◆圖為(wéi)參會人員(yuán)在觀摩JKMS8350機床。
如何更好地加工一(yī)件長1.2米、直徑0.5米的異形凸輪軸,一度(dù)讓中國城市科學研究會、城市空(kōng)氣動(dòng)力交通技術中心(以下簡稱空氣動(dòng)力中心)朱仕亮副主任頗為(wéi)頭疼。
“我們的朱副總,為了解決這個問(wèn)題(tí),不僅(jǐn)了解國內磨床加工製造的現況,也去國(guó)外考察了幾個企業,但都沒有現成的機床適用,這嚴重影響了我們所新能(néng)源發動(dòng)機的研發進程。”
說這話的是空氣動力中心的祖明主任。他告訴中國工業報(bào)記者,該所目前已試(shì)驗研究開發出一種壓縮空氣發動機,它不燒油、不燒氣,利(lì)用壓縮空氣作動(dòng)力替代原有的燒油、燒氣發動(dòng)機,取得了重大技術進步,但該發動機的異形零件采用傳統的裝備無法加工,要使該發動(dòng)機能批量生產,開發研製能加工這種零件的關鍵設備勢在必行。
探索·創(chuàng)新
祖明表示(shì),近幾年來,大城(chéng)市的霧霾(mái)天(tiān)氣(qì),嚴重影響人們正常的生產、生活、工作和(hé)身體健康(kāng),特別是(shì)汽車尾氣是重要的汙(wū)染源,已(yǐ)嚴重汙(wū)染了城(chéng)市的空氣,人們都非常期(qī)待藍天白雲。為(wéi)此(cǐ),開發一種對環境沒有汙染的發動機(jī)替代(dài)傳(chuán)統的發(fā)動機已勢在必行。
為此,除了進行電動汽車的嚐試外,國內外相關單(dān)位也在積極開展壓縮空氣發動機的研發。
據了解,法國機械工程師(shī)內格爾於(yú)1996年首個製造(zào)了第一(yī)台壓縮空氣(qì)發動機,1999年創(chuàng)辦(bàn)了MDI公(gōng)司,十幾年來一直研究改造以空氣能為動力的發動機用於汽車上。2011年6月,第十四屆中國北京國(guó)際科技產業博覽會上國內(nèi)某企業也推出兩(liǎng)款空氣動力發動機。
但配置該發動機的汽車在城市行駛,必須建立許許多多高壓空氣動力加氣站(40Mpa折合為400個大氣壓力)並且每一個加氣站使用高壓空氣壓縮機總電機功率為44kW,均需要大量市電(diàn)供給,需要大量市政投資建加氣站,如此這般以(yǐ)電能轉換(huàn)為壓縮(suō)空氣能(néng)經濟上非常昂貴,不如(rú)直接用電動汽車經濟得多。
業內人士表(biǎo)示(shì),考察現有空氣發動(dòng)機技術,存在幾個認識上的誤區。比如,把空氣作為空氣發動機的原動力,被使用(yòng)做功以後,就任意排放到自(zì)然大氣環境中。實際上使(shǐ)用的都是壓縮空氣,壓縮空氣的獲得基本上全靠消耗電力,是以電能轉換為壓縮空氣能(néng),電力才是原(yuán)動力。
此外,熱力機械是(shì)燃燒掉各種燃料而做功,空氣發動(dòng)機就理所當(dāng)然地要消耗壓縮空氣做(zuò)功,即(jí)便是液氮動力發(fā)動機也是消耗液態氮而(ér)做功。這(zhè)就混肴了空氣發動機與燃(rán)氣機性質(zhì)上存在根本區別。正確的設計(jì),充(chōng)分發揮(huī)空氣內(nèi)能對外做功而不消耗空氣,使空氣在封閉係統內往複循環(huán)做功是完全可能的。
而空氣動力中心作為非盈利(lì)性組織,也一直在探索壓縮空氣(qì)發動機的應用(yòng),為此他們還(hái)充分研(yán)究現有傳(chuán)統柴油發動機的內部構(gòu)成,自行設計出了發動機的關鍵部件,一種有別於常態的異形凸輪軸。
江西機械科研所高工丁誌超教授說,普通的凸輪軸隻是類似“桃子”的形狀,而這個零件卻有類似“奶嘴”狀的凸起,因此在高速磨削的情況下,要保證(zhèng)其光潔度,減少(shǎo)發動機工作時的空氣流(liú)阻,對零件的加工是一大挑戰。
他坦(tǎn)誠,過去要完成這種加工工藝,至少要在兩(liǎng)台機床上完成,即現(xiàn)在比較成熟的隨動磨削(xuē),加上成形磨削。但(dàn)如此,由於兩次安裝,加工精度就勢必受到影響。
