Requisitos técnicos para retificação de correntes de rolos de alta precisão

Requisitos técnicos para retificação de correntes de rolos de alta precisão

Na indústria de transmissão industrial,correntes de rolosAs correntes de rolos são componentes essenciais para a transmissão de potência e o controle de movimento. Sua precisão determina diretamente a eficiência operacional, a estabilidade e a vida útil do equipamento. O processo de retificação, etapa final para aprimorar a precisão na fabricação de correntes de rolos, é o principal diferencial entre correntes padrão e de alta precisão. Este artigo abordará os principais requisitos técnicos para a retificação de correntes de rolos de alta precisão, incluindo princípios do processo, controle detalhado, padrões de qualidade e cenários de aplicação, proporcionando uma compreensão abrangente dessa tecnologia crítica que dá suporte à fabricação de equipamentos de ponta.

1. O valor fundamental da retificação de correntes de rolos de alta precisão: por que ela é a "âncora" da precisão da transmissão

Antes de discutirmos os requisitos técnicos, precisamos esclarecer: por que a retificação profissional é essencial para correntes de rolos de alta precisão? Comparada aos métodos de usinagem tradicionais, como torneamento e fresagem, a retificação, com suas vantagens exclusivas, tornou-se o principal meio de alcançar precisão em nível micrométrico em correntes de rolos.

Do ponto de vista industrial, seja em sistemas de sincronização de motores na fabricação automotiva, acionamentos de esteiras transportadoras para equipamentos de logística inteligentes ou transmissão de potência em máquinas-ferramenta de precisão, os requisitos de precisão das correntes de rolos passaram do nível milimétrico para o nível micrométrico. O erro de circularidade dos rolos deve ser controlado dentro de 5 μm, as tolerâncias dos furos das placas da corrente devem ser inferiores a 3 μm e a rugosidade da superfície dos pinos deve atingir Ra 0,4 μm ou menos. Esses rigorosos requisitos de precisão só podem ser atendidos de forma confiável por meio de retificação.

Especificamente, o principal valor da retificação de correntes de rolos de alta precisão reside em três áreas-chave:

Capacidade de correção de erros: Através do corte de alta velocidade da rebolo, as deformações e desvios dimensionais causados ​​por processos anteriores (como forjamento e tratamento térmico) são removidos com precisão, garantindo a consistência dimensional de cada componente;

Melhoria da qualidade da superfície: A retificação reduz eficazmente a rugosidade da superfície do componente, diminui a perda por atrito durante a operação da corrente e prolonga a vida útil;

Garantia de precisão geométrica: Para tolerâncias geométricas críticas, como circularidade e cilindricidade dos rolos, retilineidade dos pinos e paralelismo das placas de corrente, o processo de retificação atinge uma precisão de controle muito superior à de outros métodos de usinagem.

II. Requisitos técnicos essenciais para a retificação de correntes de rolos de alta precisão: controle abrangente de componente para componente

O processo de retificação de correntes de rolos de alta precisão não é uma etapa única; trata-se, na verdade, de um processo sistemático que abrange três componentes principais: rolos, pinos e placas de corrente. Cada etapa está sujeita a rigorosos padrões técnicos e especificações operacionais.

(I) Retificação por rolos: uma “batalha em nível micrométrico” entre circularidade e cilindricidade

Os rolos são componentes essenciais no engrenamento de correntes de rolos e rodas dentadas. Sua circularidade e cilindricidade impactam diretamente a suavidade do engrenamento e a eficiência da transmissão. Durante a retificação dos rolos, os seguintes requisitos técnicos devem ser cuidadosamente controlados:
Controle de precisão dimensional:
A tolerância do diâmetro externo do rolo deve estar em estrita conformidade com as normas GB/T 1243-2006 ou ISO 606. Para classes de alta precisão (por exemplo, Classe C e superiores), a tolerância do diâmetro externo deve ser controlada dentro de ±0,01 mm. A retificação requer um processo de três etapas: retificação de desbaste, retificação de semiacabamento e retificação de acabamento. Cada etapa requer inspeção em linha utilizando um medidor de diâmetro a laser para garantir que os desvios dimensionais permaneçam dentro da faixa permitida. Requisitos de Tolerância Geométrica:

Circularidade: O erro de circularidade dos rolos de alta precisão deve ser ≤5 μm. O posicionamento com centro duplo deve ser utilizado durante a retificação, juntamente com a rotação em alta velocidade do rebolo (velocidade linear ≥35 m/s) para minimizar os efeitos da força centrífuga na circularidade.

