專利名稱：軋輥孔型外圓磨削法及軋輥孔型磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷軋管機(jī)軋輥孔型的金屬切削加工方法及使用該加工方法而專門設(shè)計(jì)的機(jī)床，軋輥孔型外圓磨削法及軋輥孔型磨床。
近三十年，隨著冷軋管材應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大及需求量與日俱增，世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)都競(jìng)相研究冷軋管材的加工工藝及加工設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)有的冷軋管材的軋制原理，軋輥的孔型分為變斷面環(huán)孔型和等徑環(huán)孔型二大類，因變斷面環(huán)孔型的軋輥在金屬管冷軋加工時(shí)，一次軋制的直徑及壁厚的減少量均比等徑環(huán)孔型的軋輥大得多，從而具有較高的生產(chǎn)率，較低成本的優(yōu)點(diǎn)，因此變斷面環(huán)孔型被廣泛應(yīng)用作為軋輥的孔型。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)變斷面環(huán)孔型軋輥均采用內(nèi)圓磨削法，即用小砂輪、高轉(zhuǎn)速磨削或采用屬于內(nèi)圓磨削范疇的鏜磨法。
如我國(guó)沈陽(yáng)中捷友誼廠生產(chǎn)的仿蘇樣機(jī)改進(jìn)的064專用鏜床，065專用磨床及該廠自行研制的070專用鏜床，071專用磨床，其工作原理均為內(nèi)圓磨削法，機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高、而加工產(chǎn)品精度、光潔度也不理想，人工拋光工作量大，而且還只能加工出半圓孔型斷面。
西德KB-47孔型加工機(jī)床與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)床相比，效率高、粗、精加工合二為一，它是以精鏜代磨，加工原理也類似內(nèi)圓磨削法。但加工的軋、輥硬度受到限制，只能加工硬度Rc56以下的軋輥，而機(jī)床電控部分復(fù)雜，價(jià)格昂貴，刀具質(zhì)量要求高，維修較困難。
現(xiàn)國(guó)際上冷軋管機(jī)權(quán)威制造商，德國(guó)曼內(nèi)斯曼公司的Becker公司研制的5軸同時(shí)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制變斷面軋輥孔型磨床，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)使砂輪實(shí)現(xiàn)5座標(biāo)運(yùn)動(dòng)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜需與計(jì)算機(jī)配套使用，對(duì)每種規(guī)格的軋輥還需配上專用軟件，磨床價(jià)格昂貴、軋輥制造成本高。
本發(fā)明的目的在于提供一種軋輥孔型外圓磨削法及軋輥孔型磨床，用此加工方法及磨床生產(chǎn)出的軋輥，其質(zhì)量與數(shù)控磨床加工的質(zhì)量完全相同，但所使用的加工磨床的價(jià)格僅為Becker公司磨床的1/7，而機(jī)床維護(hù)保養(yǎng)方便，并填補(bǔ)國(guó)內(nèi)加工變斷面環(huán)孔型軋輥磨床的空白。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的A.砂輪以n轉(zhuǎn)/分速度轉(zhuǎn)動(dòng)，在軋輥上磨出凹槽。B.砂輪以n轉(zhuǎn)/分速度轉(zhuǎn)動(dòng)，軋輥以S2速度轉(zhuǎn)動(dòng)，在軋輥上磨削出環(huán)凹槽。C.砂輪以n轉(zhuǎn)/分，軋輥以S2速度轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軋輥繞中心點(diǎn)O作角速度ω往復(fù)擺動(dòng)，在軋輥上磨削出半徑為R的等徑環(huán)孔型。
D.砂輪以n轉(zhuǎn)/分速度轉(zhuǎn)動(dòng)，軋輥以S2速度轉(zhuǎn)動(dòng)并繞中心點(diǎn)O作角速度ω往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)再給砂輪一個(gè)S1徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，軋輥就磨削出變斷面環(huán)孔型。只要控制砂輪的S1，軋輥的S2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并保證軋輥孔型的中心O與軋輥底徑的距離h符合半徑R的變化規(guī)律，即可加工出所需要的變斷面環(huán)孔型軋輥。
