Tehnične zahteve za visoko precizno brušenje valjčnih verig

Tehnične zahteve za visoko precizno brušenje valjčnih verig

V industriji industrijskih prenosov,valjčne verigeso ključne komponente za prenos moči in krmiljenje gibanja. Njihova natančnost neposredno določa učinkovitost delovanja, stabilnost in življenjsko dobo opreme. Postopek brušenja, zadnji korak pri izboljšanju natančnosti pri izdelavi valjčnih verig, je ključna razlika med standardnimi in visoko preciznimi verigami. Ta članek se bo poglobil v ključne tehnične zahteve za brušenje visoko preciznih valjčnih verig, pri čemer bo zajel procesna načela, podroben nadzor, standarde kakovosti in scenarije uporabe, s čimer bo zagotovil celovito razumevanje te kritične tehnologije, ki podpira proizvodnjo vrhunske opreme.

1. Osrednja vrednost visoko preciznega brušenja valjčnih verig: Zakaj je to "sidro" natančnosti prenosa

Preden se lotimo tehničnih zahtev, moramo najprej pojasniti: Zakaj je profesionalno brušenje bistveno za visoko natančne valjčne verige? V primerjavi s tradicionalnimi metodami obdelave, kot sta struženje in rezkanje, je brušenje s svojimi edinstvenimi prednostmi postalo osrednje sredstvo za doseganje mikronske natančnosti pri valjčnih verigah.

Z industrijskega vidika, pa naj gre za sisteme krmiljenja motorjev v avtomobilski proizvodnji, pogone tekočih trakov za inteligentno logistično opremo ali prenos moči v preciznih obdelovalnih strojih, so se zahteve glede natančnosti valjčnih verig premaknile z milimetrske na mikronsko raven. Napaka okroglosti valjev mora biti nadzorovana znotraj 5 μm, tolerance lukenj verižne plošče morajo biti manjše od 3 μm, hrapavost površine čepa pa mora doseči Ra0,4 μm ali manj. Te stroge zahteve glede natančnosti je mogoče zanesljivo doseči le z brušenjem.

Natančneje, osrednja vrednost visoko preciznega brušenja valjčnih verig leži na treh ključnih področjih:

Zmožnost odpravljanja napak: Z visokohitrostnim rezanjem brusilnega kolesa se natančno odstranijo deformacije in dimenzijska odstopanja, ki jih povzročajo prejšnji postopki (kot sta kovanje in toplotna obdelava), kar zagotavlja dimenzijsko skladnost vsake komponente;

Izboljšanje kakovosti površine: Brušenje učinkovito zmanjša hrapavost površine komponent, zmanjša izgubo zaradi trenja med delovanjem verige in podaljša življenjsko dobo;

Zagotavljanje geometrijske natančnosti: Pri kritičnih geometrijskih tolerancah, kot so okroglost in valjastost valjev, ravnost čepov in vzporednost verižnih plošč, postopek brušenja doseže natančnost krmiljenja, ki daleč presega druge metode obdelave.

II. Temeljne tehnične zahteve za visoko precizno brušenje valjčnih verig: celovit nadzor od komponente do komponente

Postopek brušenja visoko natančnih valjčnih verig ni enostopenjski, temveč sistematičen postopek, ki zajema tri ključne komponente: valjčke, zatiče in verižne plošče. Vsak korak je podvržen strogim tehničnim standardom in operativnim specifikacijam.

(I) Brušenje z valjčki: »Bitka na mikronski ravni« med okroglostjo in valjastostjo

Valjčki so ključni sestavni deli pri povezovanju valjčnih verig in zobnikov. Njihova okroglost in valjastost neposredno vplivata na gladkost povezovanja in učinkovitost prenosa. Med brušenjem valjev je treba skrbno nadzorovati naslednje tehnične zahteve:
Nadzor dimenzijske natančnosti:
Toleranca zunanjega premera valja mora strogo upoštevati standard GB/T 1243-2006 ali ISO 606. Za visoko precizne razrede (npr. razred C in višje) mora biti toleranca zunanjega premera nadzorovana znotraj ±0,01 mm. Brušenje zahteva tristopenjski postopek: grobo brušenje, polfino brušenje in fino brušenje. Vsak korak zahteva linijski pregled z laserskim merilnikom premera, da se zagotovi, da dimenzijska odstopanja ostanejo znotraj dovoljenega območja. Zahteve glede geometrijskih toleranc:

Okroženost: Napaka okroglosti visoko preciznih valjev mora biti ≤ 5 μm. Med brušenjem je treba uporabiti dvojno sredinsko pozicioniranje, skupaj z visokohitrostnim vrtenjem brusilnega kolesa (linearna hitrost ≥ 35 m/s), da se čim bolj zmanjša vpliv centrifugalne sile na okroglost.

