CN202556193U - 一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具 - Google Patents

Abstract

一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具，它由轴身、固定夹具、可拆卸夹具、油压螺栓、液压油组成。轴身是1个“两头细、中间粗”的圆柱体空心腔体，轴身中部的外表面呈光滑状，外径略大于背衬轴承内圈的内径，长度大于背衬轴承的宽度；轴身边部的外表面呈螺纹状。固定夹具，整体是1个金属圆饼，由夹具内盘、外盘组成，夹具外盘可以沿着夹具内盘旋转（轴承结构）；夹具工作面是2个环形平面，分别定位背衬轴承的内圈、外圈。可拆卸夹具，结构、形状、尺寸，与固定夹具相同，工作面方向相反。液压油充满轴身的空心腔体。使用本实用新型磨削背衬轴承外圈，圆心偏差＜0.004mm，保证了二十辊冷轧机的轧制精度，轧出的带钢成品板型好、精度高。

Description

一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具

技术领域

本实用新型涉及一种轴承磨削的加工工具，尤其是用于精密冷轧带钢的高质量背衬轴承的磨削工具。

背景技术

轴承在工业上、生活上，是一种常用的工具零件，在一些特殊环境中，轴承的某些质量要求非常高，如：轴承外圈（环柱形金属外圈）的精度要求。

冷轧带钢是常见的金属制品。精密带钢是一种冷轧带钢。精密带钢的一般工艺为：初轧制（冷轧）—→退火—→再次轧制（冷轧）—→清洗—→张矫—→分卷裁剪—→包装等。故，冷轧工序是精密带钢生产的核心工序。

用于冷轧带钢领域（包括不锈钢，硅钢等）的森吉米尔二十辊轧机，是目前世界上比较先进的一款轧机；在森吉米尔二十辊轧机的冷轧工序中，有8根背衬轴承（简称带钢冷轧机背衬轴承。它是一种滚柱轴承，内圈、外圈是2个环柱形金属件，内圈、外圈之间是1圈圆柱体滚轮；环柱形金属内圈简称轴承内圈，环柱形金属外圈简称轴承外圈。），在精密带钢（厚度h=0.03-0.3mm）的轧制过程中，该背衬轴承的轴承外圈精度（轴承外圈的同心度，具体是指轴承外圈之外表面各点距离圆心的公差，也就是轴承外圈的圆心偏差），对带钢成品的质量（板型、厚度公差）有非常大的影响。一般情况下，森吉米尔二十辊轧机背衬轴承的轴承外圈精度要求是：轴承外圈同心度（轴承外圈之外表面各点距离圆心的公差）△h＜4um=0.004mm，在这种情况下可以保证轧制出的带钢成品符合高标准要求（1、没有中间浪。2、边浪较小。3、轧制厚度公差小于0.01mm。）。

作为森吉米尔二十辊轧机的重要零部件，在精密带钢的轧制过程中，背衬轴承的表面（轴承外圈之外表面）损伤不可避免，因此，工作一段时间后，该背衬轴承必须进行轴承外圈的表面修复工作（也就是，背衬轴承的轴承外圈磨削）。

目前，轧机背衬轴承的轴承外圈磨削方法是：

1、轧机背衬轴承的轴承外圈磨削，在专用磨削工具的配合下，在磨床内进行；

2A、专用磨削工具A，是1根圆柱体的磨床中心轴；磨床中心轴的外径，略小于轧机背衬轴承外圈的内径；磨床中心轴是1个实心轴；磨床中心轴的两端，是锥形孔（锥形孔的形状、尺寸与磨床顶针匹配；机械行业对磨床中心轴的“中心孔”是有定义的，就是60度的锥形孔，同样的，相应的磨床顶针也是60度锥形）。

2B、专用磨削工具B，是1根圆柱体的磨床中心轴；磨床中心轴的外径，略小于轧机背衬轴承外圈的内径；磨床中心轴是1个空心腔体，腔体内充满工业用油，可以受压膨胀；磨床中心轴的两端，是锥形孔（锥形孔的形状、尺寸与磨床顶针匹配）。

