CN1003705B - 金属带材表面磨糙装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种对成卷金属带材表面进行粗糙度处理的装置及工艺方法。其特点是磨糙机有数组特殊结构的磨糙轮和位移执行器，磨糙轮以两只一组相对而交叉地布置：卷料机上有一台磁力制动器，使用时根据不同带材配合控制磁力制动器的电流值和位移执行器的上下位置，便能控制金属带材最佳运行线速度、张力和接触色角，并且该装置能在一个过程中对成卷金属带材反复磨糙，使之达到符合要求的粗糙度。
Description
本发明涉及一种对金属带材表面进行粗糙度处理的装置及其工艺方法。
在电子材料业中，大都用引伸或深冲加工方法制作金属结构元件（如电视显象管电子枪内各结构元件）。为保证元器件引伸或深冲成型的加工性能和降低模具损耗率，要求使用的长卷金属带材具有特定的粗糙度和色泽。
本发明提供了一种金属带材表面磨糙装置及工艺，经检索，找到二篇文献，其一是欧洲专利局公开的法国专利，名为“小尺寸零件的自动除毛刺机”公开号为0108009A1;其二是日本国专利厅公开的日本专利，名为“热轧钢材的氧化皮清除法”，公开号为昭59-21426，其发明目的与技术特征均与本发明不同。此外，目前国外有一种装有抛磨砂轮的金属材料修磨装置，与本发明有较为近似的技术，它是日本住友金属公司自行设计的专用设备（非专利），该装置由收卷机、导向机构、修磨机、调速调压控制系统等部分组成。修磨机用的抛磨砂轮是一种具有弹性的涂附砂轮，用海绵状尼龙线作基体、用粘结剂和刚玉砂粒制成。用这种抛磨砂轮，按砂轮上砂粒粗细（目数）以前细后粗的原则成对而上下对称地安装在修磨机的机架上。工作时，把金属带材夹紧在上下两抛磨砂轮之间，并使之单向直线方向通过（抛磨砂轮的转动方向与金属带材的行进方向相反），同时控制抛磨砂轮的速度、压力、带材的行进速度，就能达到金属带材表面粗糙度加工的目的。这样的装置及工艺其不足之处是因抛磨过程中会产生大量热量和污染，必须附加一套冷却、洗涤、烘干设备，所以整套装置造价昂贵，操作、维护保养较复杂，特别是抛磨砂轮损耗大，必须经常精整修磨，给使用带来不便，并提高了使用经费。
本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便，不需大量附加设备，抛磨轮寿命长且整修容易，并能在同一工艺过程中反复磨糙以保证达到所需粗糙度的金属带材表面磨糙装置及工艺方法。
本金属带材表面磨糙装置由两台卷放料机、垫纸机构、导向机构、一台磨糙机和控制系统组成。卷放料机包括可逆电动机、联轴器、减速器、离合器和卷料盘。卷放料机中还包括一只磁粉制动器，该制动器一端的转轴一输入轴与离合器相连接，另一端的转轴-输出轴与卷料盘的转轴相连接;该制动器的输入轴上装有一主动部件-中间铁芯，铁芯上绕有与控制系统相接的激磁线圈，输出轴上装有一从动部件-薄壁杯形件，套在主动件外部，在主动件和被动件间充填磁粉。当改变激磁线圈的控制电流时，磁场强度同时改变，也即转动力矩相应变化，则卷料盘的转速发生变化，它使金属带材的张力发生变化。磁粉制动器的控制电流值愈大，磁场强度愈大。带材张力也愈大。所以，本发明中根据粗糙度要求，用以调整电流值就能调整卷放料机卷料盘的转速和金属带材的张力。本装置的磨糙机由机架、一组可逆电动机、万向传动机构和磨糙轮组成，并且它还包括一组位移执行器和防振弹簧。可逆电动机通过与之相连的万向传动机构与磨糙轮相连接，即磨糙轮的转轴装在能在机架导轨中上下浮动的滑块轴承座中、并通过万向传动机构与电机相连接，磨糙轮形成悬臂结构;位移执行器装在机架上，通过其调节螺杆和连接丝杆与滑块轴承座相连接;在滑块轴承座下部装有防振弹簧。在磨糙机中的磨糙轮两只一组地相对而交叉布置安装，使之与金属带材形成某角度的包角和对上下面同时磨糙加工。构成一组的磨糙轮其规格相同，根据需要磨糙轮可用一组、两组或数组。
