Technische eisen voor het slijpen van rollenkettingen met hoge precisie

Technische eisen voor het slijpen van rollenkettingen met hoge precisie

In de industriële transmissie-industrie,rollenkettingenRollenkettingen zijn essentiële componenten voor krachtoverbrenging en bewegingscontrole. Hun precisie bepaalt direct de operationele efficiëntie, stabiliteit en levensduur van de apparatuur. Het slijpproces, de laatste stap in het verbeteren van de precisie bij de productie van rollenkettingen, is het belangrijkste verschil tussen standaard en uiterst nauwkeurige kettingen. Dit artikel gaat dieper in op de kerntechnische vereisten voor het slijpen van uiterst nauwkeurige rollenkettingen, met aandacht voor procesprincipes, gedetailleerde controle, kwaliteitsnormen en toepassingsscenario's. Het biedt een uitgebreid inzicht in deze cruciale technologie die de productie van hoogwaardige apparatuur ondersteunt.

1. De kernwaarde van uiterst nauwkeurig slijpen van rollenkettingen: waarom het de "anker" is van de nauwkeurigheid van de transmissie

Voordat we de technische vereisten bespreken, moeten we eerst duidelijk maken: waarom is professioneel slijpen essentieel voor uiterst nauwkeurige rollenkettingen? In vergelijking met traditionele bewerkingsmethoden zoals draaien en frezen, is slijpen, met zijn unieke voordelen, uitgegroeid tot de belangrijkste methode om precisie op micronniveau te bereiken bij rollenkettingen.

Vanuit industrieel oogpunt, of het nu gaat om motortimingsystemen in de automobielindustrie, transportbandaandrijvingen voor intelligente logistieke apparatuur of krachtoverbrenging in precisiegereedschapsmachines, zijn de precisie-eisen voor rollenkettingen verschoven van millimeterniveau naar micronniveau. De rondheidsfout van de rollen moet binnen 5 μm blijven, de toleranties van de gaten in de kettingplaat moeten kleiner zijn dan 3 μm en de oppervlakteruwheid van de pinnen moet Ra0,4 μm of minder bedragen. Aan deze strenge precisie-eisen kan alleen betrouwbaar worden voldaan door middel van slijpen.

De kernwaarde van het uiterst nauwkeurige slijpen van rollenkettingen ligt met name in drie belangrijke gebieden:

Foutcorrectiemogelijkheid: Door het hogesnelheidsslijpen van de slijpschijf worden vervormingen en maatafwijkingen die door eerdere processen (zoals smeden en warmtebehandeling) zijn ontstaan, nauwkeurig verwijderd, waardoor de maatvastheid van elk onderdeel wordt gewaarborgd;

Verbetering van de oppervlaktekwaliteit: Slijpen vermindert effectief de oppervlakteruwheid van componenten, vermindert wrijvingsverlies tijdens de werking van de ketting en verlengt de levensduur;

Nauwkeurigheidsgarantie voor geometrische toleranties: Voor kritische geometrische toleranties zoals rondheid en cilindriciteit van de rollen, rechtheid van de pennen en paralleliteit van de kettingplaten, bereikt het slijpproces een controlenauwkeurigheid die die van andere bewerkingsmethoden ruimschoots overtreft.

II. Kerntechnische vereisten voor het slijpen van rollenkettingen met hoge precisie: Uitgebreide controle van component tot component

Het slijpen van zeer nauwkeurige rollenkettingen is geen op zichzelf staand proces, maar een systematisch proces dat de drie kerncomponenten omvat: rollen, pinnen en kettingplaten. Elke stap is onderworpen aan strenge technische normen en operationele specificaties.

(I) Rolslijpen: een “strijd op micronniveau” tussen rondheid en cilindriciteit

Rollen zijn essentiële onderdelen voor de vertanding van rollenkettingen en tandwielen. Hun rondheid en cilindriciteit hebben een directe invloed op de soepelheid van de vertanding en de overbrengingsefficiëntie. Tijdens het slijpen van de rollen moeten de volgende technische eisen nauwlettend in de gaten worden gehouden:
Maatnauwkeurigheidscontrole:
De tolerantie van de buitendiameter van de rol moet strikt voldoen aan GB/T 1243-2006 of ISO 606. Voor zeer nauwkeurige kwaliteiten (bijv. klasse C en hoger) moet de tolerantie van de buitendiameter binnen ±0,01 mm worden gehouden. Het slijpen vereist een proces in drie stappen: grof slijpen, semi-fijn slijpen en fijn slijpen. Elke stap vereist een inline-inspectie met een laserdiametermeter om ervoor te zorgen dat maatafwijkingen binnen het toegestane bereik blijven. Geometrische tolerantie-eisen:

Rondheid: De rondheidsfout van zeer nauwkeurige rollen moet ≤5 μm zijn. Bij het slijpen moet gebruik worden gemaakt van een dubbele centrering, samen met een hoge rotatiesnelheid van de slijpschijf (lineaire snelheid ≥35 m/s) om de invloed van centrifugale kracht op de rondheid te minimaliseren.

