數控內孔磨床是一種高精度、高效率的金屬切削機床,專門用于磨削工件的內孔表面,廣泛應用于軸承、液壓元件、模具、汽車零部件、航空航天結構件等對內孔尺寸精度、圓度、圓柱度及表面粗糙度要求高的制造領域。該設備以數字程序控制(CNC)為核心,實現對砂輪進給、工作臺移動、主軸轉速及修整器動作的全自動精準調控。
其基本結構包括床身、頭架、尾座(或卡盤)、砂輪架、測量反饋系統及數控系統。加工時,工件被夾持在頭架與尾座之間(或由液壓/氣動卡盤固定),高速旋轉的內圓砂輪在伺服電機驅動下沿徑向和軸向精確進給,對孔壁進行微量磨削。現代數控內孔磨床普遍配備在線量儀(如氣動或電感測頭),可在加工過程中實時檢測孔徑尺寸,實現“磨削—測量—補償”閉環控制,確保微米級甚至亞微米級加工精度(IT5–IT6級),表面粗糙度可達Ra 0.1–0.4μm。
數控內孔磨床其組成部分主要包括以下幾大系統:
一、機體系統
床身:作為機床的基礎支承件,床身承載著砂輪架、工作臺、頭架、尾座和橫向滑鞍等部件,確保它們在工作時保持準確的相對位置。床身內部通常設有油池,用于液壓油的儲存和循環。
頭架:頭架用于夾持工件,并使其形成準確的旋轉中心。它配備有主軸和變速機構,可安裝支撐工件中心孔的中心架,或安裝卡盤以夾緊工件進行研磨和調整。
尾座:尾座與頭架配合使用,支撐工件的另一端中心孔,實現工件上兩個中心孔的定位。尾座套筒后端的彈簧允許調整對工件的壓力,確保工件在加工過程中的穩定性。
工作臺:工作臺分為上層和下層,上層可對角旋轉以拋光錐面,下層則采用機械或液壓驅動,可沿床身垂直導軌垂直移動。工作臺的垂直運動由行程塊控制,確保加工精度。
二、電控系統
電氣元件:包括各種開關、繼電器、接觸器等,用于控制機床的電氣線路和動作。
驅動器:將電信號轉換為機械能,驅動主軸、進給機構等部件運動。
PLC(可編程邏輯控制器):作為電控系統的核心,PLC負責接收輸入信號、處理邏輯運算、輸出控制信號,實現機床的自動化控制。
三、控制系統
數控系統:包括硬件(如印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒等)和軟件(如操作系統、控制程序等),用于輸入數字化的零件程序,并完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。
位置傳感器:用于檢測機床執行件(如工作臺、轉臺、滑板等)的位移和速度變化量,并將檢測結果反饋到數控系統,與輸入指令進行比較,根據其差別調整機床運動。
運動控制卡:作為數控系統的擴展,運動控制卡提供更精確的運動控制功能,如高速插補、多軸聯動等。
四、液壓系統
油泵:將液壓油從油池中抽出,并加壓輸送到各個執行元件。
電動機:為油泵提供動力,確保液壓系統的正常運行。
波紋管、閥組:用于控制液壓油的流向、壓力和流量,實現機床的各種動作和功能。
液壓缸:將液壓能轉換為機械能,驅動工作臺、砂輪架等部件運動。
五、磨削系統
主軸:主軸是磨削系統的核心部件,它帶動磨輪旋轉進行磨削作業。主軸通常采用高精度軸承支撐,確保旋轉精度和穩定性。
機械手:用于自動更換磨輪或調整磨輪位置,提高加工效率和靈活性。
磨輪:磨輪是磨削系統的直接執行元件,它根據加工要求選擇不同的磨料、粒度和硬度,對工件進行磨削加工。
六、輔助系統
工件夾具:用于固定和支撐工件,確保工件在加工過程中的穩定性和精度。
量具:用于測量工件的尺寸和形狀精度,如千分尺、卡尺等。
冷卻系統:通過噴射切削液對工件和磨輪進行冷卻和潤滑,減少熱變形和磨損,提高加工質量和效率。
排屑裝置:用于排除加工過程中產生的切屑和磨粒,保持機床的清潔和正常運行。