軋輥孔型磨床由固定在床身上的工作臺(tái)、變速箱、主輔電機(jī)、通用附件、手柄、砂輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)、軋輥進(jìn)給機(jī)構(gòu)組成，工作臺(tái)上安裝有軋輥的頭架裝置與固定在床身上的自動(dòng)進(jìn)給控制器構(gòu)成軋輥進(jìn)給機(jī)構(gòu)，還包括從變速箱輸出動(dòng)力的四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。


圖1.本發(fā)明的加工過(guò)程示意圖。
圖2.軋輥?zhàn)償嗝姝h(huán)孔型示意圖。
圖3.軋輥孔型磨床結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4.圖3的俯視圖。
圖5.圖3的A向視圖。
圖6.砂輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖。
圖7.工作臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8.頭架裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9.軋輥進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10.傳動(dòng)原理圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步描述潤(rùn)滑構(gòu)件，冷卻構(gòu)件與現(xiàn)有技術(shù)一樣為通用構(gòu)件(11)，變速箱也為現(xiàn)有技術(shù)其上有三聯(lián)齒輪(34)，齒輪付、蝸輪付及多根齒輪軸組成。
工作臺(tái)(4)為一側(cè)邊有燕尾槽導(dǎo)軌的圓盤形，燕尾槽導(dǎo)軌中間有與絲桿連接的手柄(13)。
主電機(jī)(9)經(jīng)皮帶與安裝有砂輪(6)的磨頭(10)連接。變速箱(8)中齒輪軸X上固定凸輪(20)與絲桿(21)的頂端接觸，絲桿(21)通過(guò)齒輪系(22)與手柄(12)連接成一體，絲桿(21)與固定在磨頭(10)底座底部的半螺母(19)嚙合構(gòu)成砂輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
變速箱(8)中齒輪軸Ⅳ上固定與連桿(5)連接的曲柄輪(7)，連桿(5)另端連接固定在齒輪軸Ⅴ上的搖桿(35)，齒輪軸Ⅴ端的錐齒(16)與用螺栓固定在床身(2)上的平臺(tái)座(18)底部齒輪軸Ⅵ端水平放置的錐齒(17)嚙合，工作臺(tái)(4)支承在中間套有徑向滾動(dòng)軸承的齒輪軸Ⅵ和上端面有大型平面軸承的平臺(tái)座(18)上構(gòu)成工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。
撞塊(31)頂面是圓錐面或三角形斜面，其下部是帶有螺紋或環(huán)槽的軸。用緊定螺釘固定在墊塊(32)上，墊塊(32)用螺栓固定在床身(2)上構(gòu)成自動(dòng)進(jìn)給控制器(3)。
固定有帶手柄(14)的離合器(26)、蝸輪(27)的主軸(24)固定在頭架體(25)上，固定有棘輪(29)的蝸桿(28)與蝸輪(27)嚙合，并與手柄(15)連接，棘爪(30)固定在頭架體(25)底部，上端與棘輪(29)拔動(dòng)連接，下端與撞塊(31)滑動(dòng)接觸，工件軋輥用芯軸(23)固定在頭架體(25)上主軸(24)端的錐孔內(nèi)，頭架體(25)利用其底部的燕尾槽導(dǎo)軌固定在工作臺(tái)(4)上構(gòu)成頭架裝置(1)。由頭架裝置(1)與自動(dòng)進(jìn)給控制器(3)構(gòu)成軋輥進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
手柄(13)用于調(diào)整軋輥孔型中心與工作臺(tái)擺動(dòng)中心使其重合。
使用時(shí)，主電機(jī)(9)經(jīng)皮帶帶動(dòng)裝在磨頭(10)上的砂輪(6)作轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成圖1中A的加工，在軋輥上磨出凹槽。
