Didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo techniniai reikalavimai
Pramoninių transmisijų pramonėjeritininės grandinėsyra pagrindiniai galios perdavimo ir judesio valdymo komponentai. Jų tikslumas tiesiogiai lemia įrangos veikimo efektyvumą, stabilumą ir tarnavimo laiką. Šlifavimo procesas, paskutinis žingsnis siekiant pagerinti ritininių grandinių gamybos tikslumą, yra pagrindinis skirtumas tarp standartinių ir didelio tikslumo grandinių. Šiame straipsnyje bus išsamiai aptarti pagrindiniai didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo techniniai reikalavimai, apimantys proceso principus, išsamią kontrolę, kokybės standartus ir taikymo scenarijus, pateikiant išsamų šios svarbios technologijos, palaikančios aukščiausios klasės įrangos gamybą, supratimą.
1. Pagrindinė didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo vertė: kodėl tai yra perdavimo tikslumo „inkaras“
Prieš aptardami techninius reikalavimus, pirmiausia turime išsiaiškinti: kodėl profesionalus šlifavimas yra būtinas didelio tikslumo ritininėms grandinėms? Palyginti su tradiciniais apdirbimo metodais, tokiais kaip tekinimas ir frezavimas, šlifavimas, turintis unikalių privalumų, tapo pagrindine priemone pasiekti mikronų lygio tikslumą ritininėse grandinėse.
Pramonės požiūriu, nesvarbu, ar tai būtų variklio paskirstymo sistemos automobilių gamyboje, konvejerių pavaros intelektualioje logistikos įrangoje, ar galios perdavimas tiksliosiose staklėse, ritininių grandinių tikslumo reikalavimai pasikeitė iš milimetrų į mikronų lygį. Volelių apvalumo paklaida turi būti kontroliuojama ne daugiau kaip 5 μm, grandinės plokštės skylės tolerancijos turi būti mažesnės nei 3 μm, o kaiščio paviršiaus šiurkštumas turi siekti Ra0,4 μm arba mažiau. Šie griežti tikslumo reikalavimai gali būti patikimai įvykdyti tik šlifuojant.
Tiksliau sakant, pagrindinė didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo vertė slypi trijose pagrindinėse srityse:
Klaidų taisymo galimybė: Dėl didelio greičio šlifavimo disko pjovimo tiksliai pašalinamos ankstesnių procesų (pvz., kalimo ir terminio apdorojimo) sukeltos deformacijos ir matmenų nuokrypos, užtikrinant kiekvieno komponento matmenų nuoseklumą;
Paviršiaus kokybės gerinimas: šlifavimas efektyviai sumažina komponentų paviršiaus šiurkštumą, sumažina trinties nuostolius grandinės veikimo metu ir pailgina tarnavimo laiką;
Geometrinio tikslumo užtikrinimas: esant kritiniams geometriniams tolerancijoms, tokioms kaip volelių apvalumas ir cilindriškumas, kaiščių tiesumas ir grandinės plokštės lygiagretumas, šlifavimo proceso metu pasiekiamas valdymo tikslumas, gerokai viršijantis kitus apdirbimo metodus.
II. Pagrindiniai didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo techniniai reikalavimai: visapusiška kontrolė nuo komponento iki komponento
Didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo procesas nėra vienas žingsnis, o sistemingas procesas, apimantis tris pagrindinius komponentus: ritinėlius, kaiščius ir grandinės plokštes. Kiekvienam etapui taikomi griežti techniniai standartai ir eksploatavimo specifikacijos.
(I) Valcinis šlifavimas: „mikronų lygio kova“ tarp apvalumo ir cilindriškumo
Voleliai yra pagrindiniai volelių grandinių ir žvaigždžių sujungimo komponentai. Jų apvalumas ir cilindriškumas tiesiogiai veikia sujungimo lygumą ir perdavimo efektyvumą. Volelių šlifavimo metu turi būti kruopščiai kontroliuojami šie techniniai reikalavimai:
Matmenų tikslumo kontrolė:
Volo išorinio skersmens tolerancija turi griežtai atitikti GB/T 1243-2006 arba ISO 606 reikalavimus. Didelio tikslumo rūšims (pvz., C ir aukštesnėms) išorinio skersmens tolerancija turi būti kontroliuojama ±0,01 mm tikslumu. Šlifavimas atliekamas trimis etapais: grubiu šlifavimu, pusiau apdailos šlifavimu ir apdailos šlifavimu. Kiekviename etape reikia atlikti lazerinio skersmens matuoklio patikrą, siekiant užtikrinti, kad matmenų nuokrypiai neviršytų leistino diapazono. Geometrinio tolerancijos reikalavimai:
Apvalumas: Didelio tikslumo volelių apvalumo paklaida turi būti ≤5 μm. Šlifavimo metu turi būti naudojamas dvigubas centras ir didelio greičio šlifavimo disko sukimasis (linijinis greitis ≥35 m/s), kad būtų sumažintas išcentrinės jėgos poveikis apvalumui.