Cilindričnost: Napaka cilindričnosti mora biti ≤8 μm. Nastavitev kota poravnave brusilnega kolesa (običajno 1°–3°) zagotavlja ravnost zunanjega premera valja.

Vzporednost čelnih ploskev: Napaka vzporednosti obeh čelnih ploskev valja mora biti ≤ 0,01 mm. Med brušenjem je treba uporabiti pritrdilne elemente za pozicioniranje čelnih ploskev, da se prepreči odstopanje mreženja zaradi nagiba čelne ploskve.

Zahteve glede kakovosti površine:
Zunanji premer valja mora imeti hrapavost površine Ra 0,4–0,8 μm. Izogibati se je treba površinskim napakam, kot so praske, ožganine in škaja. Med brušenjem je treba nadzorovati koncentracijo brusilne tekočine (običajno 5 %–8 %) in tlak curka (≥ 0,3 MPa), da se toplota brušenja hitro odvede in preprečijo ožganine površine. Poleg tega je treba med fazo finega brušenja uporabiti finozrnato brusilno kolo (npr. 80#–120#) za izboljšanje površinske obdelave.

(II) Brušenje zatičev: »Preizkus natančnosti« ravnosti in soosnosti

Zatič je osrednji del, ki povezuje plošče verige in valjčke. Njegova ravnost in koaksialnost neposredno vplivata na prožnost in življenjsko dobo verige. Tehnične zahteve za brušenje zatičev se osredotočajo na naslednje vidike:

Nadzor ravnosti:
Napaka ravnosti zatiča mora biti ≤ 0,005 mm/m. Med brušenjem je treba uporabiti metodo "stabilna opora + dvojno sredinsko pozicioniranje", da se prepreči upogibna deformacija, ki jo povzroča lastna teža zatiča. Pri zatičih, daljših od 100 mm, je treba med brušenjem preverjanje ravnosti izvajati vsakih 50 mm, da se zagotovi, da celotna ravnost izpolnjuje zahteve. Zahteve glede soosnosti:
Napaka koaksialnosti tečajev na obeh koncih zatiča mora biti ≤ 0,008 mm. Med brušenjem je treba kot referenco uporabiti središčne luknje na obeh koncih zatiča (natančnost središčne luknje mora ustrezati razredu A v GB/T 145-2001). Brusilno kolo je treba obdelati in pozicionirati tako, da se zagotovi poravnava osi tečajev na obeh koncih. Poleg tega je treba izvesti naključne preglede koaksialnosti brez povezave z uporabo tridimenzionalnega koordinatnega merilnega stroja z najmanjšo stopnjo pregleda 5 %. Trdota površine in združljivost z brušenjem:

Zatične gredi morajo biti pred brušenjem toplotno obdelane (običajno cementiranje in kaljenje do trdote HRC 58-62). Parametre brušenja je treba prilagoditi glede na trdoto:

Grobo brušenje: Uporabite brusilno kolo srednje zrnatosti (60#-80#), globino brušenja nastavite na 0,05-0,1 mm in hitrost podajanja 10-15 mm/min.

Fino brušenje: Uporabite fino brusilno kolo (120#-150#), globino brušenja nastavite na 0,01-0,02 mm in hitrost podajanja 5-8 mm/min, da preprečite razpoke na površini ali izgubo trdote zaradi nepravilnih parametrov brušenja.