軋輥進(jìn)給運(yùn)動(dòng)S2有手動(dòng)、自動(dòng)進(jìn)給二種，自動(dòng)進(jìn)給由自動(dòng)進(jìn)給控制器(3)與頭架裝置(1)及工作臺(tái)(4)一起擺動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)棘爪(30)接觸到撞塊(31)，使棘爪(30)提升到一定高度，棘輪(29)根據(jù)需要由棘爪(30)拔動(dòng)一定齒數(shù)，并帶動(dòng)其上的蝸桿(28)、蝸輪(27)轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(14)使離合器(26)與蝸輪(27)嚙合，棘輪(29)的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)蝸輪付減速傳給主軸(24)帶動(dòng)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成軋輥圓周方向S2的自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。即完成圖1中B的加工磨出環(huán)凹槽。
若要手動(dòng)使軋輥圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這時(shí)可調(diào)節(jié)自動(dòng)進(jìn)給控制器(3)上的緊定螺釘，使撞塊(31)高度下降，脫開(kāi)與棘爪(30)的接觸，再用緊定螺釘將撞塊(31)鎖緊。這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(15)，使蝸桿(28)帶動(dòng)蝸輪(27)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(14)使離合器(28)與蝸輪(27)嚙合，將運(yùn)動(dòng)傳遞到主軸(24)，帶動(dòng)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，使其完成軋輥圓周方向S2的手動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。即完成圖1中B的加工磨出環(huán)凹槽。
再使軋輥繞半徑為R的中心O作角速度為ω的0～170°往復(fù)搖擺，輔電機(jī)(33)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)蝸輪付，齒輪傳遞到齒輪軸Ⅳ上的曲柄輪(7)，再經(jīng)連桿(5)，搖桿(35)及齒輪軸Ⅴ上的錐齒(16)與齒輪軸Ⅵ上水平安裝的錐齒(17)嚙合，帶動(dòng)工作臺(tái)(4)作正反往復(fù)擺動(dòng)，使軋輥完成以角速度為ω的擺動(dòng)。即完成圖1中C的加工，磨出R環(huán)孔型，這時(shí)工作臺(tái)(4)的擺動(dòng)中心與軋輥孔型的中心O要重合。中心點(diǎn)O位于軋輥外圓周母線上，并與軋輥兩側(cè)面距離相等。
砂輪(6)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)S1有自動(dòng)、手動(dòng)進(jìn)給二種，若要自動(dòng)使輔電機(jī)(33)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)變速箱(8)傳動(dòng)使齒輪軸Ⅳ上的三聯(lián)齒輪(34)將運(yùn)動(dòng)傳到齒輪軸Ⅶ，再經(jīng)齒輪付，兩對(duì)蝸輪付傳遞到裝在齒輪軸Ⅹ上的凸輪(20)，使其推動(dòng)絲桿(21)作軸向移動(dòng)，與絲桿(21)嚙合的半螺母(19)帶動(dòng)磨頭(10)上的砂輪(6)完成S1的自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。即完成圖1中D的加工，磨出變斷面環(huán)孔型。
若要砂輪(6)手動(dòng)進(jìn)給，這時(shí)使三聯(lián)齒輪(34)處于空擋位置，凸輪(20)停止運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(12)經(jīng)齒輪減速后再使齒輪系(22)帶動(dòng)絲桿(21)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)絲桿(21)不能軸向移動(dòng)，與絲桿(21)嚙合的半螺母(19)帶動(dòng)磨頭(10)上的砂輪(6)完成S1的手動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。即完成圖1中D的加工，磨出變斷面環(huán)孔型。
