CN203918545U - 一种用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具，包括两个蜗杆传动箱、燕尾导轨座，燕尾导轨座下面安装有一个定位键，与卧式镗床工作台上的T型槽配合定位；燕尾导轨座上面安装有两台左右对称布置的蜗杆传动箱，两蜗杆传动箱与燕尾导轨座采用燕尾导轨联接配合；两蜗杆传动箱底下各安装有一个左旋螺母座和右旋螺母座，左旋螺母座和右旋螺母座与左右旋螺杆相配合，同时左右旋螺杆在中间位置用螺杆定位座进行轴向定位；两蜗杆传动箱分别设有中心距刻度指针，该中心距刻度指针与中心距刻度尺对应。本实用新型的优点：克服了原始夹具的主要缺陷，生产效率、加工精度、加工范围和自动化程度均明显提高，且操作方便，减轻了工人的劳动强度。

Description

一种用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具

技术领域

本实用新型属于机械制造工艺的技术领域，尤其涉及一种用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具。

背景技术

机床切削加工是机械制造的主要内容，组成机械加工的工艺系统包括机床、夹具、刀具和工件。工艺装备简称为工装，主要由夹具、刀具和量具组成，其中夹具是工装的重点。夹具主要分为通用夹具和专用夹具，通用夹具可外购，专用夹具必须根据零件加工要求进行开发设计。与二辊式冷轧管机相配套的轧制工具主要是轧辊和芯棒，本实用新型就是为了与轧辊孔型粗加工的工艺配套，经开发设计了一种新型的工艺装备——专用镗夹具。

传统原始夹具存在的缺陷很多，其结构见图5、6所示：

主要缺陷是：

(1)、结构原始简陋。夹具主要由定位芯轴6、定位键10和底板26组成；

(2)、一对轧辊中心距不能无级调整。为了加工系列轧辊孔型，只能在底板上打了对称15对螺孔，以便于与定位芯轴配合，以满足15种主要轧辊(外径为φ220、φ240、φ250、φ260、φ280、φ300、φ320、φ350、φ370、φ400、φ420、φ440、φ450、φ480、φ500)的孔型粗加工，但不能满足非标尺寸轧辊的加工，同时15对螺孔容易被切屑堵塞，不易清理，外观也不雅观；

(3)、无分度机构和自定心装置。每次分度只能靠划线找正，且均须松开压紧螺母，很麻烦，同时为了便于人工分度，轧辊与芯轴的定位配合较松，降低了定位精度。这样不仅工人的劳动强度大，而且加工效率和加工精度均较低。

所以传统的原始夹具结构简单，但存在的缺陷很多，目前只适合于轧辊的单件小批量生产或小作坊生产中。随着国内冷轧管行业的迅速发展，与冷轧管机相配套的轧辊需求量也不断增加。轧辊制造已逐渐向专业化的成批大量生产发展，为了提高生产率和加工精度，降低制造成本，不断满足市场的需求，对用于轧辊孔型加工的专用机床和工装的要求也越来越高，对工装的要求主要体现在生产率、精度和自动化程度等方面，为此必须及时研发相应的新型专用夹具。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种操作简便、精确度高的用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，包括两个蜗杆传动箱、燕尾导轨座，所述的燕尾导轨座下面安装有一个定位键，与卧式镗床工作台上的T型槽配合定位；并使夹具中心对称平面与镗床主轴中心重合后用四个T型螺钉紧固；燕尾导轨座上面安装有两台左右对称布置的蜗杆传动箱，两蜗杆传动箱与燕尾导轨座采用燕尾导轨联接配合，其配合间隙通过斜度为1:40的斜镶条和位于斜镶条两端的调节螺钉来调整。所述的两蜗杆传动箱底下各安装有一个旋向相反的左旋螺母座和右旋螺母座，左旋螺母座和右旋螺母座同时与左右旋螺杆相配合，同时左右旋螺杆在中间位置用螺杆定位座进行轴向定位并采用间隙配合；两蜗杆传动箱分别设有中心距刻度指针，该中心距刻度指针与中心距刻度尺对应。

作为优选，所述的两蜗杆传动箱采用整体结构，其箱体内中间部位安装着右旋蜗轮，两端轴承孔之间安装有定位芯轴及右旋蜗杆，并用箱体盖板紧盖；在两蜗杆传动箱的右旋蜗杆上设置了摇手柄、回转分度刻度指针和回转分度刻度盘。

