雙頭雙工位鋼管內(nèi)圓砂輪磨削裝置的原理及應(yīng)用

陳松濤 新鄉(xiāng)市中原起重機(jī)械總廠有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453400

雙頭雙工位鋼管內(nèi)圓砂輪磨削裝置的原理及應(yīng)用

陳松濤 新鄉(xiāng)市中原起重機(jī)械總廠有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453400

本文通過(guò)對(duì)鋼管內(nèi)圓磨削加工的研究，結(jié)合國(guó)內(nèi)鋼管內(nèi)圓磨削工藝的現(xiàn)狀，提出了一種以雙頭、雙工位為特點(diǎn)的砂輪磨削方案，這種磨削方案大大提高了磨削效率，并使磨削質(zhì)量得到了穩(wěn)定的控制。

雙頭雙工位；鋼管；內(nèi)圓；砂輪磨削裝置；PLC；接近開(kāi)關(guān)；變頻調(diào)速

1、雙頭雙工位鋼管內(nèi)圓砂輪磨削裝置的原理

雙頭雙工位鋼管內(nèi)圓砂輪磨削裝置配有四個(gè)砂輪磨頭，采用砂輪對(duì)工件內(nèi)圓去除表面氧化層，一次采用兩工位可以加工兩根鋼管。工件自轉(zhuǎn)兩個(gè)磨頭分別從工件兩端同時(shí)軸向進(jìn)給完成整件工件磨削，工件可成批連續(xù)加工，具有加工精度穩(wěn)定、加工成本低、勞動(dòng)強(qiáng)度低的特點(diǎn)。磨削過(guò)程采用干磨方式，更能穩(wěn)定控制磨削質(zhì)量和改善生產(chǎn)環(huán)境，適合于鋼管內(nèi)壁氧化層磨削。

1.1 設(shè)備主要參數(shù)

1.1.1 砂輪規(guī)格：Φ400×75mm（直徑x寬度）

砂輪粒度： 10?！?6＃

1.1.2 工件直徑范圍：Φ400～820mm

1.1.3 工件長(zhǎng)度范圍：4～12.5m

1.1.4 工件材料：

20鋼 15CrMo 12CrMoV 1Cr5Mo等合金鋼管

1.1.5 工件允許彎曲度：3/1000mm

1.1.6 磨削壓力：0.3～2.5kN

1.1.7 表面粗糙度：Ra≤25μm

1.1.8 單個(gè)工件重量：≤12000kg

1.1.9 砂輪線速度：60m/s

1.1.10 托輪直徑：Φ520×170mm（直徑×寬度）

1.1.11 托輪轉(zhuǎn)速：8～36r/min（變頻可調(diào)）

1.1.12 工件軸向進(jìn)給速度：0.3～1.5m/min

1.1.13 磨頭電機(jī)功率(4臺(tái))： 30kW

1.1.14 托輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：7.5kW×2 (變頻調(diào)節(jié))

1.1.15 磨頭軸向進(jìn)給電機(jī)功率：2.2kW×2(12級(jí)變頻調(diào)節(jié))

1.1.16 電源：交流3相380v 50Hz

1.1.17 氣源：0.4Mpa～0.6Mpa 6m3/h

該設(shè)備主要由砂輪磨頭機(jī)構(gòu)（4組）、托輪裝置（2組）、磨頭滑車(chē)機(jī)構(gòu)（2組）、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等幾部分組成。

1.2 磨頭機(jī)構(gòu)

分兩組四個(gè)磨頭左右對(duì)稱布置，每個(gè)磨頭主要由磨頭主體、磨頭抬刀機(jī)構(gòu)、磨頭浮動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。

1.2.1 磨頭主體

主要由砂輪主軸、砂輪安裝夾具、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、砂輪、鉸鏈機(jī)構(gòu)等組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是磨頭驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)砂輪高速旋轉(zhuǎn)，配合磨頭浮動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)壓力使磨頭沿鉸鏈機(jī)構(gòu)上下浮動(dòng)，用砂輪壓住工件內(nèi)圓表面進(jìn)行磨削。

