CN102248466B - 用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，利用一种磨削装置，该装置包括依次设置在车床上的磨头联动组件、测量板、中心架、V型托架、三等分找正板、分度组件和固定组件，本发明方法利用上述的装置，按照以下步骤实施：工件定位；水平移动车床刀架，带动磨头组件移动，启动电机，干磨，先磨好第一个梅花槽工作面，松开中心架，拔出插销、转位分度板进行分度，三等分找正板验证精度，再插好插销，并将工件卡紧，即可磨同一侧的第二个梅花槽工作面，同理，可依次磨好同一侧的其余梅花槽工作面。本发明装置和方法，所磨梅花槽工作面粗糙度低，形位精度高。

Description

用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法

技术领域

本发明属于机械设备制造技术领域，涉及轧辊精加工的制造工艺，具体涉及一种用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法。

背景技术

森吉米尔轧辊是目前硅钢板生产线上20辊森吉米尔轧机中的一个关键传动辊，用量大，其高速运转时靠一端梅花槽连接并传递扭矩，该轧辊的梅花槽分6等分，经淬火后硬度高达HRC56～59，各工作面分度精度达0.03mm，粗糙度达Ra0.8μm，正是由于上述该梅花槽结构特殊、高精度及高硬度的制约，普通的机床及刀具均难以满足其精加工要求，已成为机械加工领域的一个技术难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，解决了现有普通机床及刀具在精加工轧辊梅花槽时，难以满足其精加工技术要求的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，利用一套磨削装置，该装置包括依次设置在车床上的磨头联动组件、测量板、中心架、V型托架、三等分找正板、分度组件和固定组件，

其中的磨头联动组件装卡在车床刀架工作位一端上，磨头联动组件中的铬钢玉磨头工作时伸入到工件的一个梅花槽中；测量板、两件中心架、两件V型托架和三等分找正板沿工件辊身顶母线间隔设置；分度组件安装在工件与机床动力箱之间，并通过固定组件固定在车床的床身上，

该方法利用上述的装置，按照以下步骤实施：

步骤1、工件定位

1.1)工件通过分度组件与车床尾座的一对顶尖初步定位，调节两件V型托架与两件中心架，两者穿插均布，沿工件辊身顶母线找正，使工件水平定位精度达到0.02mm，并按梅花槽工作面找正水平达到0.1mm，用中心架将工件卡紧固定，中心架下方两支承面应与工件辊身表面吻合并均匀接触、不得强制变形，调整时应撤掉车床尾座，借助分度组件外端卡箍及顶尖将工件一端固紧；

1.2)磨头联动组件在车床刀架上的定位及与工件的位置设置，磨头联动组件装卡在车床刀架上，铬钢玉磨头伸入到工件的第一个要加工的梅花槽中，并以工件梅花槽下方的测量板平面作为基准面，测量并控制加工面高度；

1.3)工件的转位分度，将三等分找正板穿装在工件辊身上，待工件装卡定位后，将三等分找正板一平面找正水平在0.01mm内，用顶丝固定，待工件需要转位分度时，松开中心架上方支承爪，拔出分度组件插销，转位分度板分度、定位，同时用三等分找正板校正分度精度；

步骤2、工件定位后，水平移动车床刀架，带动磨头组件移动，启动电机，干磨，先按步骤1.2)得出的高度控制尺寸磨好第一个梅花槽工作面，松开中心架，拔出插销、转位分度板进行分度，三等分找正板验证精度，再插好插销，并将工件卡紧，即可磨同一侧的第二个梅花槽工作面，同理，可依次磨好同一侧的第三、四、五、六个梅花槽工作面；

然后，将磨头架移动到工件中心的另一侧，控制梅花槽齿厚，依次分度磨另一侧梅花槽各工作面。

本发明的有益效果是，将带电机的专用磨头连接在车床刀架上，在普通车床上安装一套磨削装置，依靠刀架双向运动及磨头附带微调杆控制磨头三向移动，磨头靠小电机传动，工件借助车床中心架等在床身上定位，借助专用分度组件进行分度，专用测量板、分度板精确测量，用铬刚玉磨头高速干磨梅花槽，所磨表面粗糙度低，形位精度高，有效地保证加工精度。结构简单，操作方便，成本低，效率高，可以推广为在普通车床上磨削一系列不同等分的高精度、高硬度梅花槽或类似梅花槽的结构。