作为优选，所述的定位芯轴采用蜗轮滚动轴承传动；右旋蜗杆采用蜗杆滚动轴承传动；该蜗轮滚动轴承、蜗杆滚动轴承与轴承端盖交接处采用毛毡密封。

本实用新型的有益效果为：与原始夹具相比，克服了原始夹具的主要缺陷，生产率、加工精度、加工范围和自动化程度均明显提高，且操作方便，减轻了工人的劳动强度；该新型夹具性价比高、应用广很实用，从而为专业化、成批生产轧辊，解决了轧辊系列孔型粗加工的工艺装备问题。

附图说明

图1是轧辊工件的剖面结构示意图。

图2是图1的A-A的三个区域示意图。

图3是轧制变形区的脊部展开图。

图4是轧辊孔型加工的工艺流程图。

图5是轧辊孔型粗加工的现有夹具主视结构示意图。

图6是轧辊孔型粗加工的现有夹具仰视结构示意图。

图7是本实用新型的主视结构示意图。

图8是本实用新型的仰视结构示意图。

图9是本实用新型的侧视结构示意图。

图10是图7去掉燕尾导轨座的K向示意图。

图11是图8的A-A剖的结构示意图。

附图中的标号分别为：1、螺母；2、压板；3、接长双头螺栓；4、定位套；5、轧辊工件；6、定位芯轴；7、蜗轮滚动轴承；8、左右旋螺杆；9、燕尾导轨座；10、定位键；11、中心距刻度指针；12、中心距刻度尺；13、斜镶条；14、调节螺钉；15、右旋螺母座；16、螺杆定位座；17、右旋蜗轮；18、右旋蜗杆；19、蜗轮蜗杆箱；20、左旋螺母座；21、箱体盖板；22、蜗杆滚动轴承；23、摇手柄；24、回转分度刻度指针；25、回转分度刻度盘；26、底板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：

1.轧辊环状孔型曲面的形状特征

根据轧辊孔型的形状特征，整个孔型区可划分为三个区域：回转送进区(ab段)、轧制变形区(bc段)和均整定径区(cd段)，见图1、2所示。

回转送进区的展开图是一段半圆柱段，此段孔型直径比管坯外径大1～3mm，精度较低。

轧制变形区是指孔型工作部分的开始处直至均整定径段开始处为止，中间用平滑曲线逐渐过渡，其起始点具有最大半径，其值等于管坯的半径，终点处具有最小半径，其值等于成品管半径。

轧制变形区包括减径段和壁厚压下段，孔型设计时一般将壁厚压下段等分为七段，再加一段减径段，这样轧制变形区共分为八段九点，把该区环孔型设计成展开脊部呈八段接近光滑曲线的折线段孔型，见图3所示。

轧辊均整定径区的孔型脊部，展开是一段呈半圆柱形的孔型，其半径等于成品管半径。

综上所述，三段孔型的特征是：回转送进区和均整定径区分别是大小两段半圆柱孔型。而对轧制变形区来说，由该段孔型展开图可知，孔型轴向交线是一条接近圆锥母线的曲线，而与孔型中心轴线垂直的任一剖面均为半径逐渐增大的半圆。相邻半圆实现曲线间的平滑连接，这样便生成了光滑的环状孔型工作曲面。所以轧制变形区是形状最复杂、受力最大的工作表面，也是轧辊孔型加工的重点和关键。

2.轧辊加工要求与孔型加工工艺

轧辊材料一般为轴承钢GCr15，工作表面须淬火，硬度达HRC58～62。轧辊除了环状孔型工作曲面外，其余是由内外圆柱面、两端面和键槽等常规表面所组成的，这些表面均可在普通机床上，采用车、磨和铣等工序来完成。轧辊加工的关键表面是“环状孔型工作曲面”，其加工精度为IT6～IT7，表面粗糙度为Ra0.4～0.8μm，要求孔型圆度小于0.05mm。它在通用机床上无法进行加工，必须在专用机床或借助专用工装(专用夹具)后才能完成。

轧辊孔型的机械加工工艺过程为：

第一步：按成品管半径减去磨削余量为半径R，用数控车床在轧辊圆周上车削成整圈半径为R的半圆柱形孔型，则对均整定径区来说已径完成了粗磨前的加工工序；

第二步：组合一对轧辊，在卧式镗床上，借助于回转分度式专用夹具对称装夹后，分别对回转送进区和轧制变形区，采用扩钻和镗削方式，通过逐级分度、多次加工成型；

第三步：通过钳工对折线孔型段交接处的凸出部位，采用修磨和修锉等方法，使折线段孔型逐渐过渡，接近光滑为止，使回转送进区的孔型尺寸和表面粗糙度达到图纸要求，并使轧制变形区中的磨削余量达到基本均匀。