(III) Brušenje verižnih plošč: podroben nadzor natančnosti in ravnosti lukenj

Verižne plošče so hrbtenica valjčnih verig. Natančnost in ravnost lukenj neposredno vplivata na natančnost sestavljanja verige in stabilnost prenosa. Brušenje verižnih plošč je namenjeno predvsem dvema ključnima področjema: luknji verižne plošče in površini verižne plošče. Tehnične zahteve so naslednje:
Natančnost brušenja lukenj verižne plošče:
Toleranca odprtine: Toleranca luknje visoko preciznih verižnih plošč mora biti nadzorovana znotraj H7 (npr. za luknjo φ8 mm je toleranca od +0,015 mm do 0 mm). Za zagotavljanje natančnih dimenzij luknje se uporabljajo diamantne brusilne plošče (zrnatost 150#-200#) in visokohitrostno vreteno (≥8000 vrt/min).
Toleranca položaja luknje: Sredinska razdalja med sosednjima luknjama mora biti ≤ 0,01 mm, napaka pravokotnosti med osjo luknje in površino verižne plošče pa mora biti ≤ 0,005 mm. Brušenje zahteva namensko orodje in spremljanje v realnem času s sistemom za vizualni pregled CCD.
Zahteve za brušenje površine verižne plošče:
Napaka ravnosti verižne plošče mora biti ≤ 0,003 mm/100 mm, hrapavost površine pa mora doseči Ra 0,8 μm. Brušenje zahteva postopek "dvostranskega brušenja". Sinhrono vrtenje (linearna hitrost ≥ 40 m/s) in podajanje zgornjega in spodnjega brusilnega kolesa zagotavljata vzporednost in ravnost na obeh straneh verige. Poleg tega je treba nadzorovati brusilni tlak (običajno 0,2–0,3 MPa), da se prepreči deformacija verige zaradi neenakomerne sile.

III. Nadzor procesov za visoko precizno brušenje valjčnih verig: celovito zagotavljanje od opreme do upravljanja

Za dosego teh strogih tehničnih zahtev preprosto nastavitev parametrov obdelave ni dovolj. Vzpostaviti je treba tudi celovit sistem nadzora procesov, ki zajema izbiro opreme, načrtovanje orodij, spremljanje parametrov in nadzor kakovosti.

(I) Izbira opreme: »Osnova strojne opreme« visokopreciznega brušenja
Izbira brusilnega stroja: Izberite visoko natančen CNC brusilni stroj (natančnost pozicioniranja ≤ 0,001 mm, ponovljivost ≤ 0,0005 mm), kot je Junker (Nemčija) ali Okamoto (Japonska). Zagotovite, da natančnost stroja ustreza zahtevam obdelave.
Izbira brusilnega kolesa: Izberite ustrezno vrsto brusilnega kolesa glede na material sestavnega dela (običajno 20CrMnTi ali 40Cr) in zahteve glede obdelave. Na primer, korundno brusilno kolo se uporablja za brušenje valjev, silicijev karbidno brusilno kolo se uporablja za brušenje čepov, diamantno brusilno kolo pa za brušenje lukenj v verižni plošči.
Konfiguracija preskusne opreme: Za kombiniranje spletnih in nespletnih naključnih preverjanj med procesom obdelave je potrebna visoko precizna preskusna oprema, kot so laserski merilnik premera, tridimenzionalni koordinatni merilni stroj, merilnik hrapavosti površine in merilnik okroglosti. (II) Zasnova orodja: »Ključna podpora« za natančnost in stabilnost.

Vpenjala za pozicioniranje: Zasnovajte specializirana vpenjala za pozicioniranje valjev, zatičev in verig. Na primer, valji uporabljajo vpenjala za pozicioniranje z dvojnim središčem, zatiči uporabljajo vpenjala s sredinskim okvirjem, verige pa vpenjala za pozicioniranje lukenj. To zagotavlja natančno pozicioniranje in ničelno zračnost med postopkom brušenja.