附图说明

图1为本发明方法所要精加工的工件结构示意图；

图2为本发明方法在C630车床上的实施例结构示意图；

图3为图2中的局部位置放大结构示意图；

图4为本发明方法依赖的装置中的磨头联动组件结构示意图；

图5为本发明方法依赖的装置中的磨头联动组件的零件拆解示意图；

图6为本发明方法依赖的装置中的测量板结构示意图；

图7为本发明方法依赖的装置中的中心架结构示意图；

图8为本发明方法依赖的装置中的V型托架结构示意图；

图9为本发明方法依赖的装置中的三等分找正板结构示意图；

图10为本发明方法依赖的装置中的固定组件结构示意图；

图11为本发明方法依赖的装置中的分度组件结构示意图；

图12为本发明方法依赖的装置中的分度组件中零件拆解示意图；

图13为本发明方法磨削工件时的各个梅花槽原理示意图。

图中，1.工件，2.车床，3.车床尾座，4.磨头联动组件，5.车床刀架，6.测量板，7.中心架，8.V型托架，9.三等分找正板，10.固定组件，11.分度组件，12.磨头组件，13.滑座，14.前支座，15.微调杆，16.压板，17.后支座，18.张紧螺钉，19.电机，20.护罩，21.传动带，22.支板，23.带轮，24.磨头座，25.磨头转轴，26.螺纹盖，27.油封，28.螺纹套，29.隔套，30.向心球轴承，31.隔环，32.弹簧套，33.弹簧，34.顶丝，35.铬钢玉磨头，36.垫圈，37.螺钉a，38.座，39.定位杆，40.紧定螺钉，41.螺钉b，42.定位板，43.单向推力球轴承，44.顶尖轴，45.插销，46.涨套，47.螺母，48.薄螺母，49.分度板，50.螺钉c，51.支座，52.螺钉d，53.螺钉e，54.卡箍，55.中部圆螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

图1是本发明方法所要精加工的对象工件1的结构示意图，该工件1属于20辊森吉米尔轧机中的一种传动轧辊，材质H13，辊身直径φ171±0.05mm，总长度1310.5mm，一端带6等分梅花槽，槽形见图13，其工作面为槽齿厚度27.4±0.05mm两面，工作面分度精度达0.03mm，粗糙度Ra0.8μm。按机加工艺流程，在工件1经过淬火、两端中心孔已修研同轴、辊身外圆已精磨的前提下安排梅花槽的精加工，但由于梅花槽硬度高达HRC56～59并形位精度极高，普通机床及工艺装备切削运动精度及刚性不能满足需要，普通铣刀硬度及强度也不够。采用磨削加工比较合理，既能够将磨削运动与工件定位、分度、测量结合起来，又能保证精度又能提高效率，就是本发明的特点所在，具体论述见以下说明。

图2是本发明用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法所依赖装置的定位配置示意图，图3是图2的局部放大图，定位时注意以下几点，

第一、将工件1在C630车床2的床身上进行装卡定位。工件1通过分度组件11与车床尾座3的一对顶尖初步定位，调节两件V型托架8与两件中心架7，两者穿插均布，沿工件1辊身顶母线找正，使工件1水平定位精度达到0.02mm，并按梅花槽工作面找正水平0.1mm内，用中心架7将工件1卡紧固定。注意，中心架7下方两支承面应与工件1辊身表面吻合并均匀接触、不得强制变形，调整时应撤掉车床尾座3，防止过定位干涉，借助分度组件11外端卡箍及顶尖将工件1一端固紧。

第二、磨头联动组件4在车床刀架5上的定位及与工件1的位置关系。磨头联动组件4装卡在车床刀架5上，铬钢玉磨头35伸入到工件1梅花槽中，通过车床刀架5带动磨头做纵横向进给运动，并配合磨头垂直方向调节移动，实现梅花槽工作面的磨削加工，并以工件1梅花槽下方的测量板6平面作为基准面，测量并控制加工面高度。

第三、工件1的转位分度。三等分找正板9预先穿装在工件1辊身上，待工件1装卡定位后，将三等分找正板9一平面找正水平在0.01mm内，用顶丝固定，待工件1需要转位分度时，松开中心架7上方支承爪，拔出分度组件11插销，转位分度板分度、定位，同时用三等分找正板9校正分度精度，分度精度控制到0.02mm。