Cilindricidade: O erro de cilindricidade deve ser ≤8μm. O ajuste do ângulo de dressagem da rebolo (normalmente entre 1° e 3°) garante a retidão do diâmetro externo do rolo.

Paralelismo das faces extremas: O erro de paralelismo entre as duas faces extremas do rolo deve ser ≤0,01 mm. Dispositivos de posicionamento das faces extremas devem ser utilizados durante a retificação para evitar desvios de engrenamento causados ​​pela inclinação das faces extremas.

Requisitos de qualidade da superfície:
O diâmetro externo do rolo deve apresentar uma rugosidade superficial de Ra 0,4-0,8 μm. Defeitos superficiais como riscos, queimaduras e carepa devem ser evitados. Durante a retificação, a concentração do fluido de retificação (tipicamente 5%-8%) e a pressão do jato (≥0,3 MPa) devem ser controladas para dissipar o calor da retificação rapidamente e evitar queimaduras na superfície. Além disso, uma rebolo de grão fino (por exemplo, 80#-120#) deve ser utilizada durante a etapa de retificação fina para melhorar o acabamento superficial.

(II) Retificação de pinos: um “teste de precisão” de retilineidade e coaxialidade

O pino é o componente principal que conecta as placas da corrente e os roletes. Sua retidão e coxialidade impactam diretamente a flexibilidade e a vida útil da corrente. Os requisitos técnicos para a retificação de pinos se concentram nos seguintes aspectos:

Controle de retidão:
O erro de retilineidade do pino deve ser ≤0,005 mm/m. Durante a retificação, deve-se utilizar o método de “suporte estável + posicionamento com centro duplo” para evitar deformações por flexão causadas pelo próprio peso do pino. Para pinos com comprimento superior a 100 mm, verificações de retilineidade devem ser realizadas a cada 50 mm durante o processo de retificação para garantir que a retilineidade geral atenda aos requisitos. Requisitos de coaxialidade:
O erro de coaxialidade dos mancais em ambas as extremidades do pino deve ser ≤0,008 mm. Durante a retificação, os furos centrais em ambas as extremidades do pino devem ser usados ​​como referência (a precisão do furo central deve atender à Classe A da norma GB/T 145-2001). O rebolo deve ser ajustado e posicionado para garantir o alinhamento axial dos mancais em ambas as extremidades. Além disso, verificações pontuais de coaxialidade devem ser realizadas offline utilizando uma máquina de medição por coordenadas tridimensional, com uma taxa mínima de inspeção de 5%. Dureza superficial e compatibilidade de retificação:

Os pinos devem ser submetidos a tratamento térmico antes da retificação (normalmente cementação e têmpera até uma dureza de HRC 58-62). Os parâmetros de retificação devem ser ajustados de acordo com a dureza:

Desbaste: Utilize um rebolo de grão médio (60#-80#), controle a profundidade de desbaste para 0,05-0,1 mm e utilize uma velocidade de avanço de 10-15 mm/min.

Retificação fina: Utilize um rebolo de grão fino (120#-150#), controle a profundidade de retificação para 0,01-0,02 mm e utilize uma taxa de avanço de 5-8 mm/min para evitar fissuras superficiais ou perda de dureza causadas por parâmetros de retificação inadequados.