Cilindriciteit: De cilindriciteitsfout mag niet groter zijn dan 8 μm. Door de afstelhoek van de slijpschijf aan te passen (doorgaans 1°-3°) wordt de rechtheid van de buitendiameter van de rol gewaarborgd.

Paralleliteit van de eindvlakken: De paralleliteitsfout van de twee eindvlakken van de rol moet ≤0,01 mm zijn. Tijdens het slijpen moeten positioneringshulpmiddelen voor de eindvlakken worden gebruikt om vertandingsafwijkingen als gevolg van kanteling van de eindvlakken te voorkomen.

Kwaliteitseisen voor het oppervlak:
De buitendiameter van de rol moet een oppervlakteruwheid hebben van Ra 0,4-0,8 μm. Oppervlaktedefecten zoals krassen, brandplekken en aanslag moeten worden vermeden. Tijdens het slijpen moeten de concentratie van de slijpvloeistof (doorgaans 5%-8%) en de straaldruk (≥0,3 MPa) worden gecontroleerd om de slijpwarmte snel af te voeren en oppervlaktebrandplekken te voorkomen. Bovendien moet tijdens de fijnslijpfase een slijpschijf met fijne korrel (bijv. 80#-120#) worden gebruikt om de oppervlakteafwerking te verbeteren.

(II) Penslijpen: een “precisietest” voor rechtheid en coaxialiteit

De pen is het kernonderdeel dat de kettingplaten en rollen met elkaar verbindt. De rechtheid en coaxialiteit ervan hebben een directe invloed op de flexibiliteit en levensduur van de ketting. De technische eisen voor het slijpen van de pen richten zich op de volgende aspecten:

Rechtheidscontrole:
De rechtheidsfout van de pen moet ≤0,005 mm/m zijn. Tijdens het slijpen moet een methode met "stabiele ondersteuning + dubbele centrering" worden gebruikt om buigvervorming door het eigen gewicht van de pen te voorkomen. Voor pennen langer dan 100 mm moeten tijdens het slijpproces elke 50 mm rechtheidscontroles worden uitgevoerd om te garanderen dat de algehele rechtheid aan de eisen voldoet. Eisen aan coaxialiteit:
De coaxialiteitsfout van de lagertappen aan beide uiteinden van de pen moet ≤0,008 mm zijn. Tijdens het slijpen moeten de centreergaten aan beide uiteinden van de pen als referentie worden gebruikt (de nauwkeurigheid van het centreergaat moet voldoen aan klasse A in GB/T 145-2001). De slijpschijf moet worden afgesteld en gepositioneerd om de asuitlijning van de lagertappen aan beide uiteinden te garanderen. Bovendien moeten steekproeven op coaxialiteit offline worden uitgevoerd met behulp van een 3D-coördinatenmeetmachine, met een minimale inspectiefrequentie van 5%. Oppervlaktehardheid en slijpcompatibiliteit:

De assen van de pennen moeten vóór het slijpen een warmtebehandeling ondergaan (meestal carboneren en afschrikken tot een hardheid van HRC 58-62). De slijpparameters moeten worden aangepast aan de hardheid:

Grof slijpen: Gebruik een slijpschijf met een gemiddelde korrelgrootte (60-80#), stel de slijpdiepte in op 0,05-0,1 mm en gebruik een aanvoersnelheid van 10-15 mm/min.

Fijnslijpen: Gebruik een slijpschijf met fijne korrel (120#-150#), stel de slijpdiepte in op 0,01-0,02 mm en gebruik een aanvoersnelheid van 5-8 mm/min om scheuren in het oppervlak of verlies van hardheid door onjuiste slijpparameters te voorkomen.

