数控压缩机气缸精密内圆磨床简介

李爱民 蔡 干 吴剑峰



数控压缩机气缸精密内圆磨床简介

李爱民 蔡 干 吴剑峰

（河南工业大学工程训练中心 郑州第二机床厂 河南郑州 450007）

针对空调压缩机行业气缸和轴承零件的精加工，介绍了一种磨削气缸和轴承内孔的专用精密磨床。主要分析了压缩机气缸的精度要求，以及这些精度要求对整台压缩机的影响，包括噪音、寿命等。详细介绍了“数控压缩机气缸精密内圆磨床”的主要特点及性能，机床的主要部件结构。磨削采用CBN砂轮和大功率电主轴，纵向与横向移动机构依靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现。实现了以磨代研的工艺，改变空调压缩机行业内孔精加工的传统工艺，在降低生产成本的同时也降低了劳动强度，提高了生产效率，为批量生产和规模化生产提供一种新的选择。

数控 压缩机气缸 精密内圆磨床

目前，国内压缩机行业三个关键零件“气缸、主轴承、副轴承”，它们的内孔加工依然采用传统的研磨工艺，在国外早已采用以磨代研的先进工艺，而国内以磨代研的先进工艺在压缩机行业典型零件内孔加工中尚未普及推广。

随着国际竞争的日趋激烈，国内压缩机行业相关企业的压力愈来愈大。由于国内压缩机对高效、噪音等环保的要求越来越高，从而对压缩机行业关键零件的加工精度有着更高的要求。因此，改变传统落后的加工工艺，提高关键零件加工精度及效率势在必行。数控压缩机气缸精密内圆磨床的研制成功，满足了国内压缩机行业关键零件的内孔精密磨削的要求。

1 压缩机气缸内孔加工要求

1）加工精度：圆度、圆柱度、波度、直线度均要求≤2 μm；

2）加工节拍：≤20 s；

3）加工精度的一致性：CPK≥1.33。

2 内圆磨床的功能

“数控压缩机气缸精密内圆磨床”是一种高精高效磨床，专门为压缩机行业气缸等关键零件内孔（圆度、圆柱度、粗糙度、尺寸位置精度要求很高的内孔）的精加工而研制开发。该设备的开发，极大地提高了压缩机气缸的内在质量，降低了噪音，延长了压缩机的使用寿命，具有良好的经济和社会效益。该设备除了加工压缩机气缸、主副轴承内孔外，更换专用工件夹具后，还可加工其它一些内孔精度要求较高的零件。如：液压挺杆、出油阀、压阀座等小孔、深孔、薄壁零件内孔的精加工。

3 内圆磨床主要技术规格参数

磨削方式为数控振荡磨削；工件支撑方式为双支点+电磁吸盘。

可磨削表面通孔、盲孔、阶梯孔、锥孔、端面；修整方式为金刚石滚轮修整。

磨削工件内径 6～20 mm

磨削工件长度 40 mm

工件中心高 1 050 mm

工件主轴转速 26、400、520、790 r/min

工件主轴箱旋转角度 30°

横向工作台行程 110 mm

横向进给速度 1～20 000 μm/s

纵向工作台行程 290 mm

纵向进给速度 10～200 000 μm/s

4 内圆磨床主要特点及性能

数控压缩机汽缸内圆磨床性能稳定、可靠性高，采用主动量仪在线检测加工尺寸，保证尺寸稳定性，尺寸精度合格率达到近100%。利用功率或声发射传感器实现监控磨削和修整。修整循环次数自动调整以保证砂轮状态的一致性，自动检测砂轮直径，保证了砂轮尺寸的准确度。磨削加工中自动调整进给速度实现磨削力控制，保证磨削状态稳定性，并提高了磨削精度的一致性。废品率大幅度降低，可控制在0.5‰以内。利用声发射传感器及机床自身防碰撞功能，发生异常碰撞可迅速反应，降低事故所造成损失，保护人身及机床安全。无需备份电池保护程序，保证机床程序参数不丢失。

5 内圆磨床关键技术

车头采用了轴承主轴，该车头主轴具有较高的回转精度、较强的承载刚性、机械磨损比较小、精度保持性好的特点。

磨削采用CBN砂轮，砂轮修整采用金刚石滚轮修整，金刚石滚轮修整的主要优点是结构简单、滚轮耐用度高、修整时间短、修整力小、适用于机械自动化生产。

磨具采用了大功率电主轴，该电主轴功率2.5kW、转速60 000 r/min，具有高精、高速、高效的特点。配套有油雾润滑和循环水冷却。同时配有调整电主轴转速用的变频器。

导轨副采用了十字交叉滚柱，具有结构简单，精度高、承载刚性好、使用寿命长、加工维修方便等优点。

采用单排或双排液动自动定心薄膜卡盘来夹持工件，该卡盘具有夹紧快速、方便、可靠、定心精度高的优点。同时配备有专门的回转油缸为夹紧工件提供液压动力。

电气操作控制部分安装有人机界面操作屏，直观方便、简单易学。纵、横向机构均采用伺服电机驱动，高精度滚珠丝杠传动，动作灵活，定位准确，操作方便。利用功率或声发射传感器实现监控磨削和修整状态。

6 内圆磨床主要部件结构

1）车头

本机床采用的是轴承主轴车头，具有回转精度高、使用寿命长的优点。它是一个筒形整体结构，装在车头箱体内。

主轴前端是莫氏5号锥孔与夹具连接，夹具采用的是专用夹具。主轴后端装有一个回转油缸，松卡盘的动力由压力油通过活塞、推杆提供。通过车头电机、皮带、皮带轮带动主轴旋转，双速电动机通过皮带轮传动，使主轴旋转可得到四种不同的转速，可以满足不同的磨削要求。

2）磨具

与机床配套的大功率轴承电主轴，功率2.5 kW，转速60 000 r/min，电源由变频器提供，频率1 000 Hz。需加油雾润滑、循环水冷却。

3）纵向机构（Z轴）

纵向机构主要由纵向滑座、大滑板（工作台）、十字交叉V形滚珠导轨组成。大滑板用于将砂轮快速引进或退出磨削区和砂轮的往复及进给，由伺服电机驱动。

4）横向机构（X轴）

横向机构主要由横向滑座、滑板、十字交叉V形滚珠导轨组成，滑板移动方向与大滑板（Z轴）运动方向垂直，滑板与滚珠丝杠相连，由伺服电机驱动。滑板（X轴）用于磨削时的进给或复位。

5）砂轮修整机构

砂轮的修整机构主要有安装支架、电动机、主轴套筒旋转机构、V型带传动机构、金刚石滚轮组成。由电动机带动金刚石滚轮旋转来对砂轮进行修整，这种装置结构简单，便于操作。

6）液压油箱

为机床提供压力油，主要用于控制夹具的松开和锁紧。

7）工件冷却系统

冷却液为煤油或其它专用冷却液。工作时，工作台进入磨削区，开启冷却液，其流量由磨杆架上的球阀调节。工作台后退时，冷却液关闭。

8）磨具冷却系统

冷却液为具有防锈效果的水质冷却液。进液管接在磨头后部下边的接头上，回液管则接在上边的接头上。冷却液只要开机就一直不停。

7 结语

“数控压缩机气缸精密内圆磨床”是集机械、液压、电气、新材料为一体的高技术机床产品。它具有结构紧凑、加工精度高、性能稳定、操作方便等特点。它的研制成功，改变了压缩机气缸长期落后的生产工艺，也为企业生产大大减少了加工时间，提高了生产效率，使企业的生产成本大大降低，提高了企业的竞争力。