本装置中的磨糙轮为特殊钢丝轮，把穿制有特殊钢丝的芯片叠放压紧在轴套上制成。钢丝的直径为0.03-0.35毫米，并轧制成一定的几何形状，此特殊钢丝可以是低合金钢丝、中碳或高碳钢丝。为保证金属带材以一定方向和包角进出磨糙机，在磨糙机机架两侧各装有一组由导向轮和托轮组成的导向机构;同时，为防止已加工好的金属带材表面受损坏，在卷放料机卷料盘相应位置处设置有一个垫纸机构，使在卷起已加工好的金属带材的同时，在层间填以特种填纸。
以上所说的卷放料机的卷料盘、垫纸机构的纸盘、导向机构导向轮的对称中心、磨糙机的各磨糙轮均安装在同一中心线位置中。
使用装置时，根据对粗糙度的不同要求除调整卷放料机卷盘的转速以改变金属带材的线速度和张力外，可调整磨糙轮上下位置以改变金属带材在磨糙轮上的接触面积-磨糙轮的包角。本发明使用的包角范围为0°～90°。为保证磨糙质量，根据不同粗糙度的要求，同时控制改变卷放料机和磨糙机可逆电机的转动方向，就可在同一工艺过程中来回反复磨糙加工直至达到设计粗糙度为止。
用本装置对成卷金属带材表面进行磨糙加工的工艺是：从装置一侧将经去油污及退火热处理的成卷金属带材装上卷放料机的卷料盘，并引导带材之带头穿过导向机构、磨糙轮，直至另一侧的导向机构和卷放料机，缠绕在卷料盘上，以使磨糙轮运转之切线方向与带材行走方向相反的原则启动卷放料机及磨糙机的电动机。控制磁粉制动器的电流值使金属带材运行速度在2-8米/分范围内，同时控制位移执行器调节螺杆的位置以调节磨糙轮的上下位置，使金属带材与磨糙轮相接触的包角0～90°，使金属带材的运行张力在0.2～20公斤·米范围内，磨糙轮转速为500～2500转/分，以此工艺参数工作，并通过调换磨糙轮，可使被磨糙加工的成卷金属带材表面取得不同等级的所需粗糙度，其粗糙度值的范围能达;轮廓平均算术偏差值Ra＝0.1～0.5μm，不平度平均高度值Rz＝0.25～10μm，最大波峰值Rmax＝0.75～12μm，HCS＝20～120个。
本发明的优点是：整个装置结构简单，操作方便，适用范围广，磨糙轮寿命长，修整容易，只要根据成卷金属带的不同材质选择好不同丝径的磨糙轮和控制调整好相应的工艺参数，就能获得质量稳定可靠，色泽性好的产品。
附图说明：
图1为本发明的正视图。其中：1-防护罩，2-导向轮，3-导向机构，4-托轴，5-滑块式轴承座，6-磨糙轮，7-位移执行器，8-机架，9-防震弹簧，10-纸筒，11-卷放料机机架，12-卷料盘。
图2为本发明的俯视图。其中：13-卷料机的双向可逆电动机，14-联轴器，15-减速器，16-离合器，17-磁粉制动器，18-磨糙机的可逆电动机，19-机架8的装载电动机的水平机架，20-万向传动机构，21-装载位移执行器7的底板，22-机架8的装载位移执行器7的垂直机架，23-被加工的金属带。
图3为磨糙机侧向局部剖视图。其中24-调节螺杆，25-连接丝杆，26-连接座，27-磨糙轮轴。
图4为磨糙机纵向剖视图。其中：28-轴套，29-芯片，30-特殊钢丝，31-压板，32-夹紧螺母，33-夹紧螺栓。
图5为磨糙轮芯片上安装高碳钢丝的局部视图。
本发明的实施例如附图所示。
参阅图2，在磨糙机机架8的两侧各设置有一台可逆式卷料机，根据操作要求，既可作为收卷机也可作为开卷机使用。由图如，在卷料机机架11上装有双向可逆卷料电动机13，启动电机13后，通过顺次相连接的联轴器14、减速器15、离合器16、磁粉制动器17使卷料盘12转动，当操作控制系统使磁粉制动器17中铁芯上激励线圈的电流值改变时，就相应改变了磁粉制动器出轴的输出转动力矩，从而改变卷料盘12的转速和对金属带材的张力。在卷料机的内侧设置有垫纸机构，它是一只装在架子上的纸筒10，用以在被磨糙后的成卷金属带材23层间垫以防止擦伤的特种垫纸。在磨糙机机架8两侧装有由导向轮2和托轴4组成的导向机构3，其作用是控制成卷金属带材23在设定的范围内运动。在磨糙机机架8的水平机架19上装有双向可逆磨糙电动机18，启动电动机18后，通过顺次连接的万向传动机构20使与之相连的磨糙轮6转动;在机架8的垂直机架22上装有位移执行器7，由图1和图3知，位移执行器7的受电机控制并经齿轮传动机构带动的调节螺杆24通过连接丝杆25与滑块轴承座5的连接座26相连接，滑块轴承座5安装在垂直机架22的导轨中，并在滑块轴承座的下部连接有防震弹簧9。这样的机构当根据操作要求需要调节磨糙轮上下位置时，只需启动位移执行器7的电机就能使滑块轴承座运动，磨糙轮就作上下位移了。本实施例采用两组共四只磨糙轮，每组的磨糙轮相对而交叉地排列在机架上，两只成对的磨糙轮其所用的高碳钢丝规格相同。