3、磨削前准备：（1）拆卸轧机背衬轴承，将轴承内圈（环柱形金属内圈）、圆柱体滚轮拆除；（2）将轴承外圈（环柱形金属外圈）直接套在磨床中心轴上；（3）如果磨床中心轴是1个空心腔体，则磨床中心轴的腔体内充满工业用油，受压膨胀，使专用磨削工具与轧机背衬轴承环柱形金属外圈的间隙趋为零；（4）固定，使套在磨床中心轴上的轧机背衬轴承的轴承外圈，不能左右移动。

4、轧机背衬轴承的轴承外圈磨削：（1）通过磨床中心轴两端的锥形孔，与磨床顶针，将“轧机背衬轴承的轴承外圈、磨床中心轴”固定在磨床加工位置；（2）通电，“轧机背衬轴承的轴承外圈、磨床中心轴”随磨床转动，轧机背衬轴承的轴承外圈与砂轮（砂带）接触，磨削轴承外圈之外表面，使轴承外圈的表面得到磨削。

5、将磨削后的背衬轴承外圈，及轴承内圈、圆柱体滚轮，装配成背衬轴承。

上述轧机背衬轴承的轴承外圈磨削方法，存在的缺点是：在磨削过程中，磨床顶针与磨床中心轴的锥形孔之间不停摩擦，往往会导致磨床中心轴的锥形孔发生磨损，导致磨床中心轴偏心，从而导致轴承外圈的同心度出现问题（由于磨床中心轴带动轴承外圈转动，轴承外圈的同心度决定于磨床中心轴的同心度）。对于森吉米尔轧机来说，背衬轴承的轴承外圈同心度要求是△h<4um，如果磨床中心轴锥形孔磨损到0.003mm，那对于轴承外圈来说，磨削后的不圆度将达到0.006mm，超出了要求，导致生产出的冷轧精密带钢质量受到影响，往往会导致带钢板型问题以及公差问题，这样的带钢无法满足高精密结构件的要求。

综上所述，高要求（轴承外圈之外表面的同心度△h<4um）的二十辊轧机背衬轴承的磨削，是一个非常棘手的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的是：设计一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具，代替传统的磨床中心轴（实心轴，或空心轴），用于森吉米尔二十辊轧机背衬轴承的轴承外圈磨削加工，使用本实用新型进行背衬轴承的轴承外圈磨削加工，杜绝了背衬

轴承拆卸、装配的圆心偏差，也杜绝了磨床中心轴锥形孔磨损现象引起的圆心偏差，提高了背衬轴承的轴承外圈精度，轴承外圈之外表面的各点距离圆心的公差△h＜4um，保证了冷轧精密二十辊轧机的轧制精度，使轧制出的带钢拥有良好的板型和精度。

本实用新型提供的一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具，其特征在于：

磨削工具由轴身1、固定夹具3、可拆卸夹具2、油压螺栓5、液压油4组成；整体形状呈工字形杠铃。

轴身1，是一个“两头细、中间粗”的圆柱体空心腔体。从外形来看，中间是较粗的圆柱体（轴身中部），两边是较细的圆柱体（轴身边部），3个圆柱体是1个整体，且，中心线（轴心线）相同；较粗圆柱体的外表面呈光滑状，外径D1=140～170mm，且D-D1=0.03～0.05mm（便于背衬轴承套在轴身1较粗圆柱体上），长度L1=350mm～500mm，且L1大于L（便于背衬轴承全部套在轴身1较粗圆柱体上），D是背衬轴承内圈的内径，L是背衬轴承的宽度；较细圆柱体的外表面呈螺纹状（便于与固定夹具3、可拆卸夹具2连接固定），外端部（远离较粗圆柱体的一端）是锥形孔，锥形孔的形状、尺寸与磨床顶针匹配。从内部结构来看，2个较细圆柱体中，至少有1个空心腔体（2个都是空心腔体；或，1个空心腔体，1个实心轴），呈“空心腔体”结构的该较细圆柱体，侧面有1个油压孔，L2大于B2，L2是油压孔与“较细圆柱体、较粗圆柱体”交汇点的直线距离，B2是固定在较细圆柱体外表面的夹具宽度（便于油压孔的工作）；较粗圆柱体是空心腔体，与“空心腔体、侧面有1个油压孔”结构的较细圆柱体相通，构成1个封闭腔体，腔体壁厚均匀，壁厚H=（0.05～0.15）D1。

