王金亮

（齊重數(shù)控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

0 引言

床頭箱是重型軋輥磨床最為關(guān)鍵的部件之一，床頭箱的作用是啟動工件，在啟動工件轉(zhuǎn)動時要求工件轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，這就要求床頭箱內(nèi)部傳動振動小且具有足夠大的扭矩。在頂磨加工時，磨削精度主要取決于工件的回轉(zhuǎn)精度，而工件的回轉(zhuǎn)精度主要取決于主軸的回轉(zhuǎn)精度。因此重型軋輥磨床床頭箱設(shè)計時確保內(nèi)部傳動振動小、扭矩足夠大、回轉(zhuǎn)精度高，是床頭箱設(shè)計的關(guān)鍵所在。

1 床頭箱主要結(jié)構(gòu)及設(shè)計分析

如圖1所示，床頭箱按照結(jié)構(gòu)組成主要分為床頭箱體、床頭箱傳動鏈、主軸系統(tǒng)和主軸軸承4大部分，這4大部分發(fā)揮著各自的作用，同時它們構(gòu)成了一個統(tǒng)一的整體，共同完成了動力的傳遞輸出，保證了重型軋輥磨床床頭箱能夠順利地運轉(zhuǎn)。

1.1 床頭箱體設(shè)計分析

床頭箱體為整體箱式結(jié)構(gòu)，采用低應(yīng)力、高強度灰口鑄鐵鑄造而成，經(jīng)有限元分析計算，合理布置箱體的外部形狀和內(nèi)部筋板結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)部相應(yīng)部位具有加強筋板聯(lián)結(jié)，經(jīng)自然時效和振動時效處理，保證床頭箱體具有足夠剛性、抗振能力和降低噪聲等特點，同時具有在各種工況下良好的穩(wěn)定性。床頭箱體安裝在底座上，通過高強度螺釘把合，與底座連接采用熱對稱鍵連接，從而有效地減小了床頭箱體的熱漂移，提高加工精度。同時在床頭箱體兩側(cè)和后側(cè)都安裝有側(cè)頂塊，保證床頭箱體和底座以及工件床身成為一剛性體，保證床頭箱精度調(diào)整方便，具有很強的抗沖擊能力和良好精度保持性。

圖1 床頭箱結(jié)構(gòu)剖面圖

1.2 床頭箱傳動鏈設(shè)計分析

床頭箱傳動是由西門子主軸電機驅(qū)動，通過三級進口皮帶降速，型號為6 200-20 m-170/290，4 600-20 m-340，具有承受扭矩大、吸振性高、傳動平穩(wěn)等特點，總降速比為59.1倍，第一級傳動由電機經(jīng)窄V帶將動力傳到第二級，在床頭箱內(nèi)第二級和第三級傳動用加強型的20 m型規(guī)格的同步齒形帶傳動，主傳動系統(tǒng)各主要轉(zhuǎn)動件均做過動平衡，這樣相對齒輪傳動大大降低了機床傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的振動和噪聲，各齒形帶輪均在精密齒輪機床上加工，具有很高加工精度和表面質(zhì)量，皮帶齒寬遠遠大于計算寬度使其具有足夠的承載余量，這樣既轉(zhuǎn)動平穩(wěn)又可以有效地延長皮帶使用壽命，保證了床頭箱傳動鏈運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，從而起到提高機床加工表面質(zhì)量的作用，即使特大型的工件其粗糙度仍可達到Ra0.2以上。同時將西門子主軸電機安放在底座的移動板上，大大降低了電機振動對床頭箱傳動的影響，也有利于保證工件的加工精度和表面精度。

1.3 床頭箱主軸系統(tǒng)設(shè)計分析

床頭箱主軸采用大直徑短主軸結(jié)構(gòu)形式，主軸前端直徑達φ850 mm，主軸前后支承軸承采用寬系列重型主軸軸承并以最佳的跨距布置，前支承點靠近箱體前端面，無懸伸受力，同時頂尖與主軸采用短錐形式連接，確保了主軸系統(tǒng)具有足夠的抗彎曲剛性，這是保證加工重型工件回轉(zhuǎn)精度重要的前提條件。床頭箱主軸啟動配有工件輔助啟動裝置，以克服啟動時的初始慣性，可防止皮帶傳動過載、過早磨損及主電機超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，當(dāng)啟動大噸位工件時，開動輔助啟動電機以及西門子主軸電機，棘爪與主軸上的棘輪嚙合，以大扭矩帶動主軸旋轉(zhuǎn)，起到保護皮帶和西門子主軸電機的作用。

1.4 床頭箱主軸軸承設(shè)計分析

床頭箱主軸軸承是我公司為軋輥磨床系列產(chǎn)品特制的超高精度大型主軸軸承，軸承滾子采用精密加工特殊選配，同時采用排列組合的工藝手段裝配而成，屬具有極高回轉(zhuǎn)精度的重型主軸軸承，主軸回轉(zhuǎn)精度在0.003 mm以內(nèi)，確保了工件頂磨的加工圓度，從而保證托磨加工工件的更高精度。主軸前后主軸軸承安裝有消隙裝置，可定期檢查主軸軸承精度進行預(yù)緊力調(diào)整，確保主軸回轉(zhuǎn)精度。床頭箱各軸承潤滑采用進口SKF高性能潤滑脂潤滑，在保證軸承可靠潤滑情況下，油脂不會污染腐蝕同步齒形帶，確保齒形帶的傳動精度和使用壽命。在床頭箱正面和側(cè)面開有2個觀察窗口，作用一是清理掉落在箱體下面的潤滑脂，以免造成潤滑脂長期堆積，影響同步帶傳動；二是便于觀察軸承潤滑情況。床頭箱電動油脂潤滑泵站安裝在床頭箱后側(cè)，根據(jù)使用情況可自行設(shè)定油泵供油時間，可在操作界面方便設(shè)定，無潤滑油脂自動報警應(yīng)及時加油，起到保護軸承的作用。

2 結(jié)語

通過對重型軋輥磨床床頭箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析,為床頭箱的研制提供了可靠的技術(shù)依據(jù)，按此設(shè)計分析開發(fā)出的床頭箱滿足了承載大、運動平穩(wěn)可靠、振動小、回轉(zhuǎn)精度高的要求，也為重型軋輥磨床床頭箱系列化發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)。