的精度,除了要求机床本体的几何精度和良好的结构特性外,可通过减少数控系统的误差和采取一定的补偿技术来实现,同时必须具备高精度的位置测量和脉冲当量为0.1μm的高性能数控系统。

高速、高效加工:轴承生产为大批量生产,提高生产率也是数控机床的主要特性,所以变频主轴转速一般选60000r/m i n,加工直径小于20mm时,主轴转速还可选用75000 r/min的主轴,数控系统根据加工余量自行分配快趋、粗磨、精磨、光磨四个阶段的进给速度和进给量,自动消除空程,缩短加工节拍,提高加工效率。

高可靠性是数控机床的关键指标,用平均无故障工作时间(MTBF Mean Time Between Failures)来考核,必须平均保证40000H以上。

智能化利用自适应控制技术从轴承磨削过程中检测到主轴电流变化的信号,来自动调整数控系统的进给量和进给速度等磨削参数,改善磨削加工状态,以达到最佳磨削效果。同时数控系统应具有自诊断功能,运行中能及时发现和消除故障部位。

开环伺服系统:如内孔磨床3MZ144磨削普通级轴承沟槽时,没有位置测量,输入的数据经过数控系统的运算分配输出指令脉冲,指令脉冲控制步进电机运行,其指令发出去不再反馈回来,这种控制方式只适用于加工普通精度的产品。轴承工程师联盟就是牛!(轴承人微信抓紧关注)

闭环伺服系统:如内孔磨床3 M K205D磨削孔径时,轴承P4级的内径控制尺寸公差范围在0-4μm以内,带有自动检测装置,磨削过程中根据套圈加工尺寸变化,信号随时反馈给数控系统,这种控制方式适用于加工高精度的产品

半闭环伺服系统如沟槽磨床3MK135D3MK147D加工沟槽,控制尺寸公差范围较宽,在0-30μm以内,由于工作台没有完全包括在控制回路中,丝杆和导轨的传动误不能得到补偿,这种控制方式适用加工尺寸公差范围较小的产品。

影响轴承数控磨床加工能力和质量因素1.工作条件对数控磨床的加工能力影晌

1)由于我们公司地处最沿海的地区,环境温度的温差大,夏天室内温度达40℃以上,机箱内的工作温度一般会达到60℃以上,此时数控系统控制不稳定,产生飘移等软故障,严重时会失控,甚至还会丢掉程序,造成整机瘫痪。

2)由于受轴承数控磨床的冷却循环水条件限制,机箱内湿度很大,最常见故障是伺服电机短路损坏,造成驱动器损坏。如在停机时也要上电,以免长时间停机,使数控系统的电路板上元器件短路而破坏。

3)我国供电设施基本状况较差,由干受电网电压的频繁波动,而且波动幅度很大,尽管在系统供电中采用隔离、稳压和限流措施,但电网电压波动引发的数控系统故障仍很多。

4)由于国内的数控磨床制造商参照国外的数控设备的生产布局,设备间没有设置振动隔离装置,连线设备在同时工作时产生振动干扰而无法满足产品加工质量要求。

2.设备维修、排除故降和日常维护对其加工能力的影晌

1)数控磨床的故障部位主要是数控系统和机床本体,数控系统由于受客观条件限制,轴承数控磨是在相当恶劣I况下工作,其数控系统很容易出现硬软故障,也很难发现故障点,维修相当困难;国内数控磨床制造商由于想尽可能降低成本,选用的配套件也是国产件,如传动部分的滚珠丝杆副、滚柱导轨的质量较差、寿命短,由于受其材料和热处理等因素的影响,一般运行一年后其传动精度就降低了,因此造成机床定位精度差,重复定位精度差。最终使加工的产品尺寸分散大,不利于轴承的万能配对。

2)万能磨床从故障起一直到故障排除进入正常使用所消耗时间的平均值为平均修复时间(M下TR),应越少越好,由于受设备工况、人员、技术、备件短缺、机床本体的设计等种种原因的影响,使数控磨床在使用中的(MTTR)实际值都很高,一般在100H以上。

3)由于万能磨床制造商相互技术封锁,在提供给用户设备的同时不能把技术图纸提供给用户(包括最基本的电路图、装配图和工装图),造成数控磨床在使用中出现一般故障时,没有维修依据而无法修复,等待厂方维修时确发现只是一般的故障。

维修操作人员的素质对其加工能力影晌

1)由于万能磨床是机电一体化技术密集型产品,本身集机、电、液、气于一体,形成知识的密集点。如果维修人员不拓宽知识面及相关知识的深度,不懂得机械加工工艺、机械装置结构、强弱电工作原理和特性,以及计算机的硬、软件应用,就很难维护好数控磨床,无法保证其正常运转。

2)万能磨床在运行过程中,如果操作工的素质达不到一个数控磨床操作的基本要求,就不可能操作好数控机床。最起码的要求应具备万能磨床的基本操作技能和工作责任心,有日常保养的习惯,经常检查机床本体如丝杆传动副、导轨和主轴轴承润滑状况,少开万能磨床的电气控制柜的门,避免水雾、油雾和粉尘进入电控柜内。

目前万能磨床制造商的售后服务相对滞后,由于国内的制造商所采用的数控系统大部分都是进口件,国内的维修能力极差,)两个月后该装置从日本原样返回,原因是环境造成短路,不能修复需整体更换,如此一个问题影响生产近三个月。

数控设备生产商还不具有售后服务的快速反应机制,万能磨床因其价格昂贵,轴承制造商在选择该项投资时想尽快发挥其效益,能高效运转,多出产品,出好产品,如果出现故障,由于受设备生产商人力资源的影响,还不能确定在几小时内服务到位,从而影响数控设备的加工能力。

由干大多数企业在生产过程中,都提倡零库存,没有订单的产品不做,这作为企业自身降低企业成本是好事,但造成数控设备生产商的备品备件供应严重短缺,如果数控设备用户提出备件需求,起码要两个月才能到位,有些特殊零件还会更长。

随着国际经济一体化的进程加快,以及我国轴承产品质量水平的不断提高,我国轴承出口近十年来呈现平稳增长的态势,轴承已成为我国机电产品出口的拳头产品之一,这为数控轴承机床商提供了广阔的市场空间。国内数控机床行业的飞速发展为轴承行业的稳步发展打下了坚实的基础。但是,数控系统目前在轴承行业只是应用于硬磨(淬火后)加工。目前,业内技术人员都在进行技术和工艺改造,轴承生产过程的各个工序从材料到毛坯再到半成品,从半成品再到成品的全过程都受到严格的控制,尺寸公差、形位公差都在压缩,靠现有的工艺装备是不可能批量生产的,数控机床商可以开发轴承前道工序的加工设备,如数控压力机、数控冷辗机、数控轴承车床等高端的轴承零部件加工设备,以满足轴承零部件制造商的质量和自动化需求。利用数字化系统在轴承加工的全过程中应用,真正建立轴承生产的数字化工厂。


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