Технически изисквания за високопрецизно шлифоване на ролкови вериги
В индустрията за индустриални трансмисии,ролкови веригиса ключови компоненти за предаване на мощност и управление на движението. Тяхната прецизност определя пряко работната ефективност, стабилността и експлоатационния живот на оборудването. Процесът на шлифоване, последната стъпка в подобряването на прецизността при производството на ролкови вериги, е ключовият диференциатор между стандартните и високопрецизните вериги. Тази статия ще се задълбочи в основните технически изисквания за високопрецизно шлифоване на ролкови вериги, като обхване принципите на процеса, подробния контрол, стандартите за качество и сценариите на приложение, предоставяйки цялостно разбиране на тази критична технология, поддържаща производството на висококачествено оборудване.
1. Основната ценност на високопрецизното шлифоване на ролкови вериги: Защо то е „котвата“ на точността на предаване
Преди да обсъдим техническите изисквания, първо трябва да изясним: Защо професионалното шлифоване е от съществено значение за високопрецизните ролкови вериги? В сравнение с традиционните методи на обработка като струговане и фрезоване, шлифоването, с неговите уникални предимства, се е превърнало в основно средство за постигане на прецизност на микронно ниво в ролковите вериги.
От индустриална гледна точка, независимо дали става въпрос за системи за синхронизиране на двигатели в автомобилното производство, конвейерни задвижвания за интелигентно логистично оборудване или предаване на мощност в прецизни машинни инструменти, изискванията за прецизност на ролковите вериги са се преместили от милиметрово на микронно ниво. Грешката в кръглостта на ролките трябва да се контролира в рамките на 5μm, допустимите отклонения на отворите на верижните плочи трябва да бъдат по-малки от 3μm, а грапавостта на повърхността на щифта трябва да достигне Ra0,4μm или по-малко. Тези строги изисквания за прецизност могат да бъдат надеждно постигнати само чрез шлифоване.
По-конкретно, основната стойност на високопрецизното шлифоване на ролкови вериги се крие в три ключови области:
Възможност за коригиране на грешки: Чрез високоскоростното рязане на шлифовъчния диск, деформациите и размерните отклонения, причинени от предишни процеси (като коване и термична обработка), се отстраняват прецизно, осигурявайки размерна консистентност за всеки компонент;
Подобряване на качеството на повърхността: Шлайфането ефективно намалява грапавостта на повърхността на компонентите, намалява загубите от триене по време на работа на веригата и удължава експлоатационния живот;
Осигуряване на геометрична точност: За критични геометрични допуски, като например кръглост и цилиндричност на ролките, праволинейност на щифтовете и паралелизъм на верижните пластини, процесът на шлифоване постига точност на контрол, далеч надвишаваща тази на други методи на обработка.
II. Основни технически изисквания за високопрецизно шлифоване на ролкови вериги: Цялостен контрол от компонент до компонент
Процесът на шлифоване на високопрецизни ролкови вериги не е едноетапна, а по-скоро систематичен процес, обхващащ трите основни компонента: ролки, болтове и верижни пластини. Всяка стъпка е предмет на строги технически стандарти и експлоатационни спецификации.
(I) Ролково шлифоване: „Битка на микронно ниво“ между кръглост и цилиндричност
Ролките са ключови компоненти в зацепването на ролковите вериги и зъбните колела. Тяхната кръглост и цилиндричност пряко влияят върху гладкостта на зацепване и ефективността на предаване. По време на шлифоването с ролкови инструменти трябва внимателно да се контролират следните технически изисквания:
Контрол на точността на размерите:
Толерансът на външния диаметър на ролката трябва стриктно да се придържа към GB/T 1243-2006 или ISO 606. За високопрецизни степени (напр. степен C и по-високи), толерансът на външния диаметър трябва да се контролира в рамките на ±0,01 мм. Шлифоването изисква триетапен процес: грубо шлифоване, полуфинално шлифоване и фино шлифоване. Всяка стъпка изисква поточна проверка с помощта на лазерен диаметър, за да се гарантира, че отклоненията в размерите остават в допустимия диапазон. Изисквания за геометричен толеранс:
Кръглост: Грешката на кръглост на високопрецизните ролки трябва да бъде ≤5μm. По време на шлифоване трябва да се използва двойно централно позициониране, заедно с високоскоростно въртене на шлифовъчния диск (линейна скорост ≥35m/s), за да се сведе до минимум влиянието на центробежната сила върху кръглостта.
