Szlifowanie wału korbowego

Szlifowanie wału korbowego jest trudne, ponieważ czopki korbowe nie obracają się wokół głównej linii środkowej wału korbowego, lecz krążą wokół niego po stale zmieniającej się mimośrodowej ścieżce, co oznacza, że ściernica musi śledzić ruchomy cel, a nie stałą okrągłą powierzchnię. Szlifierka do wału korbowego CNC rozwiązuje ten problem dzięki zsynchronizowanemu sterowaniu osiami, które tysiące razy na obrót przelicza położenie koła, a jednocześnie zarządza ryzykiem ugięcia powodowanym przez długi, ciężki i nierównomiernie obciążony wał. W poniższych sekcjach wyjaśniono, dlaczego proces ten jest wyjątkowo wymagający, w jaki sposób maszyna śledzi mimośrodowe czopy sworzni, jakie typy wałów korbowych wymagają dedykowanego sprzętu i jak wybrać odpowiednią maszynę.

Dlaczego szlifowanie wału korbowego jest tak trudne

W przeciwieństwie do prostego wału, wał korbowy ma wiele czopów sworzniowych odsuniętych od głównej osi obrotu o stałą odległość mimośrodową, po jednym na każdy cylinder obsługiwany przez silnik lub sprężarkę. Kiedy wał korbowy obraca się wokół swojej głównej linii środkowej czopa podczas szlifowania, każdy czop sworznia kreśli kołową orbitę wokół tej linii środkowej, a nie pozostaje nieruchomy. W patencie opisującym metody szlifowania czopów korbowych zauważono, że część szlifująca koła w rzeczywistości porusza się po orbicie eliptycznej względem sworznia podczas jednego obrotu wału korbowego, co oznacza, że ​​warunki szlifowania, takie jak obciążenie koła i prędkość styku, zmieniają się w sposób ciągły w trakcie cyklu.

Stwarza to kilka wyzwań związanych z mieszaniem, które nie występują w przypadku standardowego szlifowania cylindrycznego.

• Stale zmieniająca się geometria styku. Koło musi poruszać się promieniowo w koordynacji z kątem obrotu wału korbowego, aby śledzić orbitującą powierzchnię sworznia, a nie utrzymywać stałą pozycję.
• Zmienny opór szlifowania. Badania nad mechaniką szlifowania czopa korbowego wykazały, że opór szlifowania działa w tym samym kierunku, co ruch sworznia w niektórych punktach obrotu, a w innych w przeciwnym kierunku, co powoduje wahania obciążenia, które mogą wpływać na dokładność, jeśli nie zostaną skompensowane.
• Długie, smukłe, nierównomiernie obciążone wały. Wały korbowe są często długie w stosunku do ich średnicy i przenoszą nierównomierny rozkład masy z przeciwwag, przez co są podatne na ugięcie pod wpływem siły szlifowania i własnego ciężaru.
• Wiele krytycznych powierzchni na jednej części. Czopy główne, czopy sworzni i czasami powierzchnie oporowe muszą być dokładnie szlifowane względem siebie w tej samej części.
• Wysoka konsekwencja błędu. Wał korbowy poza tolerancją może powodować wibracje, zużycie łożysk lub awarię silnika, dlatego akceptowalny margines błędu jest bardzo mały w porównaniu z rozmiarem i masą części.

Czynniki te powodują, że szlifowanie wałów korbowych wymaga maszyn specjalnie skonstruowanych, a nie standardowej szlifierki cylindrycznej przystosowanej do tego zadania.

Jak działają szlifierki CNC do wałów korbowych Polskie czopki mimośrodowe

Aby wyszlifować czop sworzniowy, który krąży wokół głównej linii środkowej, szlifierka CNC do wału korbowego koordynuje w czasie rzeczywistym dwie osie: oś C, która obraca wał korbowy, oraz oś X, która przemieszcza promieniowo wózek ściernicy do wewnątrz i na zewnątrz. Badania akademickie dotyczące szlifowania czopów sworzni wału korbowego, opublikowane w recenzowanym czasopiśmie Sensors, opisują to jako szlifowanie oscylacyjne, podczas którego wał korbowy napędzany jest przez oś C wokół środka głównego czopa, podczas gdy czopy sworzni obracają się wokół tego samego środka, a ściernica wykonuje ruch posuwisto-zwrotny wzdłuż osi X, podążając za sworzniem.

