3M2150再制造技术

董晖，路跃宾

(石家庄轴设机电设备有限公司，石家庄 050061)

3M2150内滚道磨床为原产于陕西机床厂的轴承专用磨床，适用于滚子以及圆锥滚子轴承内滚道和外圈外径面的磨削加工。由于该设备使用时间较长(1986年产)，精度严重丧失，存在油水混合、精度不稳定等问题，需要进行全面技术升级。为节约成本，实现用户与设备生产厂家的双赢，在充分论证和技术支持下对3M2150进行了再制造，彻底改造升级。

1 再制造的概念

我国机床工业在经历了粗放型高速发展阶段后，绿色制造已经逐步提出，于是再制造这个概念进入了人们的视野[1-2]。再制造的精髓在于最大程度保留废旧机床的中大型结构件，以及部分可用的零部件，植入伺服、数控等现代先进技术对其进行修复和改造，生产出全新的数控机床，并按照与新品同样的标准验收合格后，重新投入市场[3-4]。

再制造的优势在于：(1)成本只有新品的50%～60%，减少了支出；(2)经过长时间的自然时效，中大型结构件的内应力释放殆尽，机床的精度稳定性更好；(3)缩短机床的生产周期；(4)节能、节材，符合绿色制造理念。

再制造与翻新改造不同，再制造基于翻新改造，是其高级阶段。(1)再制造的产品等同于甚至一部分高于新品，而翻新改造达不到同等要求；(2)再制造初期要对废旧设备全面拆解，甚至包括每一颗螺钉，对留用件的油污、锈蚀等进行全面的清理，此过程较翻新改造更彻底和复杂；(3)回收件的结构设计很难改变，要求再制造企业拥有一批经验丰富的机电设计人员与装配调试技工，通力合作才能变弊为利，而小规模翻新改造多不具备此条件。

2 3M2150再制造的内容

根据机床现状和用户需求，主要进行了以下几方面的改造。

(1)将进给及往复驱动由原液压机械改为伺服系统，由交流伺服系统驱动电动机+柔性联轴器+高精度滚珠丝杆控制(图1)，彻底摆脱液压系统，解决了因油温变化、油水混合导致的机床精度不稳定问题。

1—直线导轨(工件往复工作台)；2—砂轮修整器；3—直线导轨(砂轮进给工作台)；4—工件往复伺服系统；5—冷却水箱；6—集中自动润滑系统；7—工件进给伺服系统

(2)原设计中修整器固定在砂轮防护罩上方，因为振动等原因影响修整精度。为简化结构、方便操作，将修整器移到往复工作台上(图1)，借助往复工作台的横向移动，对砂轮进行修整。

(3)原机床导轨为“平-V”静压导轨，为适应机床结构及伺服进给系统，改用高精度直线导轨(图2)。

1—接近开关 ；2—直线导轨；3—丝杠螺母座；4—上滑板；5—下滑座；6—定位键

(4)增加集中自动润滑系统，定时定量对机床滚珠丝杠进行润滑，减少磨损(图3)。

图3 润滑油路示意图

(5)更换轴系易损件和密封件，使径向跳动、轴向窜动量均控制在5 μm以内；增加电子手轮，方便操作者对机床进行调整；机床电箱配3色指示灯、热交换器；增加全封闭防护罩(喷塑)，加工区采用护罩进行密封，防止切屑、冷却液及油雾等外泄。

(6)重新设计电气系统、重新配线(图4)。数控系统采用三菱FX3U-48MT PLC及威纶MT6070ih2触摸屏(10 in彩色)，具有位置显示、工步显示和故障显示功能。机床发生故障时，可在显示屏上显示诊断内容。

图4 电气原理图

采用日本三菱HC-SFS系列交流伺服电动机及MR-J2S驱动器，并配备17位编码器半闭环控制，脉冲当量小于0.1 μm，显示分辨率1 μm；增加变频调速功能，使工件转速在一定范围内任意可调，更好地适应不同的工况。

(7)具备既成工艺参数存储功能(至少20条)，可扩展，可把经过工艺验证的参数在PLC中进行保存，生产时直接调用，节约了调整时间。

(8)增加工作区视频监控功能，机床磨削时，操作者将触摸屏画面切换至视频监控，在不打开防护门的情况下，观察磨削区域工作情况，以便及时应对意外的发生(图5)。

图5 视频监控画面

3 使用效果

再制造后的设备型号为3MK2150g，已顺利通过用户验收，并列为精磨设备，使用状况良好。该设备结构合理，直观性好；试生产加工FC4058192内圈滚道，表面粗糙度Ra为0.19～0.34 μm,圆度为0.005 mm，垂直差为0.004 mm，批量散差可控制在0.01 mm，均达到了产品技术要求。

根据需求在3M2150磨床再制造过程中，可继续植入动静压砂轮轴、主动测量、滚道凸度磨削等技术，以更好地为用户服务。