Цилиндричност: Грешката в цилиндричността трябва да бъде ≤8μm. Регулирането на ъгъла на обработка на шлифовъчния диск (обикновено 1°-3°) осигурява праволинейност на външния диаметър на валяка.
Паралелност на челните повърхности: Грешката в паралелизма на двете челни повърхности на ролката трябва да бъде ≤0,01 мм. По време на шлифоване трябва да се използват приспособления за позициониране на челните повърхности, за да се предотврати отклонение на зацепването, причинено от наклона на челната повърхност.
Изисквания за качество на повърхността:
Външният диаметър на валяка трябва да има грапавост на повърхността Ra 0,4-0,8 μm. Трябва да се избягват повърхностни дефекти като драскотини, изгаряния и котлен камък. По време на шлифоване концентрацията на шлифовъчната течност (обикновено 5%-8%) и налягането на струята (≥0,3 MPa) трябва да се контролират, за да се разсее бързо топлината от шлифоването и да се предотвратят изгаряния на повърхността. Освен това, по време на етапа на фино шлифоване трябва да се използва финозърнест шлифовъчен диск (напр. 80#-120#), за да се подобри качеството на повърхността.
(II) Шлифоване на щифтове: „Тест за прецизност“ за праволинейност и съосност
Щифтът е основният компонент, свързващ верижните пластини и ролките. Неговата праволинейност и коаксиалност пряко влияят върху гъвкавостта и експлоатационния живот на веригата. Техническите изисквания за шлифоване на щифтове се фокусират върху следните аспекти:
Контрол на праволинейността:
Грешката в праволинейността на щифта трябва да бъде ≤0,005 мм/м. По време на шлифоване трябва да се използва метод „стабилна опора + двойно централно позициониране“, за да се предотврати деформация от огъване, причинена от собственото тегло на щифта. За щифтове с дължина над 100 мм, проверките за праволинейност трябва да се извършват на всеки 50 мм по време на процеса на шлифоване, за да се гарантира, че общата праволинейност отговаря на изискванията. Изисквания за съосност:
Грешката в коаксиалността на шийките в двата края на щифта трябва да бъде ≤0,008 мм. По време на шлифоване, централните отвори в двата края на щифта трябва да се използват като отправна точка (точността на централния отвор трябва да отговаря на клас А в GB/T 145-2001). Шлифовъчното колело трябва да бъде обработено и позиционирано, за да се осигури подравняване на оста на шийките в двата края. Освен това, трябва да се извършват офлайн проверки за коаксиалност с помощта на триизмерна координатна измервателна машина, с минимална честота на проверка от 5%. Твърдост на повърхността и съвместимост при шлифоване:
Шпилките трябва да преминат през термична обработка преди шлайфане (обикновено цементация и закаляване до твърдост HRC 58-62). Параметрите на шлайфане трябва да се регулират според твърдостта:
Грубо шлайфане: Използвайте шлифовъчен диск със средна зърнистост (60#-80#), контролирайте дълбочината на шлайфане до 0,05-0,1 мм и използвайте скорост на подаване от 10-15 мм/мин.
Фино шлифоване: Използвайте финозърнест шлифовъчен диск (120#-150#), контролирайте дълбочината на шлифоване до 0,01-0,02 мм и използвайте скорост на подаване от 5-8 мм/мин, за да избегнете повърхностни пукнатини или загуба на твърдост, причинени от неправилни параметри на шлифоване.