Według tych samych badań, praktyczna dokładność pozycjonowania zarówno osi C, jak i osi X musi ściśle odpowiadać teoretycznym równaniom sterowania ruchem, aby w rezultacie uzyskać prawdziwie okrągły profil czopa kołka, ponieważ wszelkie odchylenie między zadaną a rzeczywistą pozycją osi wprowadza błąd konturu bezpośrednio na powierzchnię gruntu. Właśnie dlatego szlifierki wałów korbowych polegają na enkoderach o wysokiej rozdzielczości i ściśle dostrojonym sterowaniu serwomechanizmem, a nie na prostszych systemach pozycjonowania, które można znaleźć w standardowych szlifierkach OD.

Jakie typy wałów korbowych wymagają specjalistycznych szlifierek

Nie wszystkie wały korbowe stanowią takie same wyzwanie podczas szlifowania, a specyfikacje maszyn różnią się znacznie w zależności od rozmiaru, masy i konfiguracji wału korbowego. Poniższa tabela przedstawia popularne kategorie i związane z nimi uwagi.

Ciężkie wały korbowe stanowią szczególny problem inżynieryjny. Patent na szlifierkę dotyczący szlifowania sworzni na ciężkich wałach korbowych wyjaśnia, że ​​ugięcie staje się poważnym problemem, gdy wał korbowy przekracza określoną długość i masę, i opisuje układ odciążający, który przykłada stałą siłę przeciwdziałającą do wału korbowego podczas szlifowania, specjalnie w celu zarządzania tym ugięciem bez mocowania dodatkowych części do samego wału. To ilustruje, dlaczego wytrzymałe szlifierki do wałów korbowych są zbudowane z dedykowanymi systemami podparcia i odciążenia, których maszyny na skalę samochodową zazwyczaj nie potrzebują.

Jak uniknąć ugięcia i zapewnić precyzję szlifowania wału korbowego

Ugięcie jest jednym z najczęstszych źródeł błędów podczas szlifowania wału korbowego, ponieważ wał jest podparty tylko na końcach lub w pośrednich podporach stałych, podczas gdy siła szlifowania jest przykładana niecentrycznie. Poniższe praktyki i funkcje maszyny odnoszą się bezpośrednio do tego problemu.

1. Podtrzymki stałe i podpory popychacza. Regulowane podtrzymki umieszczone w pobliżu szlifowanego sworznia zmniejszają rozpiętość niepodpartego wału korbowego i ograniczają ugięcie pod wpływem siły skrawania.
2. Systemy równoważące lub odciążające. W przypadku ciężkich wałów korbowych mechaniczne układy odciążające wywierają siłę przeciwdziałającą, aby zrównoważyć ciężar własny wału, zapobiegając ugięciu, które w przeciwnym razie mogłoby zniekształcić czop szlifowany.
3. Zoptymalizowana sekwencja mielenia. Czopy szlifujące w zaplanowanej kolejności, a nie sekwencyjnie wzdłuż wału, mogą zrównoważyć siły i zmniejszyć skumulowane ugięcie podczas usuwania materiału.
4. Kontrolowane wartości posuwu. Lżejsze, częstsze przejścia w pobliżu rozmiaru końcowego zmniejszają maksymalną siłę szlifowania w porównaniu z pojedynczym ciężkim cięciem, zmniejszając chwilowe ugięcie.
5. Sztywne łoże maszyny i wrzeciennik. Ciężka, dobrze wytłumiona konstrukcja maszyny jest odporna na własne ugięcie pod obciążeniem, które wiąże się z każdym ugięciem wału, jeśli sama maszyna nie jest wystarczająco sztywna.
6. Dokładność ruchu w czasie rzeczywistym. Ponieważ szlifowanie czopów kołkowych zależy od precyzyjnej koordynacji osi C i X, strojenie serwa i rozdzielczość enkodera bezpośrednio wpływają na to, czy zadana ścieżka narzędzia odpowiada rzeczywistemu profilowi ​​podłoża.
7. Kontrola termiczna. Przepływ płynu chłodzącego i stałe warunki otoczenia ograniczają rozszerzalność cieplną długiego korpusu wału korbowego, która w przeciwnym razie spowodowałaby przesunięcie położenia czopu w połowie cyklu.