本实施例中的磨糙轮结构如图4和图5所示。由图5知，用直径为0.12mm轧成波浪形的高碳钢丝30穿制在芯片29上，把与此相同的多片芯片叠套在轴套28上、盖上压板31，用夹紧螺栓33和螺母32压紧即成。组装后的磨糙轮必须对外圆进行修磨。
利用上述装置对成卷金属带材表面磨糙加工的工艺方法如下：对材质为0Cr16Ni14钢带宽110cm、厚0.2mm，经去油污及退火处理后呈软态的成卷金属带材，选用高碳钢丝直径为0.06mm，叠厚150mm，外径为φ250mm的磨糙轮，用两组四只同样规格的磨糙轮装在磨糙机上。用上述成卷金属带材装到磨糙装置一侧卷料机的卷料盘12上，并引导带材之带头穿过由导向轮2和托轴4组成的导向机构3、各磨糙轮6，直至另一侧的导向机构，并缠绕到卷料机的卷料盘12上，继而，以使磨糙轮6转动之切线方向与带材行走方向相反的原则启动卷料机和磨糙机的电动机13和18，操作控制系统操作按钮，使金属带材的线速度达到5.5米/分，控制磨糙轮转速为1050转/分，调节执行器使金属带材与磨糙轮相接触的包角为45度，金属带材运行张力为0.25公斤·米，控制以上所说工艺参数操作后，金属带材表面粗糙度参数达到Ra＝0.25～0.50μm，Rz＝0.80～1.50μm，Rmax＜3μm，HCS＝55～85个。
当控制工艺参数为：金属带材线速度达3米/分，磨糙轮转速1440转/分，包角75°，张力5.4公斤·米或线速度8米/分，磨糙轮转速2500转/分，包角15°，张力1.47公斤·米时，其结果落入上述范围内，表面粗磨糙度质量符合要求。
本发明的其它实施例中，根据所需磨糙的不同金属带材23选取与之相应的不同磨糙轮6。本发明适用于铁镍合金及铝材带材，其规格在宽度为20-110毫米、厚度为0.1-0.5毫米范围内选用。与前述成卷金属带材23相适应，选用的磨糙轮6规格为：芯片29的叠厚为50-150毫米，轮外径为200-300毫米，钢丝30的直径为0.03-0.35毫米。
Claims (7)
1、一种用于对金属带材表面加工的磨糙装置，由卷放料机、垫纸机构、导向机构、磨糙机和控制系统组成，卷放料机包括电动机、联轴器、减速器、离合器和卷料盘，磨糙机包括机架、电动机及万向传动机构、磨糙轮，其特征在于：
a.卷放料机中还包括一只磁粉制动器17，其一端与离合器16、另一端与卷料盘12的转轴相连接，
b.磨糙机中还包括一组位移执行器7和防振弹簧9，位移执行器7装在磨糙机机架上，其调节螺杆24与支承磨糙轮6的轴承座5相连接，防振弹簧9与轴承座相连接，
c.在磨糙机中的磨糙轮6两只一组布置安装。
2、根据权利要求1所述的磨糙装置，其特征为所说的磨糙轮6为钢丝轮，把穿制有钢丝30的芯片29叠放在轴套28上制成。
3、根据权利要求1或2所述的磨糙装置，其特征为钢丝30的材质为高碳钢，其直径为0.03-0.35毫米，形状为波浪形。
4、一种用如权利要求1所述的磨糙装置对宽度为20-110毫米、厚度为0.10-0.50毫米、材质为铁镍合金、镍铬合金及铝材的成卷金属带材表面进行磨糙加工的工艺方法，从装置一侧将经去油污及退火处理的上述带材装上卷放料机的卷料盘，并引导带材之带头穿过导向机构、磨糙轮，直至另一侧的导向机构和卷放料机，并缠绕在卷料盘上，以使磨糙轮运转之切线方向与带材行走方向相反的原则启动卷放料机及磨糙机的电动机，其中，磨糙轮6选用芯片叠厚为50-150毫米、外径为200-300毫米，其上的钢丝30是直径为0.03-0.35的波浪形高碳钢丝，本发明的特征在于金属带材运行线速度为2-8米/分，运行张力为0.2-20公斤·米，磨糙轮转速为500-2500转/分，金属带材与磨糙轮相接触的包角为0-90度。
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