一种磨削温度测量仪器安放基座的设计与制造

廖礼鹏　彭锦华

摘 要：CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床设备是2008年国家863支持项目。用CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床加工凸轮轴时，具有工作效率高、加工精度高等特点。本文针对CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床设计并制造了一个简易的红外热像仪安放基座，该基座解决了CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床高速磨削中红外热像仪无处安放的问题。

关键词：CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床 红外热像仪 安放基座

中图分类号：TG58 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（b）-0072-02

CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床在加工过程中容易出现工件弯曲变形、磨削振动和磨削烧伤等现象，制约凸轮轴加工质量和生产效率的提高。为了进一步提高凸轮轴的加工质量，寻找出凸轮轴磨削烧伤的机理，就需要对凸轮轴磨削温度进行研究。

1 问题提出

通常工业上用的型号有S65型红外热像仪、FLIK+R&D+SOFTWAR等。但是在磨削温度测量过程中，由于CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床上没有合适的位置摆放红外热像仪，为此研究小组（人员）专门设计一款装置进行装夹，来完成磨削温度的测量。在用红外热像仪的测量过程中出现了以下问题：（1）红外热像仪价格昂贵，需要保护。水杯那么点大，价值20多万。（2）磨削测温时不能从砂轮的侧面，或者后面测温。由于凸轮轴上有进气、排气两种，从侧面测量时，另一片凸轮会挡住正在磨削凸轮的磨削区域；当从后面测量温度时，整个砂轮挡住了绝大多数的磨削区域，得到的只是凸轮侧面一点的磨削温度，不足以反映整个磨削时的温度变化。（3）砂轮架上有一个斜角度的冷却装置，决定了红外热像仪不能够垂直放置，必须有一定的斜度和冷却装置的斜度平行。（4）由于CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床加工凸轮轴时，磨削点的距离测量存在一定的误差，凸轮轴上有多片凸轮，应该考虑每一片凸轮都可以测量，空间上要考虑灵活摆放红外热像仪。

2 问题解决方案

针对CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床加工凸轮轴时存在的四个问题，确定问题的解决思路。第一步：结合床子的特征，将四个问题分开考虑，分别提出解决方案。第二步：针对每种问题的解决方案，进行组合，寻找出最优的组合方案，并设计出草图和重要加工尺寸。第三步：将零件图转化为工件。第四步：将工件装配好并验证装置的使用性能。第五步：总结、优化、生产加工。

红外热像仪的保护。在CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床加工凸轮轴时测量磨削温度时，红外热像仪要注意防掉、防碰、防水、防摔等，为此可以考虑采用焊接垫片、加海绵、套保鲜膜、用胶带捆绑等具体措施解决。

红外热像仪的位置摆放区域。红外热像仪如果想将磨削区域的温度比较完整地测量出来，必须要尽可能照射到整个磨削区域，实际上最有利的摆放位置为砂轮架的正上前方。这样可以避免砂轮挡住正在加工凸轮叶片和未加工凸轮片、轴颈挡住正在加工凸轮叶片。

红外热像仪位置摆放的角度保证。红外热像仪在实际测量时位置应该能够可适当调节，增大测量区域，避免测量过小、过于单一。为此，设计时的思想是该装置采用活动装置较合适，这样可以实现调节；那么用什么来实现连接呢，最常用的、最经济的就是螺栓连接。

红外热像仪位置的灵活摆放。要保证每一片凸轮都可以测量，只需把测量装置设计的轻巧、可以动即可；要减小距离测量上存在的误差对凸轮加工时磨削温度测量的影响，这个装置必须可调。

四个方向问题的解决思路确定下来后，根据工厂的实际条件，找出可行性方案。

根据工厂现有条件，采用角铁做支撑件，角铁上焊接一小块钢板做红外热像仪的摆放件，注意由于红外热像仪摆放时是倾斜向下的，故前面必须焊接两个小铁片防止红外热像仪掉下。同时必须考虑基座的稳定性，防止晃动。

3 材料的准备与制作

根据实际测量和红外热像仪的形状、尺寸、重量等来确定材料的种类和尺寸。根据保证使用性能及最佳经济原则，本装置需要的材料有长度为1.5m 40×40×4的角铁，两套M8的螺栓，一个长宽厚为400mm、200mm、8mm的钢板，一个重量为1.5kg的长方体铁块即可。

由于零件的精度没有要求，主要是保证以下功能：（1）三个零件装夹后，并且把红外热像仪安放在零件三上时，零件一的基座能够保证平稳，不能失去平衡而倒下。（2）零件一和零件二通过螺栓连接后可以旋转一定的角度能够保证在一定的高度范围内调节。（3）零件二和零件三通过螺栓连接后以调整高度和角度。（4）零件一、零件二、零件三通过螺栓连接后可以调整高度和角度，达到我们的设计要求。

确定思路及准备好材料后，制作过程相对简单，只需要用气割将材料割断，再进行焊接，螺栓连接紧固就可以了。

4 产品的使用验证

将红外热像仪对准磨削区域，在验证过程中主要验证以下几个方面。

（1）红外热像仪能不能确保安全无任何危险。在CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床加工凸轮轴时测量磨削温度时，由于存在砂轮架的移动而产生的振动，红外热像仪要注意防掉、防碰、防摔等。考虑采用了焊接垫片、加海绵，及胶带捆绑等具体措施，故红外热像仪的安全性能可以得到足够保证。

（2）红外热像仪的位置摆放是否对准砂轮。由于凸轮轴上有进气、排气两种，从侧面测量时，另一片凸轮会挡住正在磨削凸轮的磨削区域；当从后面测量温度时，整个砂轮挡住了絕大多数的磨削区域，造成测量不准确。因此实际上最有利的摆放位置为砂轮架的正上前方。这样可以避免砂轮挡住正在加工凸轮叶片和未加工凸轮片、轴颈挡住正在加工凸轮叶片。具体是产品安放好后，红外热像仪应该和砂轮在同一平面内。

（3）红外热像仪测量温度的角度能否保证和冷却装置的斜铁块平行。砂轮架上有一个斜角度的冷却装置，决定了红外热像仪不能够垂直放置，必须有一定的斜度和冷却装置的斜度平行。

（4）红外热像仪位置的灵活摆放。凸轮轴上有多片凸轮，应该考虑每一片凸轮都可以测量，空间上要考虑灵活摆放红外热像仪，要保证每一片凸轮都可以测量。通过移动工件来检测。

通过实地实物检测，该装置完全能够满足CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床磨削温度测量的使用，设计和制造均解决了实际问题。

5 结语

通过在CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床对凸轮轴高速磨削温度的测量中，该基座完全能够满足设计要求，达到了红外热像仪摆放定位并测量到实验数据的效果。本次设计及制造是专门针对在CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床上用红外热像仪测量磨削温度时无摆放位置而进行的，针对性比较强，制作简单，能满足使用要求，但是仍然有进一步改进的空间。

参考文献

[1] 李勇.影响数控凸轮轴磨削加工精度若干因素的研究[D]. 华中科技大学，2004.

[2] 王立民.汽车凸轮轴的高速精密磨削技术[J].汽车工艺师，2011（3）：52-55.

[3] 张核军.凸轮轴制造工艺综述[J].柴油机设计与制造，2006，14（3）：11-15.endprint