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        一種用于軋輥磨床的尾座自定心卡盤設(shè)計

        2018-04-26 11:01:00鄒宇聲
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2018年7期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計特點優(yōu)點

        鄒宇聲

        摘 要:本文主要討論了軋輥磨床的含義,結(jié)構(gòu)及注意事項;分析了尾座自定心卡盤的制作及設(shè)計特點,工作過程和優(yōu)點,望為同行提供參考。

        關(guān)鍵詞:軋輥磨床;尾座自定心卡盤;設(shè)計特點;優(yōu)點

        中圖分類號:TG58 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        0 引言

        公司的產(chǎn)品是生產(chǎn)超寬超薄的鋁箔,使用的鋁箔軋機是世界上最先進(jìn)的德國阿森巴赫公司生產(chǎn)的2000mm軋機。在鋁箔軋制過程中,卷取機使用張力梯度控制,由于空氣被帶入會導(dǎo)致串層或松卷,不但限制了軋制速度的發(fā)揮,也容易產(chǎn)生廢品。在這種情況下,熨平輥的使用就顯得十分重要。熨平輥是壓靠在卷取鋁卷表面的一根輥,隨著鋁卷轉(zhuǎn)動。隨著帶卷直徑的不斷增大,熨平輥對料卷的壓力要均勻地壓在料卷的整個寬度上,不能一邊大、一邊小。而且由于直接和鋁卷表面接觸,熨平輥的表面精度要求也相當(dāng)高。綜上所述,對軋機熨平輥磨削的精度要求相當(dāng)高。目前,公司是使用德國赫克里斯公司生產(chǎn)的CNC軋輥磨床對熨平輥進(jìn)行磨削,磨床本身的精度不存在問題,但是由于熨平輥的輥身是一根空心長軸,磨床制造商并沒有配置合適的尾架頂針或中心托架,所以要磨削出精度高的熨平輥,就要設(shè)計一種適合磨削空心長軸的工裝夾具,本文就介紹了一種自主研發(fā)的尾座自定心卡盤,該發(fā)明已經(jīng)獲得了實用型專利證書。

        1 軋輥磨床

        1.1 含義

        軋輥磨床為金屬切削機床,由彈簧基礎(chǔ)、床身、頭架、尾架、托架、縱橫拖板、磨頭、磨削液過濾系統(tǒng)、測量架及電氣數(shù)控(CNC)系統(tǒng)組成,分為承載系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、磨削系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)5個子系統(tǒng)。工件由頭架、尾架和托架支撐,并由頭架驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)軋輥表面母線的數(shù)學(xué)模型,控制機床作多軸復(fù)合運動,在運動過程中實現(xiàn)砂輪對輥面金屬的磨削。在線測量系統(tǒng)實時地將測量數(shù)據(jù)反饋給磨床控制系統(tǒng),并由控制系統(tǒng)對機床出閉環(huán)控制,從而完成對工件的精密加工。

        1.2 結(jié)構(gòu)

        1.2.1 床身

        (1)工件移動式磨床的主床身是用來支撐軋輥、尾架、托架、頭架的固定及移動工作臺的導(dǎo)向作用。副床身是用來支撐砂輪架的,砂輪架的縱向是固定的。此類磨床多用于支撐重量小于6t的工件。

        (2)砂輪架移動式磨床的主床身是用來支撐砂輪架,砂輪架的縱向在床身上做往復(fù)移動的。他的加工精度和安裝精度都很高。副床身是用來支撐軋輥、尾架、托架及頭架的固定。床身使用鑄鐵制作的,為維持床身的高精度他經(jīng)過時效處理,機加工后還要刮研處理。整個床身置放在調(diào)整墊鐵上進(jìn)行校正,且調(diào)整墊鐵固定在水泥基礎(chǔ)上。床身導(dǎo)軌大多采用V-P導(dǎo)軌形式(靜壓導(dǎo)軌除外),導(dǎo)向精度高、剛性好。此類磨床大多用于支撐重量大于6t的工件磨削。

        1.2.2 頭架

        用來驅(qū)動軋輥,大多采用多級皮帶傳動,以保證驅(qū)動穩(wěn)定。在重型軋輥磨床上還裝有專用的啟動電機。對于小型軋輥磨床也有采用渦輪或齒輪等減速機構(gòu)傳動的。頭架由電機驅(qū)動,并可無級調(diào)速。為保證軋輥的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動在撥盤上設(shè)有浮動驅(qū)動裝置,在轉(zhuǎn)動時兩個撥頭要受力均勻。

        (1)尾架。尾架的作用是將軋輥在磨削過程中進(jìn)行軸向定位,避免軋輥在磨削過程中發(fā)生軸向竄動。大多數(shù)尾架是由上下兩部分組成。側(cè)向可由上部微量調(diào)整使其和頭架雙頂尖的軸線與主軸軸向平行。通常尾架上裝有金剛石修整筆,用于修整砂輪。數(shù)控磨床的尾架上還裝有基準(zhǔn)盤,用于數(shù)控測量的直徑校正。

        (2)托架。托架是用來在磨削過程中支撐住軋輥的。通常支撐在軋輥的輥頸處。它分左、右托架。左、右托架及每個托架的上、下托瓦的位置是不能對調(diào)的。每個托瓦還有不同支撐直徑的托瓦供選擇。每次托瓦的調(diào)整應(yīng)在起重設(shè)備的輔助下用頭架、尾架頂尖將軋輥定位后在對上、下瓦進(jìn)行調(diào)整。