Rozwiązanie problemu ugięcia rzadko polega na pojedynczym rozwiązaniu. Zwykle wymaga to odpowiedniej kombinacji sztywności maszyny, podparcia uchwytu roboczego i sekwencji szlifowania dostosowanej do określonej długości wału korbowego i rozkładu masy.

Jak wybrać odpowiednią szlifierkę do wału korbowego CNC

Wybór A Szlifierka do wału korbowego powinno opierać się na rozmiarze, wadze i profilu tolerancji wałów korbowych, które planujesz wyprodukować, a nie tylko na podstawie największej części z bieżącego arkusza zamówień. Rozważ następujące czynniki.

• Maksymalna długość i obrót wału korbowego. Potwierdź, że długość łoża maszyny i średnica obrotu pokrywają największy oczekiwany wał korbowy z marginesem na przyszły wzrost części.
• Liczba obsługiwanych czopów i głównych czopów. Sprawdź, czy sterowanie osiami C i X może zarządzać liczbą czopów wału korbowego i konfiguracją skoku bez nadmiernego czasu trwania cyklu.
• Funkcje zarządzania ugięciem. W przypadku dłuższych lub cięższych wałów korbowych sprawdź, czy maszyna zawiera podtrzymki, systemy odciążające lub inne wsporniki zaprojektowane w celu przeciwdziałania ugięciu podczas szlifowania.
• Rozdzielczość serwa i enkodera. Sterowanie ruchem o wyższej rozdzielczości bezpośrednio poprawia okrągłość czopów, ponieważ pozycjonowanie osi musi ściśle odpowiadać teoretycznemu równaniu orbity.
• System kół i obciągania. Potwierdź, że rozmiar koła, typ i cykl automatycznego obciągania odpowiadają średnicom czopów i wykończeniu powierzchni wymaganemu przez wały korbowe.
• Wielkość produkcji i potrzeby przezbrojeniowe. Warsztaty o dużym zróżnicowaniu i mniejszych wolumenach korzystają z elastycznego programowania CNC dla różnych konfiguracji skoku, podczas gdy dedykowane linie produkcyjne mogą preferować zoptymalizowane cykle stałe.
• Wsparcie i szkolenia producenta. Szlifierki do wałów korbowych to złożone maszyny, dlatego stały dostęp do części zamiennych, wsparcia w zakresie kalibracji i szkolenia operatorów ma znaczenie przez cały okres użytkowania sprzętu.

Nasza firma produkuje precyzyjny sprzęt do szlifowania w zakładzie o powierzchni 35 000 metrów kwadratowych i powierzchni zabudowy 32 000 metrów kwadratowych, łącząc dedykowaną bazę produkcyjną obrabiarek z bazą produkcyjną części hydraulicznych. Nasz asortyment produktów obejmuje szlifierki do cylindrów zwykłe i CNC, szlifierki cylindryczne CNC do powierzchni czołowych, automatyczne szlifierki cylindryczne CNC i czołowe z automatycznym załadunkiem i rozładunkiem, szlifierki do kompozytów oraz wysoce precyzyjne szlifierki do wałków zwykłych i CNC. Tam, gdzie wał korbowy klienta lub inny wyspecjalizowany komponent nie mieści się w standardowych specyfikacjach katalogowych, nasz zespół inżynierów projektuje również niestandardowe szlifierki specjalne i zapewnia technologię pomocniczą, oprogramowanie, szkolenia i integrację automatyzacji.

Nasza firma posiada certyfikat systemu jakości ISO9001-2015 oraz certyfikat bezpieczeństwa CE i została uznana za krajowe przedsiębiorstwo zaawansowanych technologii. W 2021 roku zostaliśmy ocenieni jako wyspecjalizowane i nowe małe i średnie przedsiębiorstwo w prowincji Zhejiang. Dzięki kwalifikacjom do samodzielnego eksportu nasze produkty docierają obecnie do ponad 20 krajów, w tym do Stanów Zjednoczonych, Niemiec, Japonii i na rynki w Azji Południowo-Wschodniej, a opierają się na wieloletnim zaangażowaniu w stawianie na pierwszym miejscu jakości, reputacji i obsługi.