الزامات فنی برای سنگ زنی زنجیره ای غلتکی با دقت بالا

الزامات فنی برای سنگ زنی زنجیره ای غلتکی با دقت بالا

در صنعت انتقال صنعتی،زنجیرهای غلتکیاجزای کلیدی برای انتقال قدرت و کنترل حرکت هستند. دقت آنها مستقیماً راندمان عملیاتی، پایداری و عمر مفید تجهیزات را تعیین می‌کند. فرآیند سنگ‌زنی، آخرین مرحله در بهبود دقت در تولید زنجیرهای غلتکی، وجه تمایز کلیدی بین زنجیرهای استاندارد و با دقت بالا است. این مقاله به الزامات فنی اصلی برای سنگ‌زنی زنجیرهای غلتکی با دقت بالا می‌پردازد و اصول فرآیند، کنترل دقیق، استانداردهای کیفیت و سناریوهای کاربردی را پوشش می‌دهد و درک جامعی از این فناوری حیاتی که از تولید تجهیزات سطح بالا پشتیبانی می‌کند، ارائه می‌دهد.

۱. ارزش اصلی سنگ‌زنی غلتکی با دقت بالا: چرا این دستگاه «لنگرگاه» دقت انتقال است

قبل از بحث در مورد الزامات فنی، ابتدا باید روشن کنیم: چرا سنگ‌زنی حرفه‌ای برای زنجیرهای غلتکی با دقت بالا ضروری است؟ در مقایسه با روش‌های سنتی ماشینکاری مانند تراشکاری و فرزکاری، سنگ‌زنی با مزایای منحصر به فرد خود، به ابزار اصلی دستیابی به دقت در سطح میکرون در زنجیرهای غلتکی تبدیل شده است.

از دیدگاه صنعتی، چه در سیستم‌های زمان‌بندی موتور در تولید خودرو، چه در درایوهای نوار نقاله برای تجهیزات لجستیک هوشمند، یا انتقال قدرت در ماشین‌های ابزار دقیق، الزامات دقت زنجیر غلتکی از سطح میلی‌متر به سطح میکرون تغییر یافته است. خطای گردی غلتک باید در محدوده 5 میکرومتر کنترل شود، تلرانس سوراخ صفحه زنجیر باید کمتر از 3 میکرومتر باشد و زبری سطح پین باید به Ra0.4 میکرومتر یا کمتر برسد. این الزامات دقیق دقیق فقط از طریق سنگ‌زنی به طور قابل اعتمادی قابل دستیابی هستند.

به طور خاص، ارزش اصلی سنگ زنی زنجیره ای غلتکی با دقت بالا در سه حوزه کلیدی نهفته است:

قابلیت تصحیح خطا: از طریق برش پرسرعت چرخ سنگ‌زنی، تغییر شکل و انحرافات ابعادی ناشی از فرآیندهای قبلی (مانند آهنگری و عملیات حرارتی) به طور دقیق حذف می‌شوند و ثبات ابعادی برای هر جزء تضمین می‌شود.

بهبود کیفیت سطح: سنگ‌زنی به طور مؤثر زبری سطح قطعه را کاهش می‌دهد، از بین رفتن اصطکاک در حین کار زنجیر را کم می‌کند و عمر مفید را افزایش می‌دهد.

تضمین دقت هندسی: برای تلرانس‌های هندسی بحرانی مانند گردی و استوانه‌ای بودن غلتک، صافی پین و توازی صفحات زنجیری، فرآیند سنگ‌زنی به دقت کنترلی بسیار فراتر از سایر روش‌های ماشینکاری دست می‌یابد.

دوم. الزامات فنی اصلی برای سنگ‌زنی غلتکی با دقت بالا: کنترل جامع از قطعه‌ای به قطعه دیگر

فرآیند سنگ زنی زنجیری غلتکی با دقت بالا، یک مرحله نیست؛ بلکه یک فرآیند سیستماتیک است که سه جزء اصلی را پوشش می‌دهد: غلتک‌ها، پین‌ها و صفحات زنجیری. هر مرحله تابع استانداردهای فنی و مشخصات عملیاتی دقیقی است.

