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
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷軋管機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計的機床，軋輥孔型外圓磨削法及軋輥孔型磨床。
近三十年，隨著冷軋管材應用領域不斷擴大及需求量與日俱增，世界先進工業(yè)國都競相研究冷軋管材的加工工藝及加工設備，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，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率，較低成本的優(yōu)點，因此變斷面環(huán)孔型被廣泛應用作為軋輥的孔型。
目前，國內外對變斷面環(huán)孔型軋輥均采用內圓磨削法，即用小砂輪、高轉速磨削或采用屬于內圓磨削范疇的鏜磨法。
如我國沈陽中捷友誼廠生產的仿蘇樣機改進的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，其工作原理均為內圓磨削法，機床結構復雜、價格高、而加工產品精度、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孔型加工機床與國內現(xiàn)有的機床相比，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，而機床電控部分復雜，價格昂貴，刀具質量要求高，維修較困難。
現(xiàn)國際上冷軋管機權威制造商，德國曼內斯曼公司的Becker公司研制的5軸同時控制的計算機數(shù)字控制變斷面軋輥孔型磨床，應用數(shù)控技術使砂輪實現(xiàn)5座標運動。但其結構復雜需與計算機配套使用，對每種規(guī)格的軋輥還需配上專用軟件，磨床價格昂貴、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出的軋輥，其質量與數(shù)控磨床加工的質量完全相同，但所使用的加工磨床的價格僅為Becker公司磨床的1/7，而機床維護保養(yǎng)方便，并填補國內加工變斷面環(huán)孔型軋輥磨床的空白。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的A.砂輪以n轉/分速度轉動，在軋輥上磨出凹槽。B.砂輪以n轉/分速度轉動，軋輥以S2速度轉動，在軋輥上磨削出環(huán)凹槽。C.砂輪以n轉/分，軋輥以S2速度轉動，同時軋輥繞中心點O作角速度ω往復擺動，在軋輥上磨削出半徑為R的等徑環(huán)孔型。
D.砂輪以n轉/分速度轉動，軋輥以S2速度轉動并繞中心點O作角速度ω往復擺動，同時再給砂輪一個S1徑向進給運動，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的運動規(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、變速箱、主輔電機、通用附件、手柄、砂輪進給機構、軋輥進給機構組成，工作臺上安裝有軋輥的頭架裝置與固定在床身上的自動進給控制器構成軋輥進給機構，還包括從變速箱輸出動力的四連桿傳動機構構成工作臺擺動機構。


圖1.本發(fā)明的加工過程示意圖。
圖2.軋輥變斷面環(huán)孔型示意圖。
圖3.軋輥孔型磨床結構示意圖。
圖4.圖3的俯視圖。
圖5.圖3的A向視圖。
圖6.砂輪進給機構示意圖。
圖7.工作臺結構示意圖。
圖8.頭架裝置結構示意圖。
圖9.軋輥進給機構結構示意圖。
圖10.傳動原理圖。
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步描述潤滑構件，冷卻構件與現(xiàn)有技術一樣為通用構件(11)，變速箱也為現(xiàn)有技術其上有三聯(lián)齒輪(34)，齒輪付、蝸輪付及多根齒輪軸組成。
工作臺(4)為一側邊有燕尾槽導軌的圓盤形，燕尾槽導軌中間有與絲桿連接的手柄(13)。
主電機(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)嚙合構成砂輪進給機構。
