張西平

(天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司，甘肅 天水 741024)

1 前言

目前，在鋼鐵、造紙、鋁加工、無(wú)紡布等板材生產(chǎn)中，軋機(jī)上的軋輥，為消除軋輥受力變形、熱變形等因素的影響，必須將軋輥表面設(shè)計(jì)成中高或中凹曲線如圖1所示，這樣的表面曲線目前只能在軋輥磨床上加工。筆者針對(duì)一些表面要求不高的軋輥、投資少的客戶、軋輥表面半精加工的客戶，介紹一種新型機(jī)構(gòu)。將普通車床改造后，該機(jī)機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)。

2 軋輥表面中高或中凹曲線的分析

軋制不同的板材，用不同的軋輥。不同的軋輥根據(jù)工作過(guò)程中受力大小、熱變形的不同，設(shè)計(jì)成不同的中高曲線。如圖1，中高量A的尺寸一般在0.1～1.5 mm之間，L的尺寸一般在1 500～8 000 mm之間。從A、L尺寸的對(duì)比來(lái)看，A尺寸相對(duì)很小。以L=3 000 mm，A=0.3 mm為例，當(dāng)Z軸行程為3 000 mm時(shí)，X軸的行程只有0.3 mm。X軸(橫向)屬典型的微量進(jìn)給。

圖1 軋輥中高示意圖

3 軋輥表面中凸或中凹曲線加工的現(xiàn)狀

目前軋輥表面加工工藝是:先在普通車床上粗加工，再通過(guò)手動(dòng)進(jìn)刀的方式將軋輥表面半精加工成近似中高或中凹曲線，最后用軋輥磨床將輥面精加工。數(shù)控車床雖然理論上能對(duì)軋輥表面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)半精加工，但由于傳動(dòng)間隙、傳動(dòng)剛性、摩擦力等因素的影響，X軸很難實(shí)現(xiàn)與Z軸的同步響應(yīng)，且數(shù)控車床造價(jià)較高，不經(jīng)濟(jì)。

4 車床橫向微進(jìn)給加工中高曲線的傳動(dòng)設(shè)計(jì)

在普通車床上加工中凸或中凹曲線，實(shí)際上是車刀刀尖延X(jué)軸和Z軸方向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。且X軸的移動(dòng)量在Z軸全長(zhǎng)上跟進(jìn)量很小。目前沒(méi)有可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)在車床上實(shí)現(xiàn)。筆者設(shè)計(jì)了一種機(jī)構(gòu)［1］，在車床中拖板光杠1上增加一蝸桿3如圖2所示，與蝸輪4如圖3所示相嚙合，軸6上固定一凸輪5，凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中推動(dòng)刀具固定平臺(tái)7沿車床X軸(軸類零件直徑方向)作微量進(jìn)給。在刀具固定平臺(tái)7的一端(凸輪5的對(duì)面)固定一壓簧8，保證刀具固定平臺(tái)7的微量移動(dòng)嚴(yán)格受凸輪5的控制。整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力自齒輪2輸入。

圖2 傳動(dòng)原理圖

機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)［2］:總的原則為車床中拖板沿Z軸(軋輥軸線方向)移動(dòng)輥面長(zhǎng)度L時(shí)，凸輪5旋轉(zhuǎn)360°。具體視車床的傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)改變齒輪2的齒數(shù)、蝸輪4蝸桿3傳動(dòng)比、增加傳動(dòng)副等形式實(shí)現(xiàn)。具體傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 傳動(dòng)原理圖

以產(chǎn)品CW61100E為例，當(dāng)L=3 000 mm時(shí)，傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)為:［3000(輥面長(zhǎng)度)/12×5×3.14］×［(51/27)×(42/21)×(46/23)×(42/20)］(車床原有傳動(dòng)鏈)×1/51(如圖2所示的蝸桿3，蝸輪4)×(20/36×20/55)(如圖2所示的減速機(jī)9)=1.000 8(凸輪1轉(zhuǎn))。

按此傳動(dòng)鏈，凸輪1轉(zhuǎn)，刀尖沿Z軸行程可以得出:l=3 000/1.000 8=2 997.60 mm。誤差為3 000-2 997.60=2.40，誤差率為2.40/3 000=0.8‰，完全滿足輥面加工的需要。

5 結(jié)論

通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)普通車床的橫向微量進(jìn)給，能有效解決軋輥表面要求較高且對(duì)稱的經(jīng)濟(jì)加工問(wèn)題。對(duì)大批量生產(chǎn)軋輥的客戶，通過(guò)使用這種帶橫向微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的車床對(duì)軋輥表面進(jìn)行自動(dòng)半精加工，可大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、提高加工質(zhì)量。對(duì)輥面要求不高(粗軋或半精軋輥面)或投資較少的軋輥加工客戶，買(mǎi)1臺(tái)這樣的設(shè)備，再將主軸轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)成高低切換，即可完成軋輥的全部加工，只需將車刀同磨頭互換，即可完成軋輥表面的車、磨序加工，可節(jié)省投資數(shù)百萬(wàn)元。

［1］ 常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的原理及應(yīng)用編寫(xiě)組.常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的理及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1978.

［2］ 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996.