一種用于軋輥磨床的尾座自定心卡盤設(shè)計(jì)

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(xiàng)；分析了尾座自定心卡盤的制作及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，工作過程和優(yōu)點(diǎn)，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(jì)特點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：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(jī)是世界上最先進(jìn)的德國阿森巴赫公司生產(chǎn)的2000mm軋機(jī)。在鋁箔軋制過程中，卷取機(jī)使用張力梯度控制，由于空氣被帶入會(huì)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(dòng)。隨著帶卷直徑的不斷增大，熨平輥對(duì)料卷的壓力要均勻地壓在料卷的整個(gè)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(duì)軋機(jī)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(duì)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(jì)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(shí)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(jī)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(dòng)系統(tǒng)、磨削系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)5個(gè)子系統(tǒng)。工件由頭架、尾架和托架支撐，并由頭架驅(qū)動(dòng)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(jī)床作多軸復(fù)合運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)砂輪對(duì)輥面金屬的磨削。在線測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(duì)機(jī)床出閉環(huán)控制，從而完成對(duì)工件的精密加工。

1.2 結(jié)構(gòu)

1.2.1 床身

（1）工件移動(dòng)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(dòng)工作臺(tái)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(dòng)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(dòng)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(shí)效處理，機(jī)加工后還要刮研處理。整個(gè)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(dòng)軋輥，大多采用多級(jí)皮帶傳動(dòng)，以保證驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定。在重型軋輥磨床上還裝有專用的啟動(dòng)電機(jī)。對(duì)于小型軋輥磨床也有采用渦輪或齒輪等減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的。頭架由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并可無級(jí)調(diào)速。為保證軋輥的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)在撥盤上設(shè)有浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)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(dòng)。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(gè)托架的上、下托瓦的位置是不能對(duì)調(diào)的。每個(gè)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(duì)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(jī)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(dòng)平衡裝置、橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)、中凸（凹）成型機(jī)構(gòu)、砂輪進(jìn)刀（退刀）機(jī)構(gòu)、斷電保護(hù)機(jī)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(dòng)使工件自動(dòng)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(hào)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(gè)可以旋轉(zhuǎn)的帶莫氏5號(hào)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(hào)錐度的卡盤聯(lián)接體端面臺(tái)階上，由此組合一個(gè)帶莫氏5號(hào)錐度的自定心車床尾座卡盤。

2.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（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(hào)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(gè)部件的整體剛性，保證適應(yīng)機(jī)加工時(shí)大切削量的操作。

（2）心軸1的徑向跳動(dòng)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(huì)直接導(dǎo)致心軸的徑向跳動(dòng)超差。所以，設(shè)計(jì)中不單單靠圓螺母2背緊壓蓋，更關(guān)鍵的是使用8個(gè)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(huì)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(shí)軸向竄動(dòng)，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(shí)的剛度，也保證車、磨時(shí)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如。

3 工作過程

利用與尾座匹配的莫氏5號(hào)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(shí)液壓鎖將頂尖抱死，磨削時(shí)液壓鎖打開，頂尖轉(zhuǎn)動(dòng)。使用自主設(shè)計(jì)的三爪卡盤時(shí)，由于卡盤本身轉(zhuǎn)動(dòng)，就必須在磨削時(shí)將液壓鎖打開，使尾座的轉(zhuǎn)動(dòng)部分鎖死，工件的自由轉(zhuǎn)動(dòng)由自定心卡盤實(shí)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(shí)，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(diǎn)

（1）支撐卡盤的錐柄是與尾座相匹配的莫氏5號(hào)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(duì)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(shí)，也能夠保證加工的精度。在加工薄壁件外圓時(shí)，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(kuò)展到“兩端裝夾”，擴(kuò)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(jí)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.