固定夹具3，整体是1个金属圆饼；它是轴承结构，由夹具内盘（内盘结构件）与夹具外盘（外盘结构件）组成，夹具外盘包裹在夹具内盘上，夹具内盘与夹具外盘之间有滚珠链接，夹具外盘可以沿着夹具内盘旋转（类似轴承效果）；夹具内盘的中心是1个贯通的孔，该中心孔是“2个圆孔的迭加”，形状呈“横放的凸字”形，较大圆孔的内壁呈光滑状，直径与轴身1较粗圆柱体的外径匹配，光滑状内壁（较大圆孔）的宽度B1，B1＜“L1-L”＜2×B1（便于固定夹具3、可拆卸夹具2，固定套在轴身1较粗圆柱体上的背衬轴承），较小圆孔的内壁呈螺纹状，纹状、直径与轴身1较细圆柱体的纹状、外径匹配，螺纹状内壁（较小圆孔）的宽度B2（也是固定在较细圆柱体外表面的夹具宽度），B2＜L2（便于油压孔的工作）；夹具内盘中心的光滑内壁（较大圆孔）对应的固定夹具3的侧面，是定位（固定、紧固、夹紧）背衬轴承的工作面，工作面是2个环形平面，较小

的环形平面是夹具内盘工作面，较大的环形平面是夹具外盘工作面，夹具内盘工作面的内径、外径与背衬轴承内圈的内径、外径，尺寸匹配，夹具外盘工作面的外径略小于背衬轴承外圈的外径；

可拆卸夹具2，结构、形状、尺寸，与固定夹具3相同，工作面方向相反；

油压螺栓5，直径=20～70mm（与轴身1较细圆柱体的油压孔相吻合），长度=30～50mm；

液压油4，是常规的液压油（工业液压机、油压机使用的油，如抗磨液压油4-HM液压油），充满轴身1的空心腔体。上述结合，构成本实用新型。

“空心腔体”结构的轴身1，材料采用有一定弹性的金属材料，本例实际采用30Mn钢(标准：GB/T 699-1988)，由此材料性质所决定，在液压油(工业用油)4受一定压力后，轴身1可以发生一定的弹性变形。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型轴身的结构示意图。

图3是本实用新型固定夹具的结构示意图。

图4是本实用新型的应用示意图。

具体实施方式

本实用新型是这样实现的：

待磨削的背衬轴承尺寸：

轴承内圈（内径×外径）=内径150mm×外径170mm；

轴承外圈（内径×外径）=内径300mm×外径330mm；

轴承宽度=400mm。

参照图1、2、3、4，本实用新型提供的一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具，用于森吉米尔二十辊轧机背衬轴承的磨削，磨削工具由轴身1、固定夹具3、可拆卸夹具2、油压螺栓5、液压油4组成；整体形状呈工字形杠铃。

轴身1，是一个“两头细、中间粗”的圆柱体空心腔体。从外形来看，中间是较粗的圆柱体，两边是较细的圆柱体，3个圆柱体是1个整体，且，中心线（轴心线）相同；较粗圆柱体的外表面呈光滑状，外径D1=150mm（140～170mm），且

D-D1=0.03～0.05mm，长度L1=450mm（350mm～500mm），且L1大于L（L1=450mm，L=400mm），D是背衬轴承内圈的内径，L是背衬轴承的宽度；较细圆柱体的外表面呈螺纹状，外端部是锥形孔（与磨床顶针匹配）。从内部结构来看，2个较细圆柱体中，至少有1个空心腔体，呈“空心腔体”结构的该较细圆柱体，侧面有1个油压孔，L2大于B2（L2=100mm，B2=40mm），L2是油压孔与“较细圆柱体、较粗圆柱体”交汇点的直线距离，B2是固定在较细圆柱体外表面的夹具宽度；较粗圆柱体是空心腔体，与“空心腔体、侧面有油压孔”结构的较细圆柱体相通，构成1个封闭腔体，腔体壁厚均匀，壁厚H=（0.05～0.15）D1=15mm。