現(xiàn)舉一加工實(shí)例，參照?qǐng)D2。
a.在340～40°范圍內(nèi)是等徑孔型，這時(shí)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，而砂輪不進(jìn)給。
b.在40～54°范圍內(nèi)軋輥每轉(zhuǎn)動(dòng)20′即手柄(15)上的刻度盤轉(zhuǎn)過(guò)1格，砂輪進(jìn)給手柄(12)的刻度盤上轉(zhuǎn)過(guò)4～5格。
c.在54～195°范圍內(nèi)分為7段，每段內(nèi)軋輥轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)20′，砂輪進(jìn)給手柄(12)的刻度盤上分別轉(zhuǎn)動(dòng)6～12格。
d.在195～270°范圍內(nèi)分為2段，每段內(nèi)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)20′，砂輪進(jìn)給手柄(12)的刻度盤上分別轉(zhuǎn)動(dòng)22～5格。
e.在270～310°范圍內(nèi)是等徑孔型。這時(shí)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，而砂輪不進(jìn)給，在310～340°范圍內(nèi)不加工。
用上述的磨床及加工方法使工件軋輥和砂輪分別完成擺動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)及不同深度h的直線進(jìn)給從而加工出如圖2所示變斷面環(huán)孔型的軋輥，其中Rmin為最小半徑，Rmax為最大半徑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比采用軋輥往復(fù)搖擺式外圓磨削法并根據(jù)此加工方法而專門設(shè)計(jì)的軋輥孔型磨床，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易制造、價(jià)格低，只有德國(guó)Becker公司數(shù)控磨床價(jià)格的1/7，但加工質(zhì)量與數(shù)控磨床加工的質(zhì)量完全相同，加工精度高，尺寸精度可達(dá)到IT7，表面粗糙度達(dá)到Ra0.4μm，拋光后達(dá)到Ra0.1μm，孔型表面硬度可為Rc60～62，生產(chǎn)率高，容易維修保養(yǎng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)無(wú)加工變斷面環(huán)孔型軋輥專用磨床的空白。
權(quán)利要求
1.一種軋輥孔型外圓磨削法，其特征在于A.砂輪以n轉(zhuǎn)/分速度轉(zhuǎn)動(dòng)，在軋輥上磨出凹槽；B.砂輪以n轉(zhuǎn)/分速度轉(zhuǎn)動(dòng)，軋輥以S2速度轉(zhuǎn)動(dòng)在軋輥上磨削出環(huán)凹槽；C.砂輪以n轉(zhuǎn)/分，軋輥以S2速度轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軋輥繞中心點(diǎn)0作角速度ω往復(fù)擺動(dòng)，在軋輥上磨削出半徑為R的等徑環(huán)孔型；D.砂輪以n轉(zhuǎn)/分速度轉(zhuǎn)動(dòng)，軋輥以S2速度轉(zhuǎn)動(dòng)并繞中心點(diǎn)0作角速度ω往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)再給砂輪一個(gè)S1徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，軋輥就磨削出變斷面環(huán)孔型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨削法，其特征在于a.在340～40°范圍內(nèi)是等徑孔型，這時(shí)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，而砂輪不進(jìn)給。b.在40～54°范圍內(nèi)軋輥每轉(zhuǎn)動(dòng)20′即手柄(15)上的刻度盤轉(zhuǎn)過(guò)1格，砂輪進(jìn)給手柄(12)的刻度盤上轉(zhuǎn)過(guò)4～5格。c.在54～195°范圍內(nèi)分為7段，每段內(nèi)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)20′，砂輪進(jìn)給手柄(12)的刻度盤上分別轉(zhuǎn)動(dòng)6～12格。d.在195～270°范圍內(nèi)分為2段，每段內(nèi)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)20′，砂輪進(jìn)給手柄(12)的刻度盤上分別轉(zhuǎn)動(dòng)22～5格。e.在270～310°范圍內(nèi)是等徑孔型。這時(shí)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，而砂輪不進(jìn)給，在310～340°范圍內(nèi)不加工。