(III) Retificação da placa da corrente: Controle detalhado da precisão e planicidade dos furos

As placas de corrente são a espinha dorsal das correntes de rolos. A precisão dos furos e a planicidade delas impactam diretamente a precisão da montagem da corrente e a estabilidade da transmissão. A retificação das placas de corrente visa principalmente duas áreas-chave: o furo da placa e a superfície da placa. Os requisitos técnicos são os seguintes:
Precisão de retificação do furo da placa da corrente:
Tolerância de abertura: A tolerância do furo em placas de corrente de alta precisão deve ser controlada dentro de H7 (por exemplo, para um furo de φ8mm, a tolerância é de +0,015mm a 0mm). Rebolos diamantados (grão 150#-200#) e um fuso de alta velocidade (≥8000 rpm) são usados ​​para garantir dimensões precisas do furo.
Tolerância de posição dos furos: A distância entre centros de furos adjacentes deve ser ≤0,01 mm e o erro de perpendicularidade entre o eixo do furo e a superfície da placa da corrente deve ser ≤0,005 mm. A retificação requer ferramentas específicas e monitoramento em tempo real com um sistema de inspeção por visão CCD.
Requisitos de retificação da superfície da placa da corrente:
O erro de planicidade da placa da corrente deve ser ≤0,003 mm/100 mm e a rugosidade superficial deve atingir Ra0,8 μm. A retificação requer um processo de "retificação bilateral". A rotação sincronizada (velocidade linear ≥ 40 m/s) e o avanço das rebolos superior e inferior garantem o paralelismo e a planicidade em ambos os lados da corrente. Além disso, a pressão de retificação (tipicamente 0,2-0,3 MPa) deve ser controlada para evitar a deformação da corrente devido à força desigual.

III. Controle de Processos para Retificação de Correntes de Rolos de Alta Precisão: Garantia Abrangente, do Equipamento à Gestão

Para atender a esses rigorosos requisitos técnicos, a simples definição dos parâmetros de processamento é insuficiente. É necessário estabelecer um sistema abrangente de controle de processos, que inclua a seleção de equipamentos, o projeto de ferramentas, o monitoramento de parâmetros e a inspeção de qualidade.

(I) Seleção de Equipamentos: A “Base de Hardware” da Retificação de Alta Precisão
Seleção da retificadora: Escolha uma retificadora CNC de alta precisão (precisão de posicionamento ≤ 0,001 mm, repetibilidade ≤ 0,0005 mm), como as da Junker (Alemanha) ou da Okamoto (Japão). Certifique-se de que a precisão da máquina atenda aos requisitos de processamento.
Seleção do Rebolo: Selecione o tipo de rebolo apropriado com base no material do componente (normalmente 20CrMnTi ou 40Cr) e nos requisitos de processamento. Por exemplo, um rebolo de coríndon é usado para retificação de rolos, um rebolo de carboneto de silício é usado para retificação de pinos e um rebolo diamantado é usado para retificação de furos em placas de corrente.
Configuração de Equipamentos de Teste: Equipamentos de teste de alta precisão, como um medidor de diâmetro a laser, uma máquina de medição por coordenadas tridimensional, um medidor de rugosidade superficial e um medidor de circularidade, são necessários para combinar verificações pontuais online e offline durante o processo de fabricação. (II) Projeto de Ferramentas: O “Suporte Fundamental” para Precisão e Estabilidade

Dispositivos de posicionamento: Projete dispositivos de posicionamento especializados para rolos, pinos e correntes. Por exemplo, os rolos utilizam dispositivos de posicionamento de centro duplo, os pinos utilizam dispositivos de suporte de estrutura central e as correntes utilizam dispositivos de posicionamento de furo. Isso garante um posicionamento preciso e folga zero durante o processo de retificação.