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)上的平臺座(18)底部齒輪軸Ⅵ端水平放置的錐齒(17)嚙合，工作臺(4)支承在中間套有徑向滾動軸承的齒輪軸Ⅵ和上端面有大型平面軸承的平臺座(18)上構成工作臺擺動機構。
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)上構成自動進給控制器(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)拔動連接，下端與撞塊(31)滑動接觸，工件軋輥用芯軸(23)固定在頭架體(25)上主軸(24)端的錐孔內，頭架體(25)利用其底部的燕尾槽導軌固定在工作臺(4)上構成頭架裝置(1)。由頭架裝置(1)與自動進給控制器(3)構成軋輥進給機構。
手柄(13)用于調整軋輥孔型中心與工作臺擺動中心使其重合。
使用時，主電機(9)經(jīng)皮帶帶動裝在磨頭(10)上的砂輪(6)作轉速為n轉/分的轉動，完成圖1中A的加工，在軋輥上磨出凹槽。
軋輥進給運動S2有手動、自動進給二種，自動進給由自動進給控制器(3)與頭架裝置(1)及工作臺(4)一起擺動時實現(xiàn)。當棘爪(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)拔動一定齒數(shù)，并帶動其上的蝸桿(28)、蝸輪(27)轉動，這時轉動手柄(14)使離合器(26)與蝸輪(27)嚙合，棘輪(29)的間隙轉動經(jīng)蝸輪付減速傳給主軸(24)帶動軋輥轉動，從而完成軋輥圓周方向S2的自動進給運動。即完成圖1中B的加工磨出環(huán)凹槽。
若要手動使軋輥圓周進給運動，這時可調節(jié)自動進給控制器(3)上的緊定螺釘，使撞塊(31)高度下降，脫開與棘爪(30)的接觸，再用緊定螺釘將撞塊(31)鎖緊。這時轉動手柄(15)，使蝸桿(28)帶動蝸輪(27)轉動，同時轉動手柄(14)使離合器(28)與蝸輪(27)嚙合，將運動傳遞到主軸(24)，帶動軋輥轉動，使其完成軋輥圓周方向S2的手動進給運動。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°往復搖擺，輔電機(33)轉動，通過蝸輪付，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，帶動工作臺(4)作正反往復擺動，使軋輥完成以角速度為ω的擺動。即完成圖1中C的加工，磨出R環(huán)孔型，這時工作臺(4)的擺動中心與軋輥孔型的中心O要重合。中心點O位于軋輥外圓周母線上，并與軋輥兩側面距離相等。
砂輪(6)的進給運動S1有自動、手動進給二種，若要自動使輔電機(33)轉動，經(jīng)變速箱(8)傳動使齒輪軸Ⅳ上的三聯(lián)齒輪(34)將運動傳到齒輪軸Ⅶ，再經(jīng)齒輪付，兩對蝸輪付傳遞到裝在齒輪軸Ⅹ上的凸輪(20)，使其推動絲桿(21)作軸向移動，與絲桿(21)嚙合的半螺母(19)帶動磨頭(10)上的砂輪(6)完成S1的自動進給運動。即完成圖1中D的加工，磨出變斷面環(huán)孔型。
若要砂輪(6)手動進給，這時使三聯(lián)齒輪(34)處于空擋位置，凸輪(20)停止運動。轉動手柄(12)經(jīng)齒輪減速后再使齒輪系(22)帶動絲桿(21)轉動，此時絲桿(21)不能軸向移動，與絲桿(21)嚙合的半螺母(19)帶動磨頭(10)上的砂輪(6)完成S1的手動進給運動。即完成圖1中D的加工，磨出變斷面環(huán)孔型。
現(xiàn)舉一加工實例，參照圖2。
a.在340～40°范圍內是等徑孔型，這時軋輥轉動，而砂輪不進給。
b.在40～54°范圍內軋輥每轉動20′即手柄(15)上的刻度盤轉過1格，砂輪進給手柄(12)的刻度盤上轉過4～5格。
c.在54～195°范圍內分為7段，每段內軋輥轉轉動20′，砂輪進給手柄(12)的刻度盤上分別轉動6～12格。
d.在195～270°范圍內分為2段，每段內軋輥轉動20′，砂輪進給手柄(12)的刻度盤上分別轉動22～5格。
e.在270～310°范圍內是等徑孔型。這時軋輥轉動，而砂輪不進給，在310～340°范圍內不加工。