固定夹具3，整体是1个金属圆饼；它是轴承结构，由夹具内盘与夹具外盘组成，夹具外盘包裹在夹具内盘上，夹具内盘与夹具外盘之间有滚珠链接，夹具外盘可以沿着夹具内盘旋转；夹具内盘的中心孔是“2个圆孔的迭加”，形状呈“横放的凸字”形，较大圆孔的内壁呈光滑状，直径与轴身1较粗圆柱体的外径匹配，光滑状内壁的宽度B1=26mm，“B1=26mm”＜“L1-L=50mm”＜“2×B1=52mm”（便于固定夹具3、可拆卸夹具2，固定套在轴身1较粗圆柱体上的背衬轴承），较小圆孔的内壁呈螺纹状，纹状、直径与轴身1较细圆柱体的纹状、外径匹配，螺纹状内壁的宽度B2（也是固定在较细圆柱体外表面的夹具宽度），B2＜L2（便于油压孔的工作）；夹具内盘中心的光滑内壁对应的固定夹具3的侧面，是定位背衬轴承的工作面，工作面是2个环形平面，较小的环形平面是夹具内盘工作面（内径、外径与背衬轴承内圈的内径、外径，尺寸匹配），较大的环形平面是夹具外盘工作面（外径略小于背衬轴承外圈的外径）；

可拆卸夹具2，结构、形状、尺寸，与固定夹具3相同，工作面方向相反；

油压螺栓5，直径=20～70mm（与轴身1较细圆柱体的油压孔相吻合），长度=30～50mm；

液压油（工业用油）4，充满轴身1的空心腔体。

上述结合，构成本实用新型。

轴身1材料采用有一定弹性的金属材料，本例实际采用30Mn钢(标准：GB/T 699-1988)，由此材料性质所决定，在液压油（工业用油）4受一定压力后，轴身1可以发生一定的弹性变形。

工作过程：

1、将轴身1、固定夹具3联成一体：沿轴身1一端的较细圆柱体（该较细圆柱体是空心腔体，侧面有1个油压孔）螺纹，将固定夹具3永久固定在轴身1

较粗圆柱体、较细圆柱体的交汇点位置，固定夹具3的一部分套在轴身1较粗圆柱体上，另一部分螺纹固定在轴身1较细圆柱体上；

2、将待磨削的背衬轴承，全部套在轴身1较粗圆柱体上；

3、可拆卸夹具2，沿轴身1另一端的较细圆柱体（该较细圆柱体是实心轴，或无油压孔的空心腔体）螺纹，将可拆卸夹具2临时固定在轴身1较粗圆柱体、较细圆柱体的交汇点位置，可拆卸夹具2的一部分套在轴身1较粗圆柱体上，另一部分螺纹固定在轴身1较细圆柱体上；

4、通过轴身1较细圆柱体（空心腔体）的油压孔，将液压油（工业用油）4充满轴身1的空心腔体（较粗圆柱体是空心腔体，与较细圆柱体的空心腔体相通，构成的1个封闭腔体）；

5、紧固油压螺栓5（油压螺栓5与轴身1油压孔匹配），使用一扳手向内拧转油压螺栓5，使油压螺栓5进入轴身1的空心腔体，在油压螺栓5的作用下，轴身1空心腔体内的液压油4受到压力，使轴身1的外径胀大，轴身1胀开（压力在液体内部均匀分布，传递到轴身1空心腔体的油腔内壁上，导致腔体发生弹性变形，使轴身1外璧向外胀开，轴身1的外径胀大），轴身1与背衬轴承内圈紧密结合，使待磨削的背衬轴承在轴身1较粗圆柱体的径向位置上，不能移动；

6、拧紧可拆卸夹具2，固定夹具3、可拆卸夹具2的2个夹具内盘工作面，夹紧背衬轴承内圈，2个夹具外盘工作面，夹紧背衬轴承外圈；使待磨削的背衬轴承在轴身1较粗圆柱体的横向（水平）位置上，不能移动；

7、利用“轴身1两端的锥形孔，及，磨床顶针”，将“本实用新型、待磨削的背衬轴承”固定在磨床的磨削工位（加工位置）；此时，“本实用新型的轴身1，固定夹具3、可拆卸夹具2的2个夹具内盘，待磨削的背衬轴承内圈”固定不动，“本实用新型固定夹具3、可拆卸夹具2的2个夹具外盘，待磨削的背衬轴承外圈”可以转动（沿本实用新型轴身1的轴心线旋转）；