(۱) سنگ‌زنی غلتکی: «نبردی در سطح میکرون» بین گردی و استوانه‌ای بودن

غلتک‌ها اجزای کلیدی در درگیری زنجیرهای غلتکی و چرخ‌دنده‌ها هستند. گردی و استوانه‌ای بودن آنها مستقیماً بر نرمی درگیری و راندمان انتقال تأثیر می‌گذارد. در طول سنگ‌زنی غلتکی، الزامات فنی زیر باید به دقت کنترل شوند:
کنترل دقت ابعادی:
تلرانس قطر خارجی غلتک باید کاملاً مطابق با GB/T 1243-2006 یا ISO 606 باشد. برای گریدهای با دقت بالا (مثلاً گرید C و بالاتر)، تلرانس قطر خارجی باید در محدوده ±0.01 میلی‌متر کنترل شود. سنگ‌زنی نیاز به یک فرآیند سه مرحله‌ای دارد: سنگ‌زنی خشن، سنگ‌زنی نیمه‌پرداخت و سنگ‌زنی نهایی. هر مرحله نیاز به بازرسی درون خطی با استفاده از قطرسنج لیزری دارد تا اطمینان حاصل شود که انحرافات ابعادی در محدوده مجاز باقی می‌مانند. الزامات تلرانس هندسی:

گردی: خطای گردی غلتک‌های با دقت بالا باید ≤5μm باشد. در حین سنگ‌زنی باید از موقعیت‌یابی دو مرکزی به همراه چرخش چرخ سنگ‌زنی با سرعت بالا (سرعت خطی ≥35m/s) استفاده شود تا اثرات نیروی گریز از مرکز بر گردی به حداقل برسد.

استوانه‌ای بودن: خطای استوانه‌ای بودن باید ≤8μm باشد. تنظیم زاویه تراش چرخ سنگ‌زنی (معمولاً 1 تا 3 درجه) صاف بودن قطر بیرونی غلتک را تضمین می‌کند.

موازی بودن دو سطح انتهایی غلتک: خطای موازی بودن دو سطح انتهایی غلتک باید ≤0.01 میلی‌متر باشد. برای جلوگیری از انحراف شبکه‌بندی ناشی از کج شدن سطح انتهایی، باید در حین سنگ‌زنی از وسایل تثبیت موقعیت سطح انتهایی استفاده شود.

الزامات کیفیت سطح:
قطر بیرونی غلتک باید دارای زبری سطح Ra 0.4-0.8μm باشد. باید از عیوب سطحی مانند خراش، سوختگی و پوسته شدن جلوگیری شود. در حین سنگ‌زنی، غلظت سیال سنگ‌زنی (معمولاً 5%-8%) و فشار جت (≥0.3MPa) باید کنترل شود تا گرمای سنگ‌زنی به سرعت از بین برود و از سوختگی سطح جلوگیری شود. علاوه بر این، برای بهبود پرداخت سطح، باید از یک چرخ سنگ‌زنی با دانه‌بندی ریز (مثلاً 80#-120#) در مرحله سنگ‌زنی ریز استفاده شود.

(II) سنگ‌زنی پین: یک «آزمون دقیق» برای راستی و هم‌محوری

پین جزء اصلی اتصال صفحات زنجیر و غلتک‌ها است. صافی و هم‌محوری آن مستقیماً بر انعطاف‌پذیری و طول عمر زنجیر تأثیر می‌گذارد. الزامات فنی برای سنگ‌زنی پین بر جنبه‌های زیر متمرکز است:

کنترل صافی:
خطای صافی پین باید ≤0.005 میلی‌متر بر متر باشد. در حین سنگ‌زنی، باید از روش "تکیه‌گاه پایدار + موقعیت‌یابی دو مرکزی" برای جلوگیری از تغییر شکل خمشی ناشی از وزن خود پین استفاده شود. برای پین‌های بلندتر از 100 میلی‌متر، بررسی‌های صافی باید هر 50 میلی‌متر در طول فرآیند سنگ‌زنی انجام شود تا اطمینان حاصل شود که صافی کلی الزامات را برآورده می‌کند. الزامات هم‌محوری:
خطای هم‌محوری پین‌ها در دو انتهای پین باید ≤0.008 میلی‌متر باشد. در حین سنگ‌زنی، سوراخ‌های مرکزی در دو انتهای پین باید به عنوان مرجع استفاده شوند (دقت سوراخ مرکزی باید مطابق با کلاس A در GB/T 145-2001 باشد). چرخ سنگ‌زنی باید تراشیده و در موقعیت مناسبی قرار گیرد تا از هم‌محوری محور پین‌ها در دو انتها اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، بررسی‌های نقطه‌ای آفلاین برای هم‌محوری باید با استفاده از یک دستگاه اندازه‌گیری مختصات سه‌بعدی، با حداقل نرخ بازرسی 5٪ انجام شود. سختی سطح و سازگاری سنگ‌زنی:

شفت‌های پین قبل از سنگ‌زنی باید تحت عملیات حرارتی قرار گیرند (معمولاً کربن‌دهی و کوئنچ تا سختی HRC 58-62). پارامترهای سنگ‌زنی باید بر اساس سختی تنظیم شوند:

سنگ زنی خشن: از یک چرخ سنگ زنی با دانه بندی متوسط ​​(60#-80#) استفاده کنید، عمق سنگ زنی را روی 0.05-0.1 میلی متر کنترل کنید و از سرعت تغذیه 10-15 میلی متر در دقیقه استفاده کنید.

سنگ‌زنی ریز: از یک چرخ سنگ‌زنی ریزدانه (120#-150#) استفاده کنید، عمق سنگ‌زنی را روی 0.01-0.02 میلی‌متر کنترل کنید و از سرعت پیشروی 5-8 میلی‌متر در دقیقه استفاده کنید تا از ترک‌های سطحی یا کاهش سختی ناشی از پارامترهای نامناسب سنگ‌زنی جلوگیری شود.

(III) سنگ‌زنی زنجیری: کنترل دقیق دقت و صافی سوراخ

صفحات زنجیری ستون فقرات زنجیرهای غلتکی هستند. دقت سوراخ و صافی آنها مستقیماً بر دقت مونتاژ زنجیر و پایداری انتقال تأثیر می‌گذارد. سنگ‌زنی صفحات زنجیری در درجه اول دو حوزه کلیدی را هدف قرار می‌دهد: سوراخ صفحه زنجیری و سطح صفحه زنجیری. الزامات فنی به شرح زیر است:
دقت سنگ زنی سوراخ صفحه زنجیر:
تلرانس دهانه: تلرانس سوراخ صفحات زنجیری با دقت بالا باید در محدوده H7 کنترل شود (مثلاً برای سوراخ φ8mm، تلرانس +0.015mm تا 0mm است). چرخ‌های سنگ‌زنی الماس (گریت 150#-200#) و یک اسپیندل پرسرعت (≥8000 دور در دقیقه) برای اطمینان از ابعاد دقیق سوراخ استفاده می‌شوند.
تلرانس موقعیت سوراخ: فاصله مرکزی بین سوراخ‌های مجاور باید ≤0.01 میلی‌متر و خطای عمود بودن بین محور سوراخ و سطح صفحه زنجیر باید ≤0.005 میلی‌متر باشد. سنگ‌زنی نیاز به ابزار اختصاصی و نظارت بلادرنگ با سیستم بازرسی بینایی CCD دارد.
الزامات سنگ زنی سطح صفحه زنجیره ای:
خطای صافی صفحه زنجیر باید ≤0.003mm/100mm باشد و زبری سطح باید به Ra0.8μm برسد. سنگ‌زنی نیاز به یک فرآیند "سنگ‌زنی دو طرفه" دارد. چرخش هماهنگ (سرعت خطی ≥ 40 متر بر ثانیه) و تغذیه چرخ‌های سنگ‌زنی بالا و پایین، موازی بودن و صافی را در هر دو طرف زنجیر تضمین می‌کند. علاوه بر این، فشار سنگ‌زنی (معمولاً 0.2-0.3 مگاپاسکال) باید کنترل شود تا از تغییر شکل زنجیر به دلیل نیروی ناهموار جلوگیری شود.

III. کنترل فرآیند برای سنگ‌زنی غلتکی با دقت بالا: تضمین جامع از تجهیزات تا مدیریت

برای دستیابی به این الزامات فنی سختگیرانه، صرفاً تنظیم پارامترهای پردازش کافی نیست. یک سیستم کنترل فرآیند جامع، شامل انتخاب تجهیزات، طراحی ابزار، نظارت بر پارامترها و بازرسی کیفیت، نیز باید ایجاد شود.