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，圓周運動及不同深度h的直線進給從而加工出如圖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)有技術相比采用軋輥往復搖擺式外圓磨削法并根據(jù)此加工方法而專門設計的軋輥孔型磨床，其結構簡單、易制造、價格低，只有德國Becker公司數(shù)控磨床價格的1/7，但加工質量與數(shù)控磨床加工的質量完全相同，加工精度高，尺寸精度可達到IT7，表面粗糙度達到Ra0.4μm，拋光后達到Ra0.1μm，孔型表面硬度可為Rc60～62，生產率高，容易維修保養(yǎng)，填補了國內無加工變斷面環(huán)孔型軋輥專用磨床的空白。
權利要求
1.一種軋輥孔型外圓磨削法，其特征在于A.砂輪以n轉/分速度轉動，在軋輥上磨出凹槽；B.砂輪以n轉/分速度轉動，軋輥以S2速度轉動在軋輥上磨削出環(huán)凹槽；C.砂輪以n轉/分，軋輥以S2速度轉動，同時軋輥繞中心點0作角速度ω往復擺動，在軋輥上磨削出半徑為R的等徑環(huán)孔型；D.砂輪以n轉/分速度轉動，軋輥以S2速度轉動并繞中心點0作角速度ω往復擺動，同時再給砂輪一個S1徑向進給運動，軋輥就磨削出變斷面環(huán)孔型。
2.根據(jù)權利要求1所述的磨削法，其特征在于a.在340～40°范圍內是等徑孔型，這時軋輥轉動，而砂輪不進給。b.在40～54°范圍內軋輥每轉動20′即手柄(15)上的刻度盤轉過1格，砂輪進給手柄(12)的刻度盤上轉過4～5格。c.在54～195°范圍內分為7段，每段內軋輥轉動20′，砂輪進給手柄(12)的刻度盤上分別轉動6～12格。d.在195～270°范圍內分為2段，每段內軋輥轉動20′，砂輪進給手柄(12)的刻度盤上分別轉動22～5格。e.在270～310°范圍內是等徑孔型。這時軋輥轉動，而砂輪不進給，在310～340°范圍內不加工。
3.一種專用于權利要求1所述方法的軋輥孔型磨床，由固定在床身(2)上的工作臺(4)、變速箱(8)、主、輔電機(9)、(33)、通用附件(11)、手柄(12)、(13)、(14)、(15)、砂輪進給機構、軋輥進給機構組成，其特征在于工作臺(4)上安裝有軋輥的頭架裝置(1)與固定在床身(2)上的自動進給控制器(3)構成軋輥進給機構，還包括從變速箱(8)輸出動力的四連桿傳動機構構成工作臺擺動機構。
4.根據(jù)權利要求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)上構成自動進給控制器(3)。
5.根據(jù)權利要求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)拔動連接，下端與撞塊(31)滑動接觸，軋輥用芯軸(23)固定在頭架體(25)上的主軸(24)端的錐孔內，頭架體(25)利用其底部的燕尾槽導軌固定在工作臺(4)上構成頭架裝置(1)。
6.根據(jù)權利要求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)上的平臺座(18)底部齒輪軸Ⅵ端水平放置的錐齒(17)嚙合，工作臺(4)支承在中間套有徑向滾動軸承的齒輪軸Ⅵ和上端面有大型軸承的平臺座(18)上構成工作臺擺動機構。
7.根據(jù)權利要求1所述的磨床，其特征在于主電機(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)嚙合構成砂輪進給機構。
8.根據(jù)權利要求1所述的磨床，其特征在于工作臺(4)為一側邊有燕尾槽導軌的圓盤形，燕尾槽導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、手柄、變速箱、砂輪、軋輥進給機構及工作臺擺動機構組成。用上述的加工方法和磨床使軋輥完成圓周進給運動和繞工作臺中心作角速度為ω往復搖擺，使砂輪完成圓周磨削運動和不同深度的直線進給，即可加工出變斷面環(huán)孔型軋輥。而磨床價格只有數(shù)控磨床的1/7，但其加工質量卻能一樣，填補了國內加工變斷面環(huán)孔型軋輥磨床的空白。
文檔編號B24B5/00GK1078930SQ93104759
公開日1993年12月1日 申請日期1993年4月22日 優(yōu)先權日1993年4月22日
發(fā)明者虞一新 申請人:寧波機床廠