Dispositivos de fixação: Utilize métodos de fixação flexíveis (como fixação pneumática ou hidráulica) para controlar a força de fixação (tipicamente 0,1-0,2 MPa) e evitar deformações do componente causadas por força de fixação excessiva. Além disso, as superfícies de posicionamento dos dispositivos de fixação devem ser polidas regularmente (até uma rugosidade superficial de Ra 0,4 μm ou menos) para garantir a precisão do posicionamento. (III) Monitoramento de parâmetros: “Garantia dinâmica” com ajuste em tempo real
Monitoramento dos parâmetros de processamento: O sistema CNC monitora parâmetros-chave como velocidade de retificação, taxa de avanço, profundidade de retificação, concentração do fluido de retificação e temperatura em tempo real. Quando qualquer parâmetro excede o intervalo definido, o sistema emite automaticamente um alarme e desliga a máquina para evitar produtos defeituosos.
Controle de temperatura: O calor gerado durante o processo de retificação é a principal causa de deformação dos componentes e queimaduras superficiais. O controle de temperatura é necessário através dos seguintes métodos:
Sistema de circulação do fluido de moagem: Utilize um fluido de moagem com alta capacidade de refrigeração (como emulsão ou fluido de moagem sintético) equipado com uma unidade de refrigeração para manter a temperatura entre 20 e 25 °C.
Retificação intermitente: Para componentes propensos à geração de calor (como pinos), utiliza-se um processo de retificação intermitente de “retificação-resfriamento-retificação” para evitar o acúmulo de calor. (IV) Inspeção de qualidade: A “última linha de defesa” para alcançar a precisão.

Inspeção online: Medidores de diâmetro a laser, sistemas de inspeção por visão CCD e outros equipamentos são instalados próximos à estação de retificação para realizar inspeções em tempo real das dimensões dos componentes e das tolerâncias de forma e posição. Somente os componentes qualificados podem prosseguir para o próximo processo.

Inspeção por amostragem offline: 5% a 10% de cada lote de produtos passa por inspeção offline utilizando uma máquina de medição por coordenadas (MMC) para verificar indicadores-chave como tolerância e coaxialidade dos furos, um testador de circularidade para verificar a circularidade dos rolos e um testador de rugosidade superficial para verificar a qualidade da superfície.

Requisitos de Inspeção Completa: Para correntes de rolos de alta precisão utilizadas em equipamentos de ponta (como os das indústrias aeroespacial e de máquinas-ferramenta de precisão), é necessária uma inspeção completa de 100% para garantir que cada componente atenda à precisão exigida.

IV. Cenários de Aplicação e Tendências Futuras da Tecnologia de Retificação de Correntes de Rolos de Alta Precisão

(I) Cenários típicos de aplicação
Correntes de rolos de alta precisão, com sua excelente precisão e estabilidade, têm sido amplamente utilizadas em setores com requisitos de transmissão rigorosos:

Indústria Automotiva: As correntes de distribuição do motor e as correntes de transmissão devem suportar altas velocidades (≥6000 rpm) e impactos de alta frequência, impondo exigências extremamente elevadas em relação à circularidade dos roletes e à retidão dos pinos;

Logística Inteligente: Equipamentos de triagem automatizados e sistemas de esteiras transportadoras para armazéns de grande altura exigem controle preciso de velocidade e posicionamento. A precisão dos furos da placa da corrente e a cilindricidade dos rolos impactam diretamente a estabilidade operacional;

Máquinas-ferramenta de precisão: Os acionamentos de fusos e sistemas de alimentação de máquinas-ferramenta CNC exigem controle de movimento em nível micrométrico. A coaxialidade dos pinos e a planicidade da placa da corrente são cruciais para garantir a precisão da transmissão.

(II) Tendências Tecnológicas Futuras

Com o avanço da Indústria 4.0 e da manufatura inteligente, os processos de retificação de correntes de rolos de alta precisão estão se desenvolvendo nas seguintes direções:

Usinagem inteligente: Apresentamos sistemas de inspeção visual com inteligência artificial para identificar automaticamente as dimensões dos componentes e a qualidade da superfície, permitindo o ajuste de parâmetros e melhorando a eficiência e a consistência da usinagem;

Moagem ecológica: Desenvolvimento de fluidos de moagem ecologicamente corretos (como fluidos biodegradáveis) combinados com sistemas de filtragem eficientes para reduzir a poluição ambiental; Simultaneamente, adoção de tecnologia de moagem a baixa temperatura para reduzir o consumo de energia;

Retificação composta: Integração dos processos de retificação de rolos, pinos e placas de corrente em um processo composto "one-stop", utilizando máquinas de retificação CNC multieixos para reduzir erros de posicionamento entre os processos e melhorar ainda mais a precisão geral.