(III) Шлифоване на верижни плочи: Детайлен контрол на точността и плоскостта на отворите
Верижните пластини са гръбнакът на ролковите вериги. Точността на отворите и плоскостта на техните отвори пряко влияят върху точността на сглобяване на веригата и стабилността на трансмисията. Шлайфането на верижните пластини е насочено предимно към две ключови области: отвора на верижната пластина и повърхността на верижната пластина. Техническите изисквания са следните:
Точност на шлифоване на отворите на верижната плоча:
Толеранс на отвора: Толерансът на отвора на високопрецизните верижни плочи трябва да се контролира в рамките на H7 (например, за отвор φ8 мм, толерансът е от +0,015 мм до 0 мм). Използват се диамантени шлифовъчни дискове (150#-200# зърнистост) и високоскоростен шпиндел (≥8000 об/мин), за да се осигурят точни размери на отвора.
Толеранс на позицията на отвора: Централното разстояние между съседните отвори трябва да бъде ≤0,01 мм, а грешката в перпендикулярността между оста на отвора и повърхността на верижната плоча трябва да бъде ≤0,005 мм. Шлифоването изисква специализирани инструменти и наблюдение в реално време със CCD система за визуална инспекция.
Изисквания за шлифоване на повърхността на верижната плоча:
Грешката в плоскостта на веригата трябва да бъде ≤0,003 мм/100 мм, а грапавостта на повърхността трябва да достигне Ra0,8 μm. Шлайфането изисква процес на „двустранно шлифоване“. Синхронизираното въртене (линейна скорост ≥ 40 m/s) и подаването на горните и долните шлифовъчни дискове осигуряват паралелизъм и плоскост от двете страни на веригата. Освен това, налягането на шлифоване (обикновено 0,2-0,3 MPa) трябва да се контролира, за да се предотврати деформация на веригата поради неравномерна сила.
III. Контрол на процеса за високопрецизно шлифоване на ролкови вериги: Цялостна гаранция от оборудването до управлението
За да се постигнат тези строги технически изисквания, простото задаване на параметри на обработката е недостатъчно. Трябва да се създаде и цялостна система за контрол на процеса, обхващаща избора на оборудване, проектирането на инструментите, наблюдението на параметрите и контрола на качеството.
(I) Избор на оборудване: „Хардуерната основа“ на високопрецизното шлифоване
Избор на шлифовъчна машина: Изберете високопрецизна CNC шлифовъчна машина (точност на позициониране ≤ 0,001 мм, повторяемост ≤ 0,0005 мм), като Junker (Германия) или Okamoto (Япония). Уверете се, че точността на машината отговаря на изискванията за обработка.
Избор на шлифовъчен диск: Изберете подходящия тип шлифовъчен диск въз основа на материала на компонента (обикновено 20CrMnTi или 40Cr) и изискванията за обработка. Например, корундов шлифовъчен диск се използва за шлифоване на ролкови дискове, силициево-карбиден шлифовъчен диск се използва за шлифоване на щифтове, а диамантен шлифовъчен диск се използва за шлифоване на отвори във верижни пластини.
Конфигурация на тестовото оборудване: Необходимо е високопрецизно тестово оборудване, като например лазерен диаметър, триизмерна координатна измервателна машина, тестер за грапавост на повърхността и тестер за кръглост, за да се комбинират онлайн и офлайн точни проверки по време на процеса на обработка. (II) Проектиране на инструментална екипировка: „Ключовата опора“ за прецизност и стабилност
Приспособления за позициониране: Проектирайте специализирани приспособления за позициониране на ролки, щифтове и вериги. Например, ролките използват приспособления за позициониране с двоен център, щифтовете използват приспособления за централна опора на рамката, а веригите използват приспособления за позициониране на отвори. Това осигурява прецизно позициониране и нулев луфт по време на процеса на шлифоване.
Затягащи устройства: Използвайте гъвкави методи за затягане (като пневматично или хидравлично затягане), за да контролирате силата на затягане (обикновено 0,1-0,2 MPa), за да предотвратите деформация на компонентите, причинена от прекомерна сила на затягане. Освен това, позициониращите повърхности на затягащите устройства трябва редовно да се полират (до грапавост на повърхността Ra 0,4 μm или по-малко), за да се осигури точност на позициониране. (III) Мониторинг на параметрите: „Динамична гаранция“ с корекция в реално време
Мониторинг на параметрите на обработката: CNC системата следи ключови параметри като скорост на шлифоване, скорост на подаване, дълбочина на шлифоване, концентрация на шлифовъчната течност и температура в реално време. Когато някой от параметърите надвиши зададения диапазон, системата автоматично издава аларма и изключва машината, за да предотврати дефектни продукти.