8、轧机背衬轴承的轴承外圈磨削：（1）“本实用新型的轴身1，固定夹具3、可拆卸夹具2的2个夹具内盘，待磨削的背衬轴承内圈”固定不动（不随磨床转动），（2）磨床通电，当磨床转到时，磨床头架带动固定夹具3外盘（或可拆卸夹具2外盘）转动，“本实用新型固定夹具3、可拆卸夹具2的2个夹具外盘，待磨削的背衬轴承外圈”一起转动（沿本实用新型轴身1的轴心线旋转，也就是：沿磨床中心轴的轴心线旋转），背衬轴承外圈之外表面与砂轮（砂带）接触，磨削轴承外圈的表面，而背衬轴承内圈则完全不动，这样，轴身1锥形孔将不会受到磨削变形；

9、背衬轴承外圈之外表面磨削后，将“本实用新型、背衬轴承”从磨床的磨削工位上取下，松开可拆卸夹具2，松开油压螺栓5，取出背衬轴承；

10、磨削好的背衬轴承，轴承外圈同心度（圆心偏差；轴承外圈之外表面各点距离圆心的公差）△h＜“4um=0.004mm”，符合要求。

Claims (2)

1.一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具，其特征是：其一，磨削工具由轴身（1）、固定夹具（3）、可拆卸夹具（2）、油压螺栓（5）、液压油（4）组成；其二，轴身（1）是一个空心腔体；从外形来看，中间是较粗的圆柱体，两边是较细的圆柱体，3个圆柱体是1个整体，且，中心线相同；较粗圆柱体的外表面呈光滑状，外径D1=140～170mm，且D-D1=0.03～0.05mm，长度L1=350mm～500mm，且L1大于L，D是背衬轴承内圈的内径，L是背衬轴承的宽度；较细圆柱体的外表面呈螺纹状，外端部是锥形孔，锥形孔的形状、尺寸与磨床顶针匹配；从内部结构来看，2个较细圆柱体中，至少有1个空心腔体，呈“空心腔体”结构的该较细圆柱体，侧面有1个油压孔，L2大于B2，L2是油压孔与“较细圆柱体、较粗圆柱体”交汇点的直线距离，B2是固定在较细圆柱体外表面的夹具宽度；较粗圆柱体是空心腔体，与“空心腔体、侧面有1个油压孔”结构的较细圆柱体相通，构成1个封闭腔体，腔体壁厚均匀，壁厚H=（0.05～0.15）D1；其三，固定夹具（3），整体是1个金属圆饼；它是轴承结构，由夹具内盘与夹具外盘组成，夹具外盘包裹在夹具内盘上，夹具内盘与夹具外盘之间有滚珠链接，夹具外盘可以沿着夹具内盘旋转；夹具内盘的中心是1个贯通的孔，该中心孔是“2个圆孔的迭加”，形状呈“横放的凸字”形，较大圆孔的内壁呈光滑状，直径与轴身（1）较粗圆柱体的外径匹配，光滑状内壁的宽度B1，B1＜“L1-L”＜2×B1，较小圆孔的内壁呈螺纹状，纹状、直径与轴身（1）较细圆柱体的纹状、外径匹配，螺纹状内壁的宽度B2，B2＜L2，B2也是固定在较细圆柱体外表面的夹具宽度；夹具内盘中心的光滑内壁对应的固定夹具（3）的侧面，是定位背衬轴承的工作面，工作面是2个环形平面，较小的环形平面是夹具内盘工作面，较大的环形平面是夹具外盘工作面，夹具内盘工作面的内径、外径与背衬轴承内圈的内径、外径，尺寸匹配，夹具外盘工作面的外径略小于背衬轴承外圈的外径；其四，可拆卸夹具（2），结构、形状、尺寸，与固定夹具（3）相同，工作面方向相反；其五，油压螺栓（5），直径=20～70mm，与轴身（1）较细圆柱体的油压孔相吻合，长度=30～50mm；其六，液压油（4）是常规的液压油，充满轴身（1）的空心腔体。

2.根据权利要求1所述的一种带钢冷轧机背衬轴承的磨削工具，其特征在于：“空心腔体”结构的轴身（1）为30Mn钢件。

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