(۱) انتخاب تجهیزات: «بنیاد سخت‌افزاری» سنگ‌زنی با دقت بالا
انتخاب دستگاه سنگ‌زنی: یک دستگاه سنگ‌زنی CNC با دقت بالا (دقت موقعیت‌یابی ≤ 0.001 میلی‌متر، تکرارپذیری ≤ 0.0005 میلی‌متر) مانند Junker (آلمان) یا Okamoto (ژاپن) انتخاب کنید. مطمئن شوید که دقت دستگاه، الزامات پردازش را برآورده می‌کند.
انتخاب چرخ سنگ‌زنی: نوع چرخ سنگ‌زنی مناسب را بر اساس جنس قطعه (معمولاً 20CrMnTi یا 40Cr) و الزامات پردازش انتخاب کنید. به عنوان مثال، از چرخ سنگ‌زنی کوراندوم برای سنگ‌زنی غلتکی، از چرخ سنگ‌زنی کاربید سیلیکون برای سنگ‌زنی پین و از چرخ سنگ‌زنی الماس برای سنگ‌زنی سوراخ صفحه زنجیری استفاده می‌شود.
پیکربندی تجهیزات تست: تجهیزات تست با دقت بالا مانند قطرسنج لیزری، دستگاه اندازه‌گیری مختصات سه‌بعدی، دستگاه تست زبری سطح و دستگاه تست گردی برای ترکیب بررسی‌های نقطه‌ای آنلاین و آفلاین در طول فرآیند پردازش مورد نیاز است. (II) طراحی ابزار: "پشتیبانی کلیدی" برای دقت و پایداری

فیکسچرهای موقعیت‌یابی: فیکسچرهای موقعیت‌یابی تخصصی برای غلتک‌ها، پین‌ها و زنجیرها طراحی کنید. به عنوان مثال، غلتک‌ها از فیکسچرهای موقعیت‌یابی دو مرکزی، پین‌ها از فیکسچرهای نگهدارنده قاب مرکزی و زنجیرها از فیکسچرهای موقعیت‌یابی سوراخ استفاده می‌کنند. این امر موقعیت‌یابی دقیق و عدم لقی را در طول فرآیند سنگ‌زنی تضمین می‌کند.

فیکسچرهای گیره: از روش‌های گیره‌بندی انعطاف‌پذیر (مانند گیره‌بندی پنوماتیکی یا هیدرولیکی) برای کنترل نیروی گیره‌بندی (معمولاً 0.1-0.2 مگاپاسکال) استفاده کنید تا از تغییر شکل قطعه ناشی از نیروی گیره‌بندی بیش از حد جلوگیری شود. علاوه بر این، سطوح قرارگیری فیکسچرها باید به طور منظم صیقل داده شوند (تا زبری سطح Ra 0.4 میکرومتر یا کمتر) تا دقت موقعیت‌یابی تضمین شود. (III) نظارت بر پارامترها: "تضمین دینامیکی" با تنظیم بلادرنگ
نظارت بر پارامترهای پردازش: سیستم CNC پارامترهای کلیدی مانند سرعت سنگ‌زنی، نرخ تغذیه، عمق سنگ‌زنی، غلظت سیال سنگ‌زنی و دما را به صورت بلادرنگ نظارت می‌کند. هنگامی که هر پارامتر از محدوده تعیین‌شده فراتر رود، سیستم به طور خودکار هشدار می‌دهد و دستگاه را خاموش می‌کند تا از تولید محصولات معیوب جلوگیری شود.
کنترل دما: گرمای تولید شده در طول فرآیند سنگ زنی علت اصلی تغییر شکل قطعات و سوختگی سطح است. کنترل دما از طریق روش‌های زیر ضروری است:
سیستم گردش سیال آسیاب: از یک سیال آسیاب با ظرفیت خنک‌کنندگی بالا (مانند امولسیون یا سیال آسیاب مصنوعی) مجهز به واحد تبرید برای حفظ دمای 20-25 درجه سانتیگراد استفاده کنید.
سنگ‌زنی متناوب: برای اجزایی که مستعد تولید گرما هستند (مانند پین‌ها)، از فرآیند سنگ‌زنی متناوب «سنگ‌زنی-خنک‌کاری-سنگ‌زنی مجدد» برای جلوگیری از تجمع گرما استفاده می‌شود. (IV) بازرسی کیفیت: «آخرین خط دفاعی» برای دستیابی به دقت