(III) Slijpen van kettingplaten: Gedetailleerde controle van de nauwkeurigheid en vlakheid van de gaten

De kettingplaten vormen de ruggengraat van de rollenketting. De nauwkeurigheid en vlakheid van de gaten hebben een directe invloed op de nauwkeurigheid van de kettingassemblage en de stabiliteit van de overbrenging. Het slijpen van de kettingplaten richt zich voornamelijk op twee belangrijke aspecten: de gaten in de kettingplaat en het oppervlak van de kettingplaat. De technische eisen zijn als volgt:
Nauwkeurigheid van het slijpen van de gaten in de kettingplaat:
Openingstolerantie: De gattolerantie van zeer nauwkeurige kettingplaten moet binnen H7 blijven (bijvoorbeeld voor een gat van φ8 mm is de tolerantie +0,015 mm tot 0 mm). Diamantslijpschijven (korrelgrootte 150-200#) en een hogesnelheidsspindel (≥8000 tpm) worden gebruikt om nauwkeurige gatafmetingen te garanderen.
Tolerantie voor de positie van de gaten: De hartafstand tussen aangrenzende gaten moet ≤0,01 mm zijn en de loodrechtheidsfout tussen de as van het gat en het oppervlak van de kettingplaat moet ≤0,005 mm zijn. Voor het slijpen is speciaal gereedschap en realtime monitoring met een CCD-camerasysteem vereist.
Vereisten voor het slijpen van het oppervlak van de kettingplaat:
De vlakheidsfout van de kettingplaat moet ≤0,003 mm/100 mm zijn en de oppervlakteruwheid moet Ra0,8 μm bereiken. Het slijpen vereist een "dubbelzijdig slijpproces". De gesynchroniseerde rotatie (lineaire snelheid ≥ 40 m/s) en aanvoer van de bovenste en onderste slijpschijven zorgen voor parallelliteit en vlakheid aan beide zijden van de ketting. Bovendien moet de slijpdruk (doorgaans 0,2-0,3 MPa) worden gecontroleerd om vervorming van de ketting door ongelijke kracht te voorkomen.

III. Procescontrole voor het slijpen van zeer nauwkeurige rollenkettingen: een alomvattende garantie van apparatuur tot management

Om aan deze strenge technische eisen te voldoen, is het simpelweg instellen van procesparameters onvoldoende. Er moet een uitgebreid procesbeheersingssysteem worden opgezet, dat de selectie van apparatuur, het ontwerp van gereedschap, parameterbewaking en kwaliteitscontrole omvat.

(I) Apparatuurselectie: De “hardwarebasis” van zeer nauwkeurig slijpen
Slijpmachinekeuze: Kies een zeer nauwkeurige CNC-slijpmachine (positioneringsnauwkeurigheid ≤ 0,001 mm, herhaalbaarheid ≤ 0,0005 mm), zoals Junker (Duitsland) of Okamoto (Japan). Zorg ervoor dat de nauwkeurigheid van de machine voldoet aan de bewerkingsvereisten.
Slijpschijfkeuze: Selecteer het juiste type slijpschijf op basis van het materiaal van het onderdeel (doorgaans 20CrMnTi of 40Cr) en de bewerkingsvereisten. Zo wordt bijvoorbeeld een korundslijpschijf gebruikt voor het slijpen van rollen, een siliciumcarbideslijpschijf voor het slijpen van pinnen en een diamantslijpschijf voor het slijpen van gaten in kettingplaten.
Configuratie van testapparatuur: Zeer nauwkeurige testapparatuur zoals een laserdiametermeter, een driedimensionale coördinatenmeetmachine, een oppervlakteruwheidsmeter en een rondheidsmeter zijn nodig om online en offline steekproeven te combineren tijdens het bewerkingsproces. (II) Gereedschapsontwerp: De "sleutelondersteuning" voor precisie en stabiliteit

Positioneringssystemen: Ontwerp speciale positioneringssystemen voor rollen, pinnen en kettingen. Rollen maken bijvoorbeeld gebruik van positioneringssystemen met dubbele centrering, pinnen van centreerframe-ondersteuningssystemen en kettingen van positioneringssystemen met gaten. Dit garandeert een nauwkeurige positionering en voorkomt speling tijdens het slijpproces.