Контрол на температурата: Топлината, генерирана по време на процеса на шлифоване, е основната причина за деформация на компонентите и изгаряния на повърхността. Контролът на температурата се изисква чрез следните методи:
Система за циркулация на шлифовъчна течност: Използвайте шлифовъчна течност с висок охлаждащ капацитет (като емулсия или синтетична шлифовъчна течност), оборудвана с хладилен агрегат за поддържане на температура от 20-25°C.
Периодично шлифоване: За компоненти, склонни към генериране на топлина (като например щифтове), се използва периодичен процес на шлифоване „шлифоване-охлаждане-повторно шлифоване“, за да се предотврати натрупването на топлина. (IV) Контрол на качеството: „Последната линия на защита“ за постигане на прецизност
Онлайн инспекция: Лазерни измервателни уреди за диаметър, CCD системи за визуална инспекция и друго оборудване са инсталирани в близост до станцията за шлифоване, за да се извършват проверки в реално време на размерите на компонентите и допустимите отклонения във формата и позицията. Само квалифицирани компоненти могат да преминат към следващия процес.
Офлайн проверка на проби: 5%-10% от всяка партида продукти преминават през офлайн проверка, използвайки координатно-измервателна машина (CMM) за проверка на ключови показатели като толеранс на отвора и коаксиалност, тестер за кръглост за проверка на кръглостта на валяците и тестер за грапавост на повърхността за проверка на качеството на повърхността.
Изисквания за пълна проверка: За високопрецизни ролкови вериги, използвани във висок клас оборудване (като аерокосмическа индустрия и прецизни машинни инструменти), е необходима 100% пълна проверка, за да се гарантира, че всеки компонент отговаря на необходимата прецизност.
IV. Сценарии на приложение и бъдещи тенденции на технологията за високопрецизно шлифоване на ролкови вериги
(I) Типични сценарии на приложение
Високопрецизните ролкови вериги, с отличната си прецизност и стабилност, са широко използвани в области със строги изисквания за трансмисия:
Автомобилна индустрия: Ангренажните вериги на двигателите и трансмисионните вериги трябва да издържат на високи скорости (≥6000 об/мин) и високочестотни удари, което поставя изключително високи изисквания към кръглостта на ролките и праволинейността на щифтовете;
Интелигентна логистика: Автоматизираното оборудване за сортиране и конвейерните системи за складове с високи стелажи изискват прецизен контрол на скоростта и позициониране. Точността на отворите на верижните плочи и цилиндричността на ролките пряко влияят върху оперативната стабилност;
Прецизни машини: Задвижванията на шпинделите и системите за подаване на CNC машините изискват контрол на движението на микронно ниво. Коаксиалността на щифтовете и плоскостта на верижната плоча са от решаващо значение за осигуряване на точност на предаване.
(II) Бъдещи технологични тенденции
С развитието на Индустрия 4.0 и интелигентното производство, процесите на високопрецизно шлифоване на ролкови вериги се развиват в следните посоки:
Интелигентна машинна обработка: Въвеждане на системи за визуална проверка, задвижвани от изкуствен интелект, за автоматично идентифициране на размерите на компонентите и качеството на повърхността, което позволява регулиране на параметрите и подобряване на ефективността и постоянството на машинната обработка;
Зелено смилане: Разработване на екологично чисти смилащи течности (като биоразградими смилащи течности), комбинирани с ефективни филтриращи системи за намаляване на замърсяването на околната среда; Едновременно с това, прилагане на нискотемпературна технология за смилане за намаляване на консумацията на енергия;
Комбинирано шлифоване: Интегриране на процесите на шлифоване на ролки, щифтове и верижни плочи в „едноетапен“ композитен процес, използващ многоосни CNC шлифовъчни машини за намаляване на грешките при позициониране между процесите и допълнително подобряване на общата прецизност.
Време на публикуване: 29 септември 2025 г.