第四步：在轧辊孔型专用数控磨床上，对轧辊孔型的轧制变形区和均整定径区进行精加工(粗磨→精磨)，保证孔型的尺寸精度至图纸要求；

第五步：最后对轧辊孔型工作曲面(主要针对轧制变形区和均整定径区)，由钳工进行抛光，以保证孔型的表面粗糙度达到图纸要求。

综上所述，轧辊孔型机械加工的工艺过程可归纳为如图4所示的工艺流程。

本新型夹具就是为了针对上述第二步工艺，与卧式镗床(T68)配套，以完成轧辊孔型的粗加工(扩钻或镗削)而研发的。

如附图7至11所示，本新型夹具的螺母1、压板2、接长双头螺栓3、定位套4和轧辊工件5由夹具使用厂家根据轧辊尺寸大小自制备用。燕尾导轨座9下面安装了一个定位键10，与卧式镗床(T68)工作台上的T型槽配合定位，使夹具中心对称平面与镗床主轴中心重合后，再用四个T型螺钉紧固，这样就完成了夹具与机床工作台的联接。

燕尾导轨座9上面安装着两台左右对称布置的蜗杆传动箱19，两蜗杆传动箱19与燕尾导轨座9采用燕尾导轨联接，其配合间隙可通过斜度为1:40的斜镶条13和位于两端的调节螺钉14来调整。两蜗杆传动箱19底下各安装有一个旋向相反的右旋螺母座15和左旋螺母座20，两螺母座同时与左右旋螺杆8相配合，同时左右旋螺杆8在中间位置用螺杆定位座16进行轴向定位。左右旋螺杆8与螺杆定位座16采用间隙配合，当用扳手按顺时针方向转动左右旋螺杆8时，两蜗杆传动箱19同时靠近，逆时针方向转动时两蜗杆传动箱19同时离开，但两蜗杆传动箱19的中心对称平面始终不变。调整两蜗杆传动箱19的中心距时，其大小值可直接从位于两边的中心距刻度指针11和中心距刻度尺12上精确读出。

两蜗杆传动箱19零件都一样，只是在装配右旋蜗杆18和摇手柄23等相关零件时，须按左右对称位置装配。所述的定位芯轴6采用蜗轮滚动轴承7传动；右旋蜗杆18采用蜗杆滚动轴承22传动；这两种滚动轴承属于能承受较大轴向力的圆锥滚子轴承，价格较便宜，且安装和调整方便。轴承间隙采用增减轴承端盖(或透盖)上的垫片来调整。由于箱内采用油脂润滑，轴承透盖与轴头交接处采用毛毡密封即可。

蜗杆传动箱19采用整体结构，箱内零件装配时，除了右旋蜗轮17必须从箱体开口处径向装入外，其余零件均可从两端轴承孔处装入，装配方便，装配后用箱体盖板21紧盖。

在两蜗杆传动箱19的右旋蜗杆18上设置了摇手柄23、回转分度刻度指针24和回转分度刻度盘25，通过右旋蜗杆18传动实现轧辊的回转分度功能。分度角度可根据1:30传动比换算，并可方便地在回转分度刻度盘25上精确地读出。

表1新型专用夹具的主要技术参数

下面重点对该夹具的安装联接、轧辊装夹及操作使用等方面作进一步的介绍：

首先使燕尾导轨座9下面的一个定位键10，与卧式镗床(T68)工作台上的T型槽配合定位，让燕尾导轨座9平面与镗床工作台贴平；其次移动夹具，使夹具中心对称平面与镗床主轴中心重合为止；最后拧紧4个T型螺钉，使燕尾导轨座9与工作台紧固在一起。这样就完成了夹具与机床的安装联接。

轧辊装夹时，先以轧辊工件5的一端面与内孔(一面一孔)组合定位，定位元件是定位套4(用户根据轧辊工件5的孔径和孔深自制备用)。待轧辊工件5周向位置定位后，再安装上用户自制备用的接长双头螺栓3和压板2，最后用螺母1夹紧。镗床主轴中心应对准轧辊孔型加工中心，只要根据轧辊厚度大小来调整主轴的高度即可。一对轧辊工件5左右对称装夹后，只要用扳手转动左右旋螺杆8，即可调整一对轧辊工件5的中心距至合理尺寸(使两轧辊工件5外圆相切)。