参照图4，磨头联动组件4的结构是，包括前支座14与后支座17，前支座14与后支座17在连接处设置成一可分体的方孔，方孔接触上表面安装有压板16，前支座14的工作侧面安装有滑座13，滑座13与前支座14之间设置有微调杆15，滑座13中套装有磨头组件12；后支座17上设置有电机19，电机19的带轮23通过传动带21与磨头组件12的被动带轮传动连接，传动带21的外表面设置有护罩20，护罩20通过支板22固定在后支座17上。电机19的安装座设置有张紧螺钉18，用于调整传动带21的张紧度。

磨头组件12装卡在滑座13上，滑座13通过微调杆15驱动、及导向键导向可上下滑动，这是本发明磨削加工的关键技术要素，前支座14与后支座17在连接处组成一可分体的方孔，尺寸130mm×140mm，分合面上方增设压板16，通过该方孔能够很方便的将前支座14与后支座17插入车床刀架5的环槽中压紧固定，电机19型号按照Y802-2、1.1KW、2840r/min选配，通过带轮23、传动带21将电机19与磨头组件12连接传动，结构紧凑，定位可靠、传动安全、便于调节。

上述的磨头联动组件4，通过设置成一种分体插入式结构，方便可靠地在车床刀架5上装卡定位，其中滑座13底板开有键槽，配键导向，通过微调杆15上下驱动、车床刀架5水平移动，带动磨头组件12在垂直方向、水平面纵横方向做进给运动，并配合自带电机的高速传动，来实现磨头的磨削运动。

参照图5，磨头组件12的结构是，包括磨头座24，磨头座24内孔中套装有磨头转轴25，磨头转轴25的两端伸出磨头座24内孔的两端，磨头转轴25的中段外环上套装有弹簧33，弹簧33外套装有弹簧套32，弹簧套32设置有径向的顶丝34；

磨头转轴25的弹簧33一端依次套装有隔环31、向心推力轴承30、隔套29、向心推力轴承30、螺纹套28、油封27、螺纹盖26，螺纹盖26通过内螺纹与磨头转轴25的端头连接；

磨头转轴25的弹簧33另一端套装有另外一套部件，依次包括隔环31、向心推力轴承30、隔套29、向心推力轴承30、螺纹套28、油封27、螺纹盖26，螺纹盖26通过内螺纹与磨头转轴25的端头连接，该侧的磨头转轴25的圆锥形端头还套装有铬钢玉磨头35，铬钢玉磨头35通过垫圈36和螺钉a37与磨头转轴25端头固定连接。

其中磨头座24是装置中各零部件的安装母体，外径φ65，结构小巧，便于在磨头联动组件4中安装固定，磨头转轴25安装在磨头座24孔中心，两件螺纹盖26的内螺纹分别与磨头转轴25两端的外螺纹连接，通过隔环31将向心推力轴承30的内环定位在磨头转轴25轴肩上，两件螺纹套28分别与磨头座24两端的内螺纹连接，通过隔套29、弹簧套32、弹簧33将向心推力轴承30的外环挤住，使外环处于弹性浮动状态，顶丝34通过磨头座24径向螺纹孔及弹簧套32上斜槽来调节弹性力，保证磨头转轴25高速稳定转动，并防止卡死、颤动，铬钢玉磨头35装配在磨头转轴25一端锥面上，用螺钉a37压紧，铬钢玉磨头35适用于高合金较高硬度的精磨加工，耐磨性较好。

图6为测量板6的结构示意图，测量板6下部设置的V型槽+平面结构，与C630车床2的V型导轨+平面结构相对配合，使用时找正并调整上平面水平，水平精度按0.02mm，平面度0.02mm内，作为测量并控制梅花槽工作面高度值的基准，座38设置在测量板6上平面一角，作为修磨头砂轮的工具平台。

图7是中心架7的结构示意图，是C630车床2上通用的中心架，使用时注意下方两支撑爪应与工件1辊身表面吻合均匀接触、不得强制变形。

图8为V型托架8的结构示意图，V型托架8的底部卡板与带V型槽的底座在C630车床2床身上定位并卡紧，中心螺杆与顶部V型托板连接，通过旋动中部圆螺母55，使中心螺杆带动V型托板上下移动，协助工件1定位。

图9为三等分找正板9的结构示意图，三等分找正板9安装在工件1的辊身外圆上，外形为三等分面，等分精度为0.02mm以内，各面平面度0.02mm以内，中心套筒外圆上均布三处螺纹孔M8，使用时依靠顶丝调节固定。

图10为固定组件10的结构示意图，固定组件10的底部卡板与带V型槽的底座在C630车床2的床身上定位并卡紧，顶部定位杆39拧入分度组件11的定位板径向螺纹孔中，下部扁平面用两件紧定螺钉40夹紧固定，从而连带固定分度组件11。