購買(mǎi)或聯合研製一台可以(yǐ)一次安裝,同時完(wán)成隨動磨削和成形磨削的機床就成了石仕亮一段時間的(de)工作重點。而前者,目前市麵(miàn)上(shàng)根本沒有。不過好在最(zuì)後(hòu)他找到了江(jiāng)西傑克機床有限公司(以下簡稱傑克機床),雙(shuāng)方達成合作共同(tóng)研發一款新型機床專門來解決該凸輪軸的加工。
迎難而(ér)上
7月6日,一場簡易的發(fā)布會在空氣(qì)動(dòng)力中心舉行,重心就(jiù)是傑克機床(chuáng)JKMS8350高效數控隨動成(chéng)型磨(mó)床通過專家組的鑒定。
中國內燃機協會邢敏會長宣讀了鑒定意見:鑒定委員會認為,“JKMS8350高效數控隨(suí)動成型磨床”的研製是成功的,填補了我國同類技術和裝備的一項(xiàng)空白,總體技術(shù)具有國際先進水平,同意通(tōng)過鑒定,並建議盡快實現產業化(huà)。
對此,傑克機床陳華貴董事長對於專家組給出如此高的評價感到非常振奮,畢竟過(guò)去由於技術的製約,尚未能開發此(cǐ)類數控機床(chuáng),而在航(háng)空、航天、造船、汽車、民用機械等領域不少零件也都是異形複合麵,因(yīn)此未(wèi)來產品市場需求可期。
而且他告訴記者,這台床子是集合了公司數十年生產各種型號(hào)規(guī)格凸輪軸(zhóu)磨床的經驗創新而成,而且通過國家科(kē)技部查新國內尚未有這種機床製造,這是首台,國外(wài)也無這類機床生(shēng)產。其采用的各項新技術在國內都是首創,如大小磨頭(tóu)加工異形複合麵技術、靜動壓軸承高速電主軸、靜壓導軌直線電機精密進(jìn)給係統、靜動壓軸承高速小砂輪主(zhǔ)軸單元、CBN砂輪高(gāo)速磨削技術、CBN砂輪精密修整技術(shù)等,CBN砂(shā)輪(lún)成形磨(mó)削技術這(zhè)些都是國內首台機床使用的高新技(jì)術,都是該機床的創新(xīn)點(diǎn)。此外(wài)解(jiě)決了這類零件(jiàn)的精(jīng)密(mì)加工,對促進重點產業領域轉型升級具有重要意義。
傑克機床(chuáng)技術負責(zé)人王(wáng)玉琢介紹(shào)說,該項目有如下創新點:
1.首創在同一台磨床上采用橫向隨(suí)動磨削和縱向成形磨削相結合的(de)多向異形輪廓麵複合磨削工藝方法,解決了具有小曲率半徑異形凸輪(lún)軸工(gōng)作麵的高精度高效(xiào)率(lǜ)磨削加工技(jì)術難題。
2.研發了具有四個磨頭13軸數控的多功(gōng)能隨動數控磨床,能滿足多向異形表麵(miàn)的磨削加工要(yào)求,為(wéi)新能源發動機生產提供了先進的磨削裝備。
3.研發的液體靜動壓軸(zhóu)承小砂輪和成型砂輪用主軸單元,工作轉(zhuǎn)速高、剛性好,解決了異形麵磨削因磨削速度低影響磨削效率的技術難(nán)題;研發的液體動靜壓軸承內(nèi)置(zhì)式超高速電主軸(zhóu),提高了設(shè)備在砂(shā)輪最高線(xiàn)速度160米(mǐ)/秒時工作剛性,提(tí)高了磨削精度和工作可靠性;研發的(de)圓柱靜壓導軌、直線電(diàn)機精密進給係統,提高了(le)機(jī)床(chuáng)的進(jìn)給精度和加(jiā)工非圓表麵時(shí)的響應速度,提高了磨削精度。
與會專家表(biǎo)示(shì),我國數控高速隨動磨削技術及數控高(gāo)速隨動磨床研究起步較晚,由於(yú)未掌握其(qí)核心技術,目前還(hái)主要依賴進口。進口不但價格(gé)昂貴(進口1台加工異形輪廓工件的大型(xíng)磨床(chuáng)約160萬(wàn)~180萬美元),而且國外對與國防、航空航天有關的大型數控高速隨動磨(mó)床限製對華出口,使我國在軍工、航空航天(tiān)、船舶、大型內燃機等行業嚴重受製於人。因(yīn)此,掌握數控高速(sù)隨動磨削技術,開發出能滿足高效、高精度加工要(yào)求“JKMS8350高(gāo)效(xiào)數控隨動成型磨床”並實現產業化,對(duì)支持我(wǒ)國(guó)機械、汽車、軍工(gōng)、航空航天、船舶、內燃機等行業快速發展、提高國際競爭能力具有重要意義。