CN205148047U - 一种可调式高速精密轧辊磨头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调式高速精密轧辊磨头，它将主轴（3）安装在偏心套（5）中，在偏心套（5）的两边安装动静压轴承（4），在偏心套（5）上套装箱体（9），在主轴前段安装砂轮右卡盘（13），在砂轮右卡盘（13）上安装砂轮（11），在偏心套（5）上装有卸荷套（34），卸荷套（34）上装有深沟球轴承（2），皮带轮（1）装在深沟球轴承（2）上。本实用新型采用了动静压轴承，可应用于砂轮线速度达到80m/s高速轧辊磨削。装配有偏心套和中高机构，从而砂轮主轴得到趋近或退离工件的运动，实现中凸（凹）磨削。所有轴承都采用油膜轴承，使主轴的承受冲击的能力增强，磨头稳定性高，磨削精度高。

Description

一种可调式高速精密轧辊磨头

技术领域

本实用新型涉及一种用于金属切削工艺的轧辊磨床的磨头，具体涉及一种可调式高速精密轧辊磨头。

背景技术

磨削加工是利用磨料去除工件材料的加工工艺方法。高速磨削就是通过提高砂轮线速度来提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。轧辊磨床为金属切削机床，由床身、头架、尾架、托架、纵横拖板、磨头、测量架及电气数控系统组成，分为承载系统、驱动系统、磨削系统、测量系统和控制系统五个子系统。工件由头架、尾架和托架支撑，并由头架驱动旋转。数控系统根据轧辊表面母线的数学模型，控制机床作多轴复合运动，在运动过程中实现砂轮对辊面金属的磨削。在线测量系统实时地将测量数据反馈给磨床控制系统，并由控制系统对机床出闭环控制，从而完成对工件的精密加工。

如图4所示的是目前国内典型的磨头，是一种生产的砂轮线速度为45m/s的普通轧辊磨床的磨头结构图，该磨头的砂轮线速度最大只能达到45m/s。它的主轴由前后两个纯静压轴承支撑，前后轴承油腔的调压由毛细管节流器实现。为了实现中凸或中凹面的磨削加工，该磨头采用了一个中高机构来带动偏心套转动。这种磨头有很多缺点，首先，该磨头的轴承采用的是纯静压轴承，启动和停车时摩擦较大。其次，该磨头无法应用于高速磨削，一旦砂轮线速度过高，工件上就会出现各种不规则的振纹，磨削精度明显下降。还有，此磨头的轴承无法进行调节，不能够适应各种负载的要求，适用范围不够广泛。因此，有必要对这种磨头进行改造以使其能够适应更广的范围。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可调式高速精密轧辊磨头，以实现高速轧辊磨削，实现中凸（凹）磨削，并使主轴的承受冲击的能力增强，使磨头稳定性更高，磨削精度更高，且轴承可调，加工范围变广和精度更高。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型定位在可调节，高速和高精度磨削，是基于如下考虑：达到高速的要求很简单，只要皮带轮转速高，就可以带动砂轮转速高，但是要想同时达到高速和高精度是有难度，为了达到这个目的的，本实用新型采用了技术方案：

本实用新型提出了这样一种高速精密轧辊磨头的制造方法，它是将所有的轴承都采用油膜接触；主轴上的轴承采用动静压轴承；制造偏心套结构使前后两个动静压轴承的前后两段都可以进行调节松紧；装配偏心套和中高机构的结构，使砂轮主轴得到趋近或退离工件的运动，使磨头可以加工中凸中凹，又使动静压轴承可以调节，提高磨削精度。

具体来讲，本实用新型提供了这样一种高速精密轧辊磨头，它由砂轮、皮带轮、主轴、箱体、动静压轴承、节流器和偏心套组成，其中，主轴安装在偏心套中，在偏心套的两边安装动静压轴承，在偏心套上套装箱体，在主轴前段安装砂轮右卡盘，在砂轮右卡盘上安装砂轮，在在卸荷套上装有深沟球轴承，皮带轮装在深沟球轴承上。

其中，皮带轮与主轴的连接是通过在固定于偏心套上的卸荷套上安装深沟球轴承，皮带轮套在深沟球轴承外面，皮带轮上的拉力由卸荷套支撑，主轴后轴上套有连接套，连接套通过销子与皮带轮固定，连接套通过螺母进行轴向固定，并且连接套为锥形套通过过盈配合固定在主轴上。而砂轮的固定是通过砂轮左卡盘和砂轮右卡盘将其夹紧来完成，砂轮左卡盘和砂轮右卡盘通过过盈配合连接在主轴上。这套卸荷机构作用是将皮带的拉紧力卸到与床身相连的卸荷套上，最终是卸到床身上，从而避免主轴受到这个拉紧力，影响磨削精度。