1.2.2 磨頭抬刀機(jī)構(gòu)

主要完成磨頭的進(jìn)給和退讓功能。主要由抬刀氣缸和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。該機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)磨頭初始位置，再由氣缸控制磨頭的進(jìn)刀和抬刀，其目的是保證磨頭有一個(gè)恒定的抬刀量，以控制磨頭接觸工件外圓時(shí)的平穩(wěn)性，防止磨頭沖擊工件。

1.2.3 磨頭浮動(dòng)機(jī)構(gòu)

采用氣缸控制接觸輪及砂輪的磨削壓力，通過(guò)傳感器反饋的電流信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)比例閥進(jìn)氣壓力，從而改變磨削壓力的大小來(lái)控制磨削量。

1.3 托輪裝置

該機(jī)構(gòu)由兩套托輪機(jī)構(gòu)組成，共有6個(gè)直徑520毫米的托輪。用于支承兩個(gè)鋼管并驅(qū)動(dòng)鋼管旋轉(zhuǎn)。每個(gè)托輪機(jī)構(gòu)由托輪、托輪軸、軸承座等組成。托輪用于支承兩個(gè)鋼管。六個(gè)托輪座安裝在托輪支架上，托輪支架固定在基礎(chǔ)上。兩組托輪機(jī)構(gòu)最大支承重量為24000kg。工件軸向限位機(jī)用于限制工件軸向竄動(dòng)。

1.4 磨頭滑車(chē)機(jī)構(gòu)

四個(gè)砂輪磨頭分別安裝在兩組磨頭滑車(chē)機(jī)構(gòu)上，通過(guò)滑車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)磨頭軸向進(jìn)給對(duì)工件進(jìn)行磨削?；?chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)合適的軸向進(jìn)給速度。

1.5 電氣控制系統(tǒng)

1.5.1 系統(tǒng)功能：

1.5.2 系統(tǒng)配置：自動(dòng)化控制設(shè)備及元件

①、常用低壓電器元件選用施耐德產(chǎn)品；

②、設(shè)備動(dòng)作位置傳感器選用天津圖爾克接近開(kāi)關(guān)。

③、托輪調(diào)速驅(qū)動(dòng)變頻器選用西門(mén)子產(chǎn)品，并留有合理的過(guò)載裕量。

④、電氣控制主控單元PLC可編程控制器選用西門(mén)子S7-200型系列

⑤、變頻調(diào)速控制的電機(jī)選用變頻電機(jī)。

1.6 氣動(dòng)系統(tǒng)

1.6.1 系統(tǒng)功能：

①、滿足磨頭離開(kāi)和接觸工件。

②、滿足在磨削過(guò)程中磨頭具有的浮動(dòng)性和接觸工件壓力的可調(diào)性。

1.6.2 系統(tǒng)配置：

由三聯(lián)件、比例調(diào)節(jié)閥、壓力表及壓力表開(kāi)關(guān)、電磁閥、調(diào)壓閥、執(zhí)行氣缸及管線組成。

元件采用西南氣動(dòng)元件廠產(chǎn)品，比例調(diào)節(jié)閥選用SMC產(chǎn)品。

1.6.3 主要參數(shù)：0.4～0.6Mpa

2、雙頭雙工位鋼管內(nèi)圓砂輪磨削裝置的應(yīng)用

雙頭雙工位鋼管內(nèi)圓砂輪磨削裝置的開(kāi)發(fā)，使自動(dòng)化控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、定位技術(shù)、雙桿雙工位同時(shí)磨削技術(shù)等在鋼管加工行業(yè)中得到充分利用，對(duì)科技進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用。大大提高了φ820及其以下系列熱軋鋼管的磨削質(zhì)量及效率，滿足了各行業(yè)對(duì)大口徑無(wú)縫鋼管的需求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.035