Cilindriškumas: Cilindriškumo paklaida turi būti ≤8 μm. Šlifavimo disko apdirbimo kampo reguliavimas (paprastai 1°–3°) užtikrina volelio išorinio skersmens tiesumą.
Galinio paviršiaus lygiagretumas: volo dviejų galinių paviršių lygiagretumo paklaida turi būti ≤0,01 mm. Šlifavimo metu turi būti naudojami galinio paviršiaus padėties nustatymo įtaisai, kad būtų išvengta sujungimo nuokrypio, kurį sukelia galinio paviršiaus pakreipimas.
Paviršiaus kokybės reikalavimai:
Volelio išorinio skersmens paviršiaus šiurkštumas turi būti Ra 0,4–0,8 μm. Reikia vengti paviršiaus defektų, tokių kaip įbrėžimai, nudegimai ir apnašos. Šlifavimo metu reikia kontroliuoti šlifavimo skysčio koncentraciją (paprastai 5–8 %) ir srovės slėgį (≥ 0,3 MPa), kad šlifavimo šiluma greitai išsisklaidytų ir paviršius nenudegtų. Be to, smulkaus šlifavimo etape turėtų būti naudojamas smulkiagrūdis šlifavimo diskas (pvz., 80#–120#), kad būtų pagerinta paviršiaus apdaila.
(II) Smeigtukų šlifavimas: tiesumo ir koaksialumo „tikslumo testas“
Kaištis yra pagrindinė grandinės plokštes ir ritinėlius jungianti detalė. Jo tiesumas ir bendraašis sujungimas tiesiogiai veikia grandinės lankstumą ir tarnavimo laiką. Techniniai kaiščių šlifavimo reikalavimai sutelkti į šiuos aspektus:
Tiesumo kontrolė:
Kaiščio tiesumo paklaida turi būti ≤0,005 mm/m. Šlifavimo metu turi būti naudojamas „stabilios atramos + dvigubo centro pozicionavimo“ metodas, siekiant išvengti lenkimo deformacijos, kurią sukelia paties kaiščio svoris. Kaiščiams, ilgesniems nei 100 mm, šlifavimo metu tiesumas turi būti patikrinamas kas 50 mm, siekiant užtikrinti, kad bendras tiesumas atitiktų reikalavimus. Bendraašio sujungimo reikalavimai:
Kaiščio kakliukų koaksialumo paklaida abiejuose kaiščio galuose turi būti ≤0,008 mm. Šlifavimo metu kaip atskaitos taškas turi būti naudojamos centrinės skylės abiejuose kaiščio galuose (centrinės skylės tikslumas turi atitikti A klasę pagal GB/T 145-2001). Šlifavimo diskas turi būti apdirbtas ir pastatytas taip, kad būtų užtikrintas kakliukų ašies suderinimas abiejuose galuose. Be to, koaksialumo patikrinimai neprisijungus turi būti atliekami naudojant trimatį koordinačių matavimo įrenginį, kurio minimali patikros norma yra 5 %. Paviršiaus kietumas ir šlifavimo suderinamumas:
Kaiščių velenai prieš šlifavimą turi būti termiškai apdoroti (dažniausiai įanglinami ir grūdinami iki HRC 58–62 kietumo). Šlifavimo parametrus reikia koreguoti atsižvelgiant į kietumą:
Grubus šlifavimas: naudokite vidutinio grūdėtumo šlifavimo diską (60#-80#), reguliuokite šlifavimo gylį iki 0,05–0,1 mm ir naudokite 10–15 mm/min. padavimo greitį.
Smulkus šlifavimas: naudokite smulkiagrūdžio šlifavimo diską (120#-150#), kontroliuokite šlifavimo gylį iki 0,01–0,02 mm ir naudokite 5–8 mm/min. padavimo greitį, kad išvengtumėte paviršiaus įtrūkimų ar kietumo praradimo dėl netinkamų šlifavimo parametrų.
(III) Grandininės plokštės šlifavimas: detalus skylės tikslumo ir lygumo valdymas
Grandinės plokštės yra ritininių grandinių pagrindas. Jų skylių tikslumas ir lygumas tiesiogiai veikia grandinės surinkimo tikslumą ir perdavimo stabilumą. Grandinės plokščių šlifavimas pirmiausia apima dvi pagrindines sritis: grandinės plokštės skylę ir grandinės plokštės paviršių. Techniniai reikalavimai yra šie:
Grandinės plokštės skylės šlifavimo tikslumas:
Skylės tolerancija: Didelio tikslumo grandininių plokščių skylės tolerancija turi būti kontroliuojama H7 ribose (pvz., φ8 mm skylei tolerancija yra nuo +0,015 mm iki 0 mm). Tiksliems skylės matmenims užtikrinti naudojami deimantiniai šlifavimo diskai (grūdeliai 150#-200#) ir didelio greičio velenas (≥8000 aps./min.).