进一步的，在偏心套内部安装有与主轴接触的油膜止推轴承左盖和油膜止推轴承右盖；在偏心套和箱体的接触处采用了静压轴承来避免两者过度摩擦导致精度下降。

另外，在箱体中，它还设有中高机构，中高机构包括电机、蜗杆、蜗轮、滚珠丝杠和拨叉，其中，蜗杆由电机带动转动，蜗杆连接蜗轮使传动方向发生变换，滚珠丝杠通过蜗轮的转动带动其上下移动，从而通过拨叉使偏心套转动。

偏心套两边的动静压轴承设有用于调节楔形动压腔调节机构；在偏心套上开了两个槽，槽一和槽二，用于使用扳手调节在偏心套内部的两个动静压轴承端盖；在箱体的后端卸荷套上和在箱体的前段处端盖上设计了两个可以深入扳手的槽以保证了轴承的可调性。

本实用新型设计所有的轴承都采用了油膜接触，降低装置的摩擦和提高装置的稳定性。特别是主轴上的轴承，本实用新型采用动静压轴承而不是一般的油膜静压轴承，使其既具有承载能力大，同时又保证了轴承刚度高，转速高。为了达到可调节的目的，本实用新型重新设计了偏心套，使前后两个动静压轴承的前后两段都可以进行调节松紧，大大提高了磨头的精度。为了达到加工中凸中凹的曲线要求，尽力使磨头的加工范围变广，本实用新型采用了偏心套和中高机构的结构，既使磨头可以加工中凸中凹，又使动静压轴承可以调节，提高磨削精度。

本实用新型的用途：此高速精密轧辊磨头作为一台轧辊磨床的核心部件，通过砂轮旋转来磨削轧辊。

本实用新型的优点：

（1）主轴上的轴承采用了动静压轴承，可应用于砂轮线速度达到80m/s高速轧辊磨削。更为重要的是，该轴承的动压油腔结构可调，不仅扩展了磨头的应用范围，而且还提高了磨头的加工精度。

（2）装配有偏心套和中高机构，从而砂轮主轴得到趋近或退离工件的运动，实现中凸（凹）磨削。

（3）所有轴承都采用油膜轴承，使主轴的承受冲击的能力增强，磨头稳定性高，磨削精度高。

附图说明

图1是本实用新型的轧辊磨头剖面图；

图2是隐藏箱体的内部结构后试图；

图3是隐藏箱体的内部结构斜视图；

图4是现有的国产普通轧辊磨床的磨头结构示意图；

图5是本实用新型的轧辊磨头的外观效果图正面；

图6是本实用新型的轧辊磨头的外观效果图背面。

附图1-3标记说明：1-皮带轮，2-深沟球轴承，3-主轴，4-动静压轴承，5-偏心套，6-油膜止推轴承左盖，7-油膜止推轴承右盖，8-节流器，9-箱体，10-端盖，11-砂轮，12-砂轮左卡盘，13-砂轮右卡盘，14-六角螺母，15-电机，16-拨叉，17-槽一，18-槽二，19-箱体的后端，20-箱体的前段，21-滚珠丝杠，22-蜗轮，23-蜗杆，32螺母，33连接套，34卸荷套。

附图4标记说明：24-皮带轮，25-主轴，26-节流器，27-床身，28-后轴承，29-偏心套，30-前轴承，31-砂轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

先看图4所展示的现有技术，它是一种生产的砂轮线速度为45m/s的普通轧辊磨床的磨头结构图，其主要包括皮带轮24、主轴25、节流器26、床身27、偏心套29、砂轮31和两个纯静压轴承。该磨头的砂轮线速度最大只能达到45m/s。它的主轴25由前后两个纯静压轴承（前轴承30和后轴承28）支撑，前后轴承油腔的调压由毛细管节流器26实现。为了实现中凸或中凹面的磨削加工，该磨头采用了一个中高机构来带动偏心套转动。

再看图1，图1展示的是本实用新型制造后的用于磨削轧辊的磨头的一种结构，从图中可以看出，本实用新型的这种装置主要由砂轮11、皮带轮1、主轴3、箱体9、动静压轴承4、节流器8和偏心套5组成，主轴3安装在偏心套5中，在偏心套5的两边安装动静压轴承4，在偏心套5上套装箱体9，在主轴3前段安装砂轮右卡盘13，在砂轮右卡盘13上安装砂轮11，在主轴3的后端安装皮带轮1。图5和图6展示了该磨头的外观效果。

