高精度表面加工需要平滑运动控制

  点击数：1043  发布时间：2004-09-08 09:09

关键词：运动控制

对Chesterfield的GKN Sheepbridge Stokes公司而言，其陶制模具的表面高精度加工具有重要意义，因为只有做到这一点，才能确保源源不断地生产出品质优秀、规格统一的发动机铸铁汽缸套产品。

在这个问题上，实现自动化是关键所在。最近GKN对其系统进行了改进，把驱动喷头的无杆气压传动装置换成了一套Hoerbiger-Origa电子线性驱动系统。
这些汽缸套产品将被发送到生产柴油发电机、船用发动机、农用机械的制造商和工地，还包括很多欧洲的主要汽车制造商，如福特、丰田、兰德·路华和沃尔沃。

其中，汽车制造商对产品质量和及时供货两方面制定的标准尤为严格，要求GKN在生产过程中达到军品级精度。

其中一位铸造研发工程师Alan Drew指出：“我们在一个24×7的连续基座上进行水平轴离心铸造，生产300毫米至2米长的铸件，然后按需要的长度进行切割。在那样的艰苦环境中进行操作对任何人都将是一个挑战。当你为这些世界上最苛刻的客户提供产品时，你所获得的每一份利润都显得非常宝贵，但我们知道自己获得的不仅仅是某一份订单，有了这个基础，我们的利润会随着每周15万个汽缸套的产量而不断增加。”

这里生产出的汽缸套长为0.2米和0.5米，但这两种规格的汽缸套的生产过程是完全相同的。将熔化的铁倒入模具中，模具以2000转/分的速度旋转，实现精密铸造。 铸造成型之后，汽缸套再经机械加工使其精度控制到纳米级，其中一部分产品从气缸筒到外部直径都被完全加工，另一些被铸造加工成半成品，这将根据汽缸套的最终用途决定。

对汽缸套内表面加工程度的要求是非常苛刻的，因为它是和活塞相互作用的接触面，而外表面的加工要求是必须能够在接下来的运转中和发动机组完美接合。在铸造汽缸套时，表面加工的质量由模具本身的表面质量和模具打开时的移动方式共同决定。

为了生产汽缸套这类产品，特别采用了陶瓷打磨技术，用于提高加工过程的精度和速度。“利用我们的自动控制系统，在进行铸造之前，Hoerbiger-Origa驱动器将驱动一个喷枪沿着空模具的径向作运动。”“这种看似简单的任务实际上融入了两种特别的技术，以确保模具表层的完美加工。”“首先，我们在喷枪抽出和倒入熔化金属之间设定了一段停留时间，在这段可调整的时间内，金属表面变干，并且利用旋转速度使金属表面成形。”“然后我们在喷枪从插入（向前运动）变为抽出（向后运动）时仔细地控制其速度。”“我们采用PLC进行控制。为了保证精度，最初我以为我们必须采用高性能但价格昂贵的伺服电机，但实际上采用标准感应齿轮电机和逆变器也可以满足我们的要求。”从无杆气压驱动变为电力线性驱动提高了系统的控制性能。“我们使用气压驱动已经有十几年了，一直以来我们对其性能非常满意，但是作为汽车产品供应商，哪怕只能略微改进生产工艺，我们也愿意做到精益求精。”“Hoerbiger-Origa建议我们启动这项改进计划，但是起初我认为为了使电气设备符合要求，必须进行大量的重新设计，这让人觉得有点厌烦。”“但是，Hoerbiger-Origa OSP为了使我们能直接替换而作了特别设计——否则替换工作绝不可能变得如此简单。”

Drew还对电力驱动系统对铸造厂恶劣环境的适应能力提出过质疑，他认为增压调节器应该内置，以抵御飞尘、污垢和泥沙的侵蚀。然而他发现电气汽缸和他们的标准密封装置一样可靠。“现在，停工和故障不再是问题了。”“实际上我们在不同的生产线上采用了大约30个调节器驱动杆，而且有了它以后我们没有再遇到任何麻烦的问题”，Drew说，“这非常令人满意，因为如果我的生产线停工的话，一些汽车厂会立刻打电话给我的老板。”

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