3.一種專用于權(quán)利要求1所述方法的軋輥孔型磨床，由固定在床身(2)上的工作臺(tái)(4)、變速箱(8)、主、輔電機(jī)(9)、(33)、通用附件(11)、手柄(12)、(13)、(14)、(15)、砂輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)、軋輥進(jìn)給機(jī)構(gòu)組成，其特征在于工作臺(tái)(4)上安裝有軋輥的頭架裝置(1)與固定在床身(2)上的自動(dòng)進(jìn)給控制器(3)構(gòu)成軋輥進(jìn)給機(jī)構(gòu)，還包括從變速箱(8)輸出動(dòng)力的四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床，其特征在于撞塊(31)頂面是圓錐面或三角形斜面，其下部是帶有螺紋或環(huán)槽的軸，用緊定螺釘固定在墊塊(32)上，墊塊(32)用螺栓固定在床身(2)上構(gòu)成自動(dòng)進(jìn)給控制器(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床，其特征在于固定有帶手柄(14)的離合器(26)、蝸輪(27)的主軸(24)固定在頭架體(25)上，固定有棘輪(29)的蝸桿(28)與蝸輪(27)嚙合，并與手柄(15)連接，棘爪(30)固定在頭架體(25)底部，上端與棘輪(29)拔動(dòng)連接，下端與撞塊(31)滑動(dòng)接觸，軋輥用芯軸(23)固定在頭架體(25)上的主軸(24)端的錐孔內(nèi)，頭架體(25)利用其底部的燕尾槽導(dǎo)軌固定在工作臺(tái)(4)上構(gòu)成頭架裝置(1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床，其特征在于變速箱(8)中齒輪軸Ⅳ上固定與連桿(5)連接的曲柄輪(7)，連桿(5)另端連接固定在齒輪軸Ⅴ上的搖桿(35)，齒輪軸Ⅴ端的錐齒(16)與用螺栓固定在床身(2)上的平臺(tái)座(18)底部齒輪軸Ⅵ端水平放置的錐齒(17)嚙合，工作臺(tái)(4)支承在中間套有徑向滾動(dòng)軸承的齒輪軸Ⅵ和上端面有大型軸承的平臺(tái)座(18)上構(gòu)成工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床，其特征在于主電機(jī)(9)經(jīng)皮帶與安裝有砂輪(6)的磨頭(10)連接，變速箱(8)中齒輪軸Ⅹ上固定凸輪(20)與絲桿(21)的頂端接觸，絲桿(21)通過(guò)齒輪系(22)與手柄(12)連接成一體，絲桿(21)與固定在磨頭(10)底座底部的半螺母(19)嚙合構(gòu)成砂輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床，其特征在于工作臺(tái)(4)為一側(cè)邊有燕尾槽導(dǎo)軌的圓盤形，燕尾槽導(dǎo)軌中間有與絲桿連接的手柄(13)。
全文摘要
軋輥孔型外圓磨削法及軋輥孔型磨床，用于冷軋管機(jī)軋輥孔型的金屬切削加工。磨床由固定在床身的通用附件、電機(jī)、手柄、變速箱、砂輪、軋輥進(jìn)給機(jī)構(gòu)及工作臺(tái)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。用上述的加工方法和磨床使軋輥完成圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和繞工作臺(tái)中心作角速度為ω往復(fù)搖擺，使砂輪完成圓周磨削運(yùn)動(dòng)和不同深度的直線進(jìn)給，即可加工出變斷面環(huán)孔型軋輥。而磨床價(jià)格只有數(shù)控磨床的1/7，但其加工質(zhì)量卻能一樣，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)加工變斷面環(huán)孔型軋輥磨床的空白。
文檔編號(hào)B24B5/00GK1078930SQ93104759
公開(kāi)日1993年12月1日 申請(qǐng)日期1993年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月22日
發(fā)明者虞一新 申請(qǐng)人:寧波機(jī)床廠