        (3)砂輪架。它是軋輥磨床的核心,決定輥型的成型機構(gòu)、影響磨削精度的主軸都集中在砂輪架上。砂輪架通常由以下部分組成:架體、主軸、砂輪動平衡裝置、橫進(jìn)給機構(gòu)、中凸(凹)成型機構(gòu)、砂輪進(jìn)刀(退刀)機構(gòu)、斷電保護(hù)機構(gòu)等。

        2 自定心卡盤

        2.1 含義

        自定心卡盤(self-centering chuck),是卡爪可徑向同心移動使工件自動定心的卡盤。

        2.2 尾座自定心卡盤的制作

        尾座自定心卡盤由三抓卡盤、卡盤聯(lián)接體、軸承組和帶莫氏5號錐度的芯軸等部分組成,其中芯軸由軸頭端、軸承位、螺紋處和錐體組成。將深溝球軸承6211RZ、隔環(huán)、圓錐滾子軸承skf2206G依次通過順序裝入卡盤聯(lián)接體中,用螺栓M6×20將壓蓋與卡盤聯(lián)接體緊固在一起。隨后將芯軸從卡盤聯(lián)接體有螺紋孔的一端插入,再用圓螺母將芯軸固定在卡盤聯(lián)接體上,由此組成一個可以旋轉(zhuǎn)的帶莫氏5號錐度的自定心卡盤聯(lián)接體。將鉆好沉頭孔的三抓卡盤通過螺栓M8×60固定在帶莫氏5號錐度的卡盤聯(lián)接體端面臺階上,由此組合一個帶莫氏5號錐度的自定心車床尾座卡盤。

        2.3 設(shè)計特點

        (1)選用的是125的三爪卡盤,卡盤聯(lián)接體的加工尤為重要,同卡盤和端蓋聯(lián)接的端面,內(nèi)孔端面必須都是加工面,保證同心,垂直。 這整套裝置同莫氏5號錐度的心軸配合在一起,一方面是為了適合本企業(yè)加工件的內(nèi)孔直徑,另一方面整體直徑的大小也能保持整個部件的整體剛性,保證適應(yīng)機加工時大切削量的操作。

        (2)心軸1的徑向跳動主要由深溝球軸承6211RZ來限定。軸承靠壓蓋3來壓緊。如果壓蓋不能有效的預(yù)緊,會直接導(dǎo)致心軸的徑向跳動超差。所以,設(shè)計中不單單靠圓螺母2背緊壓蓋,更關(guān)鍵的是使用8個M6×20的螺栓鎖緊壓蓋。使心軸與卡盤的中心線同軸度在加工過程中保持一致。深溝球軸承本身也會保證一定的定心精度。

        (3)心軸所承受的軸向力主要由圓錐滾子軸承所承受。它與深溝球軸承之間由隔環(huán)隔開,外圈靠壓蓋壓緊,使軸承外圈定位,防止心軸在受力時軸向竄動,而軸向力本身則由圓錐滾子軸承來承擔(dān),既保證了心軸在裝夾和車、磨時的剛度,也保證車、磨時心軸轉(zhuǎn)動自如。

        3 工作過程

        利用與尾座匹配的莫氏5號錐度的錐柄將卡盤直接裝于尾座上,使用三爪自定心卡盤,無須找正,用三爪夾緊工件即可。由于磨床尾座原先使用的是活頂尖,采用液壓鎖緊,裝夾時液壓鎖將頂尖抱死,磨削時液壓鎖打開,頂尖轉(zhuǎn)動。使用自主設(shè)計的三爪卡盤時,由于卡盤本身轉(zhuǎn)動,就必須在磨削時將液壓鎖打開,使尾座的轉(zhuǎn)動部分鎖死,工件的自由轉(zhuǎn)動由自定心卡盤實現(xiàn)。通過修改磨床的程序,開發(fā)出了磨削空心熨平輥的模式,操作手操作時,只需將模式進(jìn)行切換,就可以使用三爪自定心卡盤進(jìn)行熨平輥的磨削了。

        4 尾座自定心卡盤的優(yōu)點

        (1)支撐卡盤的錐柄是與尾座相匹配的莫氏5號錐度,其制作簡單,安裝方便,可廣泛地用于車、磨床上薄壁件、細(xì)長件、空心長軸件的加工。

        (2)尾座用三爪自定心卡盤,突破了細(xì)長工件要兩端找正的弊端,提高了工作效率。

        (3)三爪卡盤可用車床替下的部件,錐柄可用廢舊鉆頭的錐柄。這樣,既充分利用了資源,又達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

        (4)對于一些薄壁件、細(xì)長軸件,可避免執(zhí)行使用固定架的傳統(tǒng)加工工藝,在提高工作效率的同時,也能夠保證加工的精度。在加工薄壁件外圓時,該裝置還能有效防止工件發(fā)顫。

        (5)該裝置可廣泛地適用于薄壁件,細(xì)長軸件,空心軸件在兩端裝夾的情況下完成車、磨外圓的工藝。

        結(jié)語

        該尾座自定心卡盤打破了本企業(yè)現(xiàn)有磨床傳統(tǒng)的“一夾一頂”的工作模式,將其擴展到“兩端裝夾”,擴大了企業(yè)現(xiàn)有磨床的加工范圍,使其從傳統(tǒng)的軋輥磨床升級為多用途磨床,為磨床的進(jìn)一步改造、創(chuàng)新提供了新思路。

        參考文獻(xiàn)

        [1]葉保衛(wèi).改進(jìn)用于加工石墨電極的三爪卡盤[J].設(shè)備管理與維修,2008(1):57.

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