孔型是从大到小加工的，即先加工回转送进区，后加工轧制变形区，因此可根据孔型尺寸大小，可直接采用镗削或扩钻方式，通过逐级分度、多次加工成型。每次分度角大小可以根据加工精度和轧辊大小来确定，分度角越小，加工精度越高，但效率较低。对夹具的分度操作时，摇手柄23的摇转角度是轧辊分度角的30倍，且两摇手柄23的摇转方向均为顺时针，使两轧辊工件5得到的是反方向相等的分度角度。这样经过逐级分度、多次加工后，最终完成了轧辊孔型回转送进区和轧制变形区的粗加工。

本新型专用夹具主要具有以下优点与效果：

1、设计了自定心装置，加工轧辊尺寸范围大。由于采用了左右旋螺旋机构，孔型加工中心始终具有自定心功能，一对轧辊装夹后，中心距在210～500范围内进行无级调整，可以加工210～500范围内的任何尺寸的轧辊。并设置了中心距刻度指针和中心距刻度尺，故中心距调整方便、读数准确直观。

2、设置了回转分度机构，且两个蜗杆分度机构按左右对称结构布置。对一段孔型粗加工(扩钻或镗削)后，分度时无须松开压紧螺母，根据需要只要依次摇转大小方向相同的角度，即可获到两轧辊按相反方向的同等回转分度角。并在分度装置上设置了回转分度刻度指针和回转分度刻度盘，使回转分度方便、读数准确直观。

3、分度动作灵敏，加工受力时能自锁，夹具稳定性好。由于蜗杆传动比较大(i＝30)，并采用单头蜗杆(Z1＝1)，所以分度时动作灵敏度高，加工受力时能自锁。且每次分度方向始终不变，蜗轮与蜗杆啮合处无须消除间隙。并在加工过程中，轧辊上沿孔型轴向方向的切削力，刚好使蜗轮与蜗杆啮合处的受力方向与分度时相同，加工时不会由于啮合处间隙的存在而产生窜动现象，所以夹具稳定性好。

4、夹具结构紧凑，操作调整简便。如采用燕尾导轨配以左右螺旋机构，刚性较好、调整方便、传动平稳、对定心好；采用单头蜗杆传动，结构紧凑、传动比大、分度灵敏、能自锁。

5、夹具的制造和使用成本较低。由于主要用于分度，所以蜗轮、传动箱体和燕尾导轨座等零件的材料均采用了灰铸铁(HT200)铸造成型，整体结构，以便于加工和装配；蜗杆材料采用了碳素钢(45)；而蜗轮轴(芯轴)直接与轧辊工件配合定位，为了提高其使用寿命，必须采用合金钢(40Cr或40CrNi)制造。由于分度转速低，箱内蜗轮与蜗杆啮合处及各滚动轴承的润滑均采用油脂润滑即可。

本实用新型不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本实用新型所提供的结构设计，都是本实用新型的一种变形，均应认为在本实用新型保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具，其特征在于：包括两个蜗杆传动箱(19)、燕尾导轨座(9)，所述的燕尾导轨座(9)下面安装有一个定位键(10)，与卧式镗床工作台上的T型槽配合定位；使夹具中心对称平面与镗床主轴中心重合并用四个T型螺钉紧固；燕尾导轨座(9)上面安装有两台左右对称布置的蜗杆传动箱(19)，两蜗杆传动箱(19)与燕尾导轨座(9)采用燕尾导轨联接配合，其配合间隙通过斜度为1:40的斜镶条(13)和位于斜镶条两端的调节螺钉(14)来调整；所述的两蜗杆传动箱(19)底下各安装有一个旋向相反的左旋螺母座(20)和右旋螺母座(15)，左旋螺母座(20)和右旋螺母座(15)同时与左右旋螺杆(8)相配合，同时左右旋螺杆(8)在中间位置用螺杆定位座(16)进行轴向定位并采用间隙配合；两蜗杆传动箱(19)分别设有中心距刻度指针(11)，该中心距刻度指针(11)与中心距刻度尺(12)对应。

2.根据权利要求1所述的用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具，其特征在于：所述的两蜗杆传动箱(19)采用整体结构，其箱体内中间部位安装着右旋蜗轮(17)，两端轴承孔之间安装有定位芯轴(6)及右旋蜗杆(18)，并用箱体盖板(21)紧盖；在两蜗杆传动箱(19)的右旋蜗杆(18)上设置了摇手柄(23)、回转分度刻度指针(24)和回转分度刻度盘(25)。

3.根据权利要求2所述的用于轧辊孔型粗加工的新型专用夹具，其特征在于：所述的定位芯轴(6)采用蜗轮滚动轴承(7)传动；右旋蜗杆(18)采用蜗杆滚动轴承(22)传动；该蜗轮滚动轴承(7)、蜗杆滚动轴承(22)与轴承端盖交接处采用毛毡密封。