Vpenjalne naprave: Za nadzor vpenjalne sile (običajno 0,1–0,2 MPa) uporabite prilagodljive metode vpenjanja (kot je pnevmatsko ali hidravlično vpenjanje), da preprečite deformacijo komponent zaradi prekomerne vpenjalne sile. Poleg tega je treba pozicijske površine vpenjalnih naprav redno polirati (do hrapavosti površine Ra 0,4 μm ali manj), da se zagotovi natančnost pozicioniranja. (III) Spremljanje parametrov: »Dinamično jamstvo« s prilagajanjem v realnem času
Spremljanje parametrov obdelave: CNC sistem v realnem času spremlja ključne parametre, kot so hitrost brušenja, hitrost podajanja, globina brušenja, koncentracija brusilne tekočine in temperatura. Ko kateri koli parameter preseže nastavljeno območje, sistem samodejno sproži alarm in izklopi stroj, da prepreči okvarjene izdelke.
Nadzor temperature: Toplota, ki nastane med postopkom brušenja, je glavni vzrok za deformacijo komponent in površinske opekline. Nadzor temperature je potreben z naslednjimi metodami:
Sistem kroženja brusilne tekočine: Uporabite brusilno tekočino z visoko hladilno zmogljivostjo (kot je emulzija ali sintetična brusilna tekočina), opremljeno s hladilno enoto za vzdrževanje temperature 20–25 °C.
Prekinjeno brušenje: Za komponente, ki so nagnjene k segrevanju (kot so zatiči), se uporablja postopek prekinitvenega brušenja »brušenje-hlajenje-ponovno brušenje«, da se prepreči kopičenje toplote. (IV) Kontrola kakovosti: »Zadnja obrambna linija« za doseganje natančnosti

Spletni pregled: V bližini brusilne postaje so nameščeni laserski merilniki premera, sistemi za vizualni pregled CCD in druga oprema za izvajanje pregledov dimenzij komponent ter toleranc oblike in položaja v realnem času. V naslednji postopek lahko nadaljujejo le usposobljene komponente.

Pregled vzorčenja brez povezave: 5–10 % vsake serije izdelkov se pregleda brez povezave z uporabo koordinatnega merilnega stroja (CMM) za preverjanje ključnih kazalnikov, kot sta toleranca luknje in koaksialnost, merilnika okroglosti za preverjanje okroglosti valjev in merilnika hrapavosti površine za preverjanje kakovosti površine.

Zahteve za popoln pregled: Za visoko precizne valjčne verige, ki se uporabljajo v vrhunski opremi (kot so vesoljska industrija in precizni obdelovalni stroji), je potreben 100-odstotni popoln pregled, da se zagotovi, da vsaka komponenta dosega zahtevano natančnost.

IV. Scenariji uporabe in prihodnji trendi tehnologije visoko preciznega brušenja valjčnih verig

(I) Tipični scenariji uporabe
Visoko precizne valjčne verige se zaradi svoje odlične natančnosti in stabilnosti pogosto uporabljajo na področjih s strogimi zahtevami glede prenosa:

Avtomobilska industrija: Verige krmiljenja motorjev in menjalnikov morajo prenesti visoke hitrosti (≥6000 vrt/min) in visokofrekvenčne udarce, kar postavlja izjemno visoke zahteve glede okroglosti valjev in ravnosti zatičev;

Pametna logistika: Avtomatizirana oprema za sortiranje in transportni sistemi v visokoregalnih skladiščih zahtevajo natančen nadzor hitrosti in pozicioniranje. Natančnost lukenj verižne plošče in cilindričnost valjev neposredno vplivata na stabilnost delovanja;

Precizna obdelovalna orodja: Pogoni vreten in sistemi za podajanje pri CNC obdelovalnih strojih zahtevajo krmiljenje gibanja na mikronski ravni. Koaksialnost zatičev in ravnost verižne plošče sta ključnega pomena za zagotavljanje natančnosti prenosa.

(II) Prihodnji tehnološki trendi

Z napredkom Industrije 4.0 in pametne proizvodnje se visoko natančni postopki brušenja valjčnih verig razvijajo v naslednjih smereh:

Inteligentna obdelava: Uvedba sistemov za vizualni pregled, ki jih poganja umetna inteligenca, za samodejno prepoznavanje dimenzij komponent in kakovosti površine, kar omogoča prilagajanje parametrov ter izboljšanje učinkovitosti in doslednosti obdelave;

Zeleno mletje: razvoj okolju prijaznih tekočin za mletje (kot so biorazgradljive tekočine za mletje) v kombinaciji z učinkovitimi filtracijskimi sistemi za zmanjšanje onesnaževanja okolja; hkrati uporaba tehnologije nizkotemperaturnega mletja za zmanjšanje porabe energije;

Sestavljeno brušenje: Integracija brusilnih procesov valjev, zatičev in verižnih plošč v "enotni" sestavljeni postopek z uporabo večosnih CNC brusilnih strojev za zmanjšanje napak pri pozicioniranju med postopki in nadaljnje izboljšanje splošne natančnosti.