Skylės padėties tolerancija: atstumas tarp gretimų skylių centro turi būti ≤0,01 mm, o statmenumo paklaida tarp skylės ašies ir grandinės plokštės paviršiaus turi būti ≤0,005 mm. Šlifavimui reikalingi specialūs įrankiai ir stebėjimas realiuoju laiku naudojant CCD vaizdo tikrinimo sistemą.
Grandinės plokštės paviršiaus šlifavimo reikalavimai:
Grandinės plokštės lygumo paklaida turi būti ≤0,003 mm/100 mm, o paviršiaus šiurkštumas turi siekti Ra0,8 μm. Šlifavimui reikalingas „dvipusio šlifavimo“ procesas. Viršutinių ir apatinių šlifavimo diskų sinchronizuotas sukimasis (linijinis greitis ≥ 40 m/s) ir padavimas užtikrina lygiagretumą ir lygumą abiejose grandinės pusėse. Be to, šlifavimo slėgis (paprastai 0,2–0,3 MPa) turi būti kontroliuojamas, kad grandinė nedeformuotųsi dėl nevienodos jėgos.
III. Didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo procesų valdymas: išsamus užtikrinimas nuo įrangos iki vadovybės
Norint įvykdyti šiuos griežtus techninius reikalavimus, nepakanka vien nustatyti apdorojimo parametrus. Taip pat reikia sukurti išsamią procesų valdymo sistemą, apimančią įrangos parinkimą, įrankių projektavimą, parametrų stebėjimą ir kokybės kontrolę.
(I) Įrangos pasirinkimas: didelio tikslumo šlifavimo „aparatinės įrangos pagrindas“
Šlifavimo staklės pasirinkimas: Pasirinkite didelio tikslumo CNC šlifavimo stakles (padėties nustatymo tikslumas ≤ 0,001 mm, pakartojamumas ≤ 0,0005 mm), pvz., „Junker“ (Vokietija) arba „Okamoto“ (Japonija). Įsitikinkite, kad staklės tikslumas atitinka apdorojimo reikalavimus.
Šlifavimo disko pasirinkimas: Pasirinkite tinkamą šlifavimo disko tipą pagal komponento medžiagą (paprastai 20CrMnTi arba 40Cr) ir apdorojimo reikalavimus. Pavyzdžiui, korundo šlifavimo ratas naudojamas ritininiam šlifavimui, silicio karbido šlifavimo ratas – kaiščių šlifavimui, o deimantinis šlifavimo ratas – grandinės plokštės skylių šlifavimui.
Bandymo įrangos konfigūracija: Norint suderinti internetinius ir neinternetinius taškinius patikrinimus apdorojimo proceso metu, reikalinga didelio tikslumo bandymo įranga, pvz., lazerinis skersmens matuoklis, trimatis koordinačių matavimo įrenginys, paviršiaus šiurkštumo matuoklis ir apvalumo matuoklis. (II) Įrankių projektavimas: „pagrindinis tikslumo ir stabilumo užtikrinimas“.
Padėties nustatymo įtaisai: suprojektuokite specializuotus padėties nustatymo įtaisus voleliams, kaiščiams ir grandinėms. Pavyzdžiui, voleliams naudojami dvigubo centro padėties nustatymo įtaisai, kaiščiams – centrinio rėmo atraminiai įtaisai, o grandinėms – skylių padėties nustatymo įtaisai. Tai užtikrina tikslų padėties nustatymą ir nulinį laisvumą šlifavimo proceso metu.
Tvirtinimo įtaisai: naudokite lanksčius tvirtinimo metodus (pvz., pneumatinį arba hidraulinį), kad valdytumėte tvirtinimo jėgą (paprastai 0,1–0,2 MPa), kad būtų išvengta komponentų deformacijos, kurią sukelia per didelė tvirtinimo jėga. Be to, tvirtinimo įtaisų padėties nustatymo paviršiai turi būti reguliariai poliruojami (iki paviršiaus šiurkštumo Ra 0,4 μm arba mažiau), kad būtų užtikrintas padėties nustatymo tikslumas. (III) Parametrų stebėjimas: „Dinaminė garantija“ su reguliavimu realiuoju laiku.
Apdorojimo parametrų stebėjimas: CNC sistema realiuoju laiku stebi pagrindinius parametrus, tokius kaip šlifavimo greitis, padavimo greitis, šlifavimo gylis, šlifavimo skysčio koncentracija ir temperatūra. Kai kuris nors parametras viršija nustatytą diapazoną, sistema automatiškai įjungia aliarmą ir išjungia mašiną, kad būtų išvengta defektinių gaminių.