Kleminrichtingen: Gebruik flexibele klemmethoden (zoals pneumatische of hydraulische klemming) om de klemkracht te regelen (doorgaans 0,1-0,2 MPa) en zo vervorming van het onderdeel door overmatige klemkracht te voorkomen. Bovendien moeten de positioneringsoppervlakken van de armaturen regelmatig gepolijst worden (tot een oppervlakteruwheid van Ra 0,4 μm of minder) om de positioneringsnauwkeurigheid te garanderen. (III) Parameterbewaking: "Dynamische garantie" met realtime aanpassing
Bewaking van verwerkingsparameters: Het CNC-systeem bewaakt in realtime belangrijke parameters zoals slijpsnelheid, aanvoersnelheid, slijpdiepte, slijpvloeistofconcentratie en temperatuur. Wanneer een parameter de ingestelde waarden overschrijdt, geeft het systeem automatisch een alarm en schakelt de machine uit om defecte producten te voorkomen.
Temperatuurregeling: De hitte die tijdens het slijpproces ontstaat, is de voornaamste oorzaak van vervorming van onderdelen en oppervlakteverbranding. Temperatuurregeling is daarom noodzakelijk en kan op de volgende manieren worden toegepast:
Circulatiesysteem voor slijpvloeistof: Gebruik een slijpvloeistof met een hoog koelvermogen (zoals een emulsie of synthetische slijpvloeistof) in combinatie met een koelunit om een ​​temperatuur van 20-25 °C te handhaven.
Intermittent slijpen: Voor componenten die gevoelig zijn voor warmteontwikkeling (zoals pinnen) wordt een intermitterend slijpproces van “slijpen-koelen-opnieuw slijpen” toegepast om warmteophoping te voorkomen. (IV) Kwaliteitsinspectie: De “laatste verdedigingslinie” voor het bereiken van precisie

Online inspectie: Laserdiametermeters, CCD-beeldinspectiesystemen en andere apparatuur zijn nabij de slijpmachine geïnstalleerd om realtime inspecties uit te voeren van componentafmetingen en vorm- en positietoleranties. Alleen goedgekeurde componenten kunnen doorgaan naar het volgende proces.

Offline steekproefinspectie: 5%-10% van elke productbatch wordt offline geïnspecteerd met behulp van een coördinatenmeetmachine (CMM) om belangrijke indicatoren zoals gattolerantie en coaxialiteit te controleren, een rondheidstester om de rondheid van de rollen te controleren en een oppervlakteruwheidstester om de oppervlaktekwaliteit te controleren.

Volledige inspectie-eisen: Voor uiterst nauwkeurige rollenkettingen die worden gebruikt in hoogwaardige apparatuur (zoals in de lucht- en ruimtevaart en precisiewerktuigmachines), is een volledige inspectie van 100% vereist om te garanderen dat elk onderdeel aan de vereiste precisie voldoet.

IV. Toepassingsscenario's en toekomstige trends van de zeer nauwkeurige slijptechnologie voor rollenkettingen

(I) Typische toepassingsscenario's
Hoogprecisie rollenkettingen, met hun uitstekende precisie en stabiliteit, worden veelvuldig gebruikt in sectoren met strenge transmissie-eisen:

Automobielindustrie: Distributiekettingen en transmissiekettingen moeten bestand zijn tegen hoge snelheden (≥6000 tpm) en hoogfrequente schokken, wat extreem hoge eisen stelt aan de rondheid van de rollen en de rechtheid van de pennen;

Slimme logistiek: Geautomatiseerde sorteerapparatuur en transportbandsystemen in hoogbouwmagazijnen vereisen nauwkeurige snelheidsregeling en positionering. De nauwkeurigheid van de gaten in de kettingplaten en de cilindriciteit van de rollen hebben een directe invloed op de operationele stabiliteit;

Precisiegereedschappen: De spindelaandrijvingen en voedingssystemen van CNC-bewerkingsmachines vereisen bewegingscontrole op micronniveau. De coaxialiteit van de pinnen en de vlakheid van de kettingplaten zijn cruciaal voor het garanderen van een nauwkeurige overbrenging.

(II) Toekomstige technologietrends

Met de opkomst van Industrie 4.0 en slimme productie ontwikkelen zeer nauwkeurige slijpprocessen voor rollenkettingen zich in de volgende richtingen:

Intelligente bewerking: Introductie van AI-gestuurde visuele inspectiesystemen die automatisch componentafmetingen en oppervlaktekwaliteit identificeren, waardoor parameteraanpassing mogelijk wordt en de bewerkingsefficiëntie en -consistentie worden verbeterd;

Groen malen: het ontwikkelen van milieuvriendelijke maalvloeistoffen (zoals biologisch afbreekbare maalvloeistoffen) in combinatie met efficiënte filtersystemen om milieuvervuiling te verminderen; tegelijkertijd het toepassen van maaltechnologie bij lage temperaturen om het energieverbruik te verlagen;

Gecombineerd slijpen: het integreren van de slijpprocessen van rollen, pinnen en kettingplaten in één gecombineerd proces, waarbij gebruik wordt gemaakt van meerassige CNC-slijpmachines om positioneringsfouten tussen processen te verminderen en de algehele precisie verder te verbeteren.