参照图11、图12，分度组件11的结构是，包括顶尖轴44，顶尖轴44的一端圆锥尖台面套装有定位板42和分度板49，定位板42与顶尖轴44之间设置有单向推力球轴承43，分度板49与顶尖轴44之间设置有薄螺母48；定位板42和分度板49之间同时设置有内圈螺孔和外圈螺孔，定位板42和分度板49沿内圈螺孔通过六个螺钉b41固定连接，定位板42和分度板49之间的外圈螺孔用于安装一套定位销，包括插销45、涨套46和螺母47三个部件；在分度板49的外端面上安装有两件支座51，每个支座51上套装有一个卡箍54，每个支座51通过一个螺钉c50与分度板49固定连接，每个卡箍54通过一个螺钉d52与一个支座51连接，两个卡箍54的接耳端均通过一个螺钉e53连接。

其中顶尖轴44处于该装置的核心位置，其尾部锥面插入C630车床2主轴孔中定位，定位板42连接在顶尖轴44法兰右端，单向推力球轴承43通过分度板49、薄螺母42(两件)定位在定位板49中心，分度板49转位，使其上均布的六个φ28H7销孔分别对准定位板49一处销孔来进行分度，每一次分度后，均用插销45、涨套46、螺母47定位，分度板49外端安装支座51、卡箍54，卡箍54卡紧在工件1轴颈上，从而通过分度板49带动工件1实现分度，分度板49的六个φ28H7销孔位置精度按0.02mm控制，保证工件1梅花槽具有较高的分度精度。

图13为本发明方法磨削工件时的各个梅花槽结构示意图，图中A为工件1中心高尺寸，需要实际测量，B为梅花槽工作面高度控制尺寸，是磨削需要保证的尺寸，尺寸C、D、E、F为图纸设计尺寸，C为梅花槽工作面槽齿厚度尺寸，D、E、F、G分别为梅花槽各圆弧圆心的坐标尺寸，未注梅花槽圆弧圆心的坐标尺寸相对应上述坐标尺寸对称分布，R为梅花槽圆弧半径尺寸，实施时，将测量板6布置在工件1梅花槽下方的车床床身上，将其上平面调整水平达0.03mm内，然后通过高度尺等量具测算实际的工件1中心高A，然后按公式B＝(A+C/2)±0.03mm计算梅花槽工作面高度控制尺寸。

综上所述，本发明用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，利用前述的装置进行磨削操作，按照以下步骤实施：

先对工件1定位后，水平移动车床刀架5，带动磨头组件12移动，启动电机，干磨，按图13计算出的高度控制尺寸磨好第一个梅花槽工作面，再松开中心架7，拔出插销45、转位分度板49进行分度，三等分找正板9验证精度，再插好插销45，并将工件1卡紧，即可磨同一侧的第二个梅花槽工作面，同理，可依次磨好同一侧的第三、四、五、六个梅花槽工作面。然后，根据需要将磨头架移动到工件中心的另一侧，控制梅花槽齿厚，依次分度磨另一侧梅花槽工作面。

本发明的方法操作方便，成本低，加工及测量可控，能够推广为在普通车床上磨削一系列不同等分的高精度、高硬度轧辊梅花槽或类似梅花槽的结构，所磨梅花槽工作面粗糙度低，形位精度高。

Claims (4)

1.一种用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，其特征在于，利用一套磨削装置，该装置包括依次设置在车床上的磨头联动组件（4）、测量板（6）、中心架（7）、V型托架（8）、三等分找正板（9）、分度组件（11）和固定组件（10），

其中的磨头联动组件（4）装卡在车床刀架（5）工作位一端上，磨头联动组件（4）中的铬钢玉磨头（35）工作时伸入到工件（1）的一个梅花槽中；测量板（6）、两件中心架（7）、两件V型托架（8）和三等分找正板（9）沿工件（1）辊身顶母线间隔设置；分度组件（11）安装在工件（1）与机床动力箱之间，并通过固定组件（10）固定在车床（2）的床身上，

该方法利用上述的装置，按照以下步骤实施：

步骤1、工件（1）定位

1.1）工件（1）通过分度组件（11）与车床尾座（3）的一对顶尖初步定位，调节两件V型托架（8）与两件中心架（7），两者穿插均布，沿工件（1）辊身顶母线找正，使工件（1）水平定位精度达到0.02mm，并按梅花槽工作面找正水平达到0.1mm，用中心架（7）将工件（1）卡紧固定，中心架（7）下方两支承面应与工件（1）辊身表面吻合并均匀接触、不得强制变形，调整时应撤掉车床尾座（3），借助分度组件（11）外端卡箍及顶尖将工件（1）一端固紧；