Temperatūros kontrolė: šlifavimo metu susidaranti šiluma yra pagrindinė komponentų deformacijos ir paviršiaus nudegimų priežastis. Temperatūrą reikia kontroliuoti šiais būdais:
Šlifavimo skysčio cirkuliacijos sistema: naudokite didelės aušinimo galios šlifavimo skystį (pvz., emulsinį arba sintetinį šlifavimo skystį) su šaldymo įrenginiu, palaikančiu 20–25 °C temperatūrą.
Pertraukiamas šlifavimas: Komponentams, kurie linkę į šilumos generavimą (pvz., kaiščiams), naudojamas pertraukiamo šlifavimo procesas „šlifavimas-aušinimas-pakartotinis šlifavimas“, siekiant išvengti šilumos kaupimosi. (IV) Kokybės kontrolė: „paskutinė gynybos linija“ siekiant tikslumo
Internetinė patikra: šalia šlifavimo stoties įrengiami lazeriniai skersmens matuokliai, CCD vaizdo patikros sistemos ir kita įranga, skirta komponentų matmenų, formos ir padėties tolerancijų patikroms realiuoju laiku atlikti. Tik kvalifikuoti komponentai gali pereiti prie kito proceso.
Neprisijungus atliekamas mėginių ėmimo patikrinimas: 5–10 % kiekvienos gaminių partijos tikrinama neprisijungus naudojant koordinatinę matavimo mašiną (CMM), kad būtų patikrinti pagrindiniai rodikliai, tokie kaip skylių tolerancija ir koaksialumas, apvalumo matuoklis, kad būtų patikrintas volelio apvalumas, ir paviršiaus šiurkštumo matuoklis, kad būtų patikrinta paviršiaus kokybė.
Išsamūs patikrinimo reikalavimai: Aukštos klasės įrangoje (pvz., aviacijos ir kosmoso bei tiksliųjų staklių įrenginiuose) naudojamoms didelio tikslumo ritininėms grandinėms reikalingas 100 % išsamus patikrinimas, siekiant užtikrinti, kad kiekvienas komponentas atitiktų reikiamą tikslumą.
IV. Didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo technologijos taikymo scenarijai ir ateities tendencijos
(I) Tipiniai taikymo scenarijai
Didelio tikslumo ritininės grandinės, pasižyminčios puikiu tikslumu ir stabilumu, buvo plačiai naudojamos srityse, kuriose keliami griežti perdavimo reikalavimai:
Automobilių pramonė: variklio paskirstymo grandinės ir transmisijos grandinės turi atlaikyti didelius greičius (≥6000 aps./min.) ir aukšto dažnio smūgius, todėl ritinėlių apvalumui ir kaiščių tiesumui keliami itin aukšti reikalavimai;
Išmanioji logistika: automatizuotai rūšiavimo įrangai ir aukštų lentynų sandėlių konvejerių sistemoms reikalingas tikslus greičio valdymas ir padėties nustatymas. Grandinės plokštės skylių tikslumas ir ritinėlių cilindriškumas tiesiogiai veikia veikimo stabilumą;
Tiksliosios staklės: CNC staklių velenų pavaroms ir padavimo sistemoms reikalingas mikronų lygio judesio valdymas. Kaiščių bendraašis ryšys ir grandinės plokštės plokštumas yra labai svarbūs perdavimo tikslumui užtikrinti.
(II) Būsimos technologijų tendencijos
Tobulėjant 4-ajai pramonei ir išmaniajai gamybai, didelio tikslumo ritininių grandinių šlifavimo procesai vystosi šiomis kryptimis:
Pažangus apdirbimas: pristatomos dirbtiniu intelektu paremtos vizualinės patikros sistemos, kurios automatiškai nustato komponentų matmenis ir paviršiaus kokybę, leidžia koreguoti parametrus ir pagerinti apdirbimo efektyvumą bei nuoseklumą;
Žaliasis šlifavimas: aplinkai nekenksmingų šlifavimo skysčių (pvz., biologiškai skaidžių šlifavimo skysčių) kūrimas kartu su efektyviomis filtravimo sistemomis, siekiant sumažinti aplinkos taršą; tuo pačiu metu diegiant žemos temperatūros šlifavimo technologiją, siekiant sumažinti energijos suvartojimą;
Sudėtinis šlifavimas: volelių, kaiščių ir grandininių plokščių šlifavimo procesų integravimas į „vieno langelio“ sudėtinį procesą, naudojant daugiaašes CNC šlifavimo stakles, siekiant sumažinti padėties nustatymo paklaidas tarp procesų ir dar labiau pagerinti bendrą tikslumą.
Įrašo laikas: 2025 m. rugsėjo 29 d.