一種磨削溫度測量儀器安放基座的設計與制造

廖禮鵬　彭錦華

摘 要：CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床設備是2008年國家863支持項目。用CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床加工凸輪軸時，具有工作效率高、加工精度高等特點。本文針對CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床設計并制造了一個簡易的紅外熱像儀安放基座，該基座解決了CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床高速磨削中紅外熱像儀無處安放的問題。

關鍵詞：CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床 紅外熱像儀 安放基座

中圖分類號：TG58 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（b）-0072-02

CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床在加工過程中容易出現工件彎曲變形、磨削振動和磨削燒傷等現象，制約凸輪軸加工質量和生產效率的提高。為了進一步提高凸輪軸的加工質量，尋找出凸輪軸磨削燒傷的機理，就需要對凸輪軸磨削溫度進行研究。

1 問題提出

通常工業上用的型號有S65型紅外熱像儀、FLIK+R&D+SOFTWAR等。但是在磨削溫度測量過程中，由于CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床上沒有合適的位置擺放紅外熱像儀，為此研究小組（人員）專門設計一款裝置進行裝夾，來完成磨削溫度的測量。在用紅外熱像儀的測量過程中出現了以下問題：（1）紅外熱像儀價格昂貴，需要保護。水杯那么點大，價值20多萬。（2）磨削測溫時不能從砂輪的側面，或者后面測溫。由于凸輪軸上有進氣、排氣兩種，從側面測量時，另一片凸輪會擋住正在磨削凸輪的磨削區域；當從后面測量溫度時，整個砂輪擋住了絕大多數的磨削區域，得到的只是凸輪側面一點的磨削溫度，不足以反映整個磨削時的溫度變化。（3）砂輪架上有一個斜角度的冷卻裝置，決定了紅外熱像儀不能夠垂直放置，必須有一定的斜度和冷卻裝置的斜度平行。（4）由于CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床加工凸輪軸時，磨削點的距離測量存在一定的誤差，凸輪軸上有多片凸輪，應該考慮每一片凸輪都可以測量，空間上要考慮靈活擺放紅外熱像儀。

2 問題解決方案

針對CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床加工凸輪軸時存在的四個問題，確定問題的解決思路。第一步：結合床子的特征，將四個問題分開考慮，分別提出解決方案。第二步：針對每種問題的解決方案，進行組合，尋找出最優的組合方案，并設計出草圖和重要加工尺寸。第三步：將零件圖轉化為工件。第四步：將工件裝配好并驗證裝置的使用性能。第五步：總結、優化、生產加工。

紅外熱像儀的保護。在CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床加工凸輪軸時測量磨削溫度時，紅外熱像儀要注意防掉、防碰、防水、防摔等，為此可以考慮采用焊接墊片、加海綿、套保鮮膜、用膠帶捆綁等具體措施解決。

紅外熱像儀的位置擺放區域。紅外熱像儀如果想將磨削區域的溫度比較完整地測量出來，必須要盡可能照射到整個磨削區域，實際上最有利的擺放位置為砂輪架的正上前方。這樣可以避免砂輪擋住正在加工凸輪葉片和未加工凸輪片、軸頸擋住正在加工凸輪葉片。

紅外熱像儀位置擺放的角度保證。紅外熱像儀在實際測量時位置應該能夠可適當調節，增大測量區域，避免測量過小、過于單一。為此，設計時的思想是該裝置采用活動裝置較合適，這樣可以實現調節；那么用什么來實現連接呢，最常用的、最經濟的就是螺栓連接。

紅外熱像儀位置的靈活擺放。要保證每一片凸輪都可以測量，只需把測量裝置設計的輕巧、可以動即可；要減小距離測量上存在的誤差對凸輪加工時磨削溫度測量的影響，這個裝置必須可調。

四個方向問題的解決思路確定下來后，根據工廠的實際條件，找出可行性方案。

根據工廠現有條件，采用角鐵做支撐件，角鐵上焊接一小塊鋼板做紅外熱像儀的擺放件，注意由于紅外熱像儀擺放時是傾斜向下的，故前面必須焊接兩個小鐵片防止紅外熱像儀掉下。同時必須考慮基座的穩定性，防止晃動。

3 材料的準備與制作

根據實際測量和紅外熱像儀的形狀、尺寸、重量等來確定材料的種類和尺寸。根據保證使用性能及最佳經濟原則，本裝置需要的材料有長度為1.5m 40×40×4的角鐵，兩套M8的螺栓，一個長寬厚為400mm、200mm、8mm的鋼板，一個重量為1.5kg的長方體鐵塊即可。

由于零件的精度沒有要求，主要是保證以下功能：（1）三個零件裝夾后，并且把紅外熱像儀安放在零件三上時，零件一的基座能夠保證平穩，不能失去平衡而倒下。（2）零件一和零件二通過螺栓連接后可以旋轉一定的角度能夠保證在一定的高度范圍內調節。（3）零件二和零件三通過螺栓連接后以調整高度和角度。（4）零件一、零件二、零件三通過螺栓連接后可以調整高度和角度，達到我們的設計要求。

確定思路及準備好材料后，制作過程相對簡單，只需要用氣割將材料割斷，再進行焊接，螺栓連接緊固就可以了。

4 產品的使用驗證

將紅外熱像儀對準磨削區域，在驗證過程中主要驗證以下幾個方面。

（1）紅外熱像儀能不能確保安全無任何危險。在CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床加工凸輪軸時測量磨削溫度時，由于存在砂輪架的移動而產生的振動，紅外熱像儀要注意防掉、防碰、防摔等。考慮采用了焊接墊片、加海綿，及膠帶捆綁等具體措施，故紅外熱像儀的安全性能可以得到足夠保證。

（2）紅外熱像儀的位置擺放是否對準砂輪。由于凸輪軸上有進氣、排氣兩種，從側面測量時，另一片凸輪會擋住正在磨削凸輪的磨削區域；當從后面測量溫度時，整個砂輪擋住了絕大多數的磨削區域，造成測量不準確。因此實際上最有利的擺放位置為砂輪架的正上前方。這樣可以避免砂輪擋住正在加工凸輪葉片和未加工凸輪片、軸頸擋住正在加工凸輪葉片。具體是產品安放好后，紅外熱像儀應該和砂輪在同一平面內。

（3）紅外熱像儀測量溫度的角度能否保證和冷卻裝置的斜鐵塊平行。砂輪架上有一個斜角度的冷卻裝置，決定了紅外熱像儀不能夠垂直放置，必須有一定的斜度和冷卻裝置的斜度平行。

（4）紅外熱像儀位置的靈活擺放。凸輪軸上有多片凸輪，應該考慮每一片凸輪都可以測量，空間上要考慮靈活擺放紅外熱像儀，要保證每一片凸輪都可以測量。通過移動工件來檢測。

通過實地實物檢測，該裝置完全能夠滿足CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床磨削溫度測量的使用，設計和制造均解決了實際問題。

5 結語

通過在CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床對凸輪軸高速磨削溫度的測量中，該基座完全能夠滿足設計要求，達到了紅外熱像儀擺放定位并測量到實驗數據的效果。本次設計及制造是專門針對在CNC8325型超高速凸輪軸復合磨床上用紅外熱像儀測量磨削溫度時無擺放位置而進行的，針對性比較強，制作簡單，能滿足使用要求，但是仍然有進一步改進的空間。

參考文獻

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