بازرسی آنلاین: قطرسنج‌های لیزری، سیستم‌های بازرسی بصری CCD و سایر تجهیزات در نزدیکی ایستگاه سنگ‌زنی نصب می‌شوند تا بازرسی‌های بلادرنگ از ابعاد قطعات و تلرانس‌های فرم و موقعیت انجام دهند. فقط قطعات واجد شرایط می‌توانند به فرآیند بعدی بروند.

بازرسی نمونه‌برداری آفلاین: ۵ تا ۱۰ درصد از هر دسته از محصولات، با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری مختصات (CMM) برای بررسی شاخص‌های کلیدی مانند تلرانس سوراخ و هم‌محوری، دستگاه تست گردی برای بررسی گردی غلتک و دستگاه تست زبری سطح برای بررسی کیفیت سطح، تحت بازرسی آفلاین قرار می‌گیرند.

الزامات بازرسی کامل: برای زنجیرهای غلتکی با دقت بالا که در تجهیزات پیشرفته (مانند هوافضا و ماشین‌آلات دقیق) استفاده می‌شوند، بازرسی کامل ۱۰۰٪ لازم است تا اطمینان حاصل شود که هر جزء دقت مورد نیاز را برآورده می‌کند.

چهارم. سناریوهای کاربردی و روندهای آینده فناوری سنگ‌زنی زنجیری غلتکی با دقت بالا

(I) سناریوهای کاربردی معمول
زنجیرهای غلتکی با دقت بالا، با دقت و پایداری عالی خود، به طور گسترده در زمینه‌هایی با الزامات دقیق انتقال نیرو مورد استفاده قرار گرفته‌اند:

صنعت خودرو: زنجیرهای تایمینگ موتور و زنجیرهای گیربکس باید در برابر سرعت‌های بالا (≥6000 دور در دقیقه) و ضربه‌های با فرکانس بالا مقاومت کنند، که این امر نیاز بسیار زیادی به گردی غلتک‌ها و صافی پین‌ها دارد.

لجستیک هوشمند: تجهیزات مرتب‌سازی خودکار و سیستم‌های نوار نقاله انبار مرتفع نیاز به کنترل دقیق سرعت و موقعیت‌یابی دارند. دقت سوراخ صفحه زنجیر و استوانه‌ای بودن غلتک مستقیماً بر پایداری عملیاتی تأثیر می‌گذارند.

ماشین‌های ابزار دقیق: درایوهای اسپیندل و سیستم‌های تغذیه ماشین‌های ابزار CNC نیاز به کنترل حرکت در سطح میکرون دارند. هم‌محوری پین و صافی صفحه زنجیر برای اطمینان از دقت انتقال بسیار مهم است.

(II) روندهای فناوری آینده

با پیشرفت صنعت ۴.۰ و تولید هوشمند، فرآیندهای سنگ‌زنی غلتکی زنجیری با دقت بالا در جهات زیر در حال توسعه هستند:

ماشینکاری هوشمند: معرفی سیستم‌های بازرسی بصری مبتنی بر هوش مصنوعی برای شناسایی خودکار ابعاد قطعات و کیفیت سطح، امکان تنظیم پارامترها و بهبود کارایی و ثبات ماشینکاری؛

آسیاب سبز: توسعه سیالات آسیاب سازگار با محیط زیست (مانند سیالات آسیاب زیست تخریب پذیر) همراه با سیستم‌های فیلتراسیون کارآمد برای کاهش آلودگی محیط زیست؛ همزمان، اتخاذ فناوری آسیاب در دمای پایین برای کاهش مصرف انرژی؛

سنگ‌زنی مرکب: ادغام فرآیندهای سنگ‌زنی غلتک‌ها، پین‌ها و صفحات زنجیری در یک فرآیند مرکب «یک مرحله‌ای»، با استفاده از ماشین‌های سنگ‌زنی CNC چند محوره برای کاهش خطاهای موقعیت‌یابی بین فرآیندها و بهبود بیشتر دقت کلی.