1.2）磨头联动组件（4）在车床刀架（5）上的定位及与工件（1）的位置设置，磨头联动组件（4）装卡在车床刀架（5）上，铬钢玉磨头（35）伸入到工件（1）的第一个要加工的梅花槽中，并以工件（1）梅花槽下方的测量板（6）平面作为基准面，测量并控制加工面高度；

1.3）工件（1）的转位分度，将三等分找正板（9）穿装在工件（1）辊身上，待工件（1）装卡定位后，将三等分找正板（9）一平面找正水平在0.01mm内,用顶丝固定，待工件（1）需要转位分度时，松开中心架（7）上方支承爪，拔出分度组件（11）插销，转位分度板分度、定位，同时用三等分找正板（9）校正分度精度；

步骤2、工件（1）定位后，水平移动车床刀架（5），带动磨头组件（12）移动，启动电机，干磨，按步骤1.2）得出的高度控制尺寸磨好第一个梅花槽工作面；再松开中心架（7），拔出所述插销（45）、转位分度板（49）进行分度，三等分找正板（9）验证精度，再插好插销（45），并将工件（1）卡紧，即可磨同一侧的第二个梅花槽工作面；

同理，可依次磨好同一侧的第三、四、五、六个梅花槽工作面。

2.根据权利要求1所述的用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，其特征在于，所述的磨头联动组件（4）的结构是，包括前支座（14）与后支座（17），前支座（14）与后支座（17）在连接处设置成一可分体的方孔，方孔接触上表面安装有压板（16），前支座（14）的工作侧面安装有滑座（13），滑座（13）与前支座（14）之间设置有微调杆（15），滑座（13）中套装有磨头组件（12）；后支座（17）上设置有所述电机（19），电机（19）的带轮（23）通过传动带（21）与磨头组件（12）的被动带轮传动连接。

3.根据权利要求2所述的用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，其特征在于，所述的磨头组件（12）的结构是，包括磨头座（24），磨头座（24）内孔中套装有磨头转轴（25），磨头转轴（25）的两端伸出磨头座（24）内孔的两端，磨头转轴（25）的中段外环上套装有弹簧（33），弹簧（33）外套装有弹簧套（32），弹簧套（32）设置有径向的顶丝（34）；

磨头转轴（25）的弹簧（33）一端依次套装有隔环（31）、向心推力轴承（30）、隔套（29）、第二个向心推力轴承（30）、螺纹套（28）、油封（27）、螺纹盖（26），螺纹盖（26）通过内螺纹与磨头转轴（25）的端头连接；

磨头转轴（25）的弹簧（33）另一端套装有另外一套部件，依次包括隔环（31）、向心推力轴承（30）、隔套（29）、另一个向心推力轴承（30）、螺纹套（28）、油封（27）、螺纹盖（26），螺纹盖（26）通过内螺纹与磨头转轴（25）的端头连接，该侧的磨头转轴（25）的圆锥形端头还套装有所述的铬钢玉磨头（35），铬钢玉磨头（35）通过垫圈（36）和螺钉a（37）与磨头转轴（25）端头固定连接。

4.根据权利要求1所述的用于加工森吉米尔轧辊梅花槽的方法，其特征在于，所述的分度组件（11）的结构是，包括顶尖轴（44），顶尖轴（44）的一端圆锥尖台面套装有定位板（42）和所述分度板（49），定位板（42）与顶尖轴（44）之间设置有单向推力球轴承（43），分度板（49）与顶尖轴（44）之间设置有薄螺母（48）；定位板（42）和分度板（49）之间同时设置有内圈螺孔和外圈螺孔，定位板（42）和分度板（49）沿内圈螺孔通过六个螺钉b（41）固定连接，定位板（42）和分度板（49）之间的外圈螺孔用于安装一套定位销，包括所述插销（45）、涨套（46）和螺母（47）三个部件；在分度板（49）的外端面上安装有两件支座（51），每个支座（51）上套装有一个卡箍（54），每个支座（51）通过一个螺钉c（50）与分度板（49）固定连接，每个卡箍（54）通过一个螺钉d（52）与一个支座（51）连接，两个卡箍（54）的接耳端均通过一个螺钉e（53）连接。

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