它是这样实施的：皮带带动皮带轮1转动，由于连接套33将皮带轮1和主轴3紧紧地连接在一起，所以主轴3也会随着皮带轮1一起高速转动。主轴3高速转动通过砂轮卡盘（砂轮左卡盘12和砂轮右卡盘13）连接，带动砂轮11高速旋转，使砂轮11可以磨削工件。因为此磨头是高速、高精度磨削轧辊，一般的轴承无法满足要求，所以安装在主轴3上的轴承是动静压轴承4，动静压油膜轴承兼有动压轴承和静压轴承的优点，并具有承载能力大，轴承刚度高，转速高的特点。油膜轴承需要配套的供油系统，节流器8通过油管给油膜轴承提供润滑油。为了实现中凸中凹，在偏心套5上设计了中高机构。下面详细讲解各个部分：

皮带轮部分：偏心套5固定一个卸荷套34，在卸荷套34上安装深沟球轴承2，皮带轮10套在深沟球轴承2外面，皮带轮1上的拉力由卸荷套支撑，主轴3后轴上套有连接套33，连接套33通过销子与皮带轮1固定，连接套33通过螺母32进行轴向固定，并且连接套33为锥形套通过过盈配合固定在主轴3上。

砂轮部分：砂轮11的固定主要是通过砂轮左卡盘12和砂轮右卡盘13将其夹紧来完成，同时砂轮卡盘又是通过过盈配合连接在主轴3上的，所以主轴3转动便可以通过砂轮左卡盘12和砂轮右卡盘13带动砂轮11高速转动。

轴承部分：由于此轧辊磨头将砂轮线速度定位为80m/s，磨削精度定位为精密级，所以保证磨头工作的稳定性和精确性非常重要，本实用新型在设计的时候从如下几个方面进行了保证：首先，在主轴3上安装了前后两个动静压轴承4，动静压轴承4不同于一般的油膜静压轴承，液体动静压轴承结合了动压轴承和静压轴承的优点，在起动及停止时其承载力通过静压力腔提供，可以有效防止轴承的摩擦损耗。在运行过程中，通过动压腔对主轴产生的动压效应，大大提高了轴承的承载能力。与纯动压轴承相比，由于存在静压腔，所以启动和制动时因存在静压力避免了轴和轴瓦间的干摩擦；与纯静压轴承相比，由于利用了动压效应，从而提高了轴承的承载能力和刚性，降低了供油系统的功耗。同时高速动静压轴承具有磨损小、动态特性好等突出优点，因此在这里使用动静压轴承4使主轴3在径向的精度得到了最大限度的保障。其次,安装在偏心套5内部，与主轴3接触的油膜止推轴承左盖6和油膜止推轴承右盖7。油膜止推轴承的原理是轴承端盖(油膜止推轴承左盖6和油膜止推轴承右盖7）都有一个环形油槽，润滑油通过油孔进去油槽，形成油膜，油膜可以稳定的防止主轴3的左右颤动。油膜止推轴承主要特点是静摩擦系数极小，承载能力高并且和转速无关，转盘的启动转矩小，寿命长，因此可以确保本实用新型轴向精度的准确性。还有，在偏心套5和箱体9的接触处，本实用新型也采用了静压轴承来避免两者过度摩擦导致精度下降。

中高机构部分：如图2所示，电机15转动带动蜗杆14转动，蜗杆14连接蜗轮13，使传动方向发生变换，蜗轮13的转动带动滚珠丝杠17的上下移动，从而通过拨叉16使偏心套5转动，这样的微调使磨头可以加工中凸中凹。

偏心套5部分：如图3所示，为了提高磨头的适用范围，以适应不同负载的需要本实用新型特别设计了具有调节机构的动静压轴承4，动静压轴承4的前、后调节端盖的位置决定了8个楔形动压腔的大小和形状，通过调节它们与轴承套之间的螺纹副旋合位置可以调节轴承变形的大小，从而可达到调节个楔形动压腔的大小和形状的目的。为了达到调节轴承的目的，在偏心套5上开了两个槽，槽一17和槽二18，使扳手可以轻松的深入进去，使其可以调节在偏心套5内部的两个动静压轴承4的端盖，在箱体的后端19处本实用新型直接让动静压轴承4的端盖暴露在外面，可以直接调节。在箱体的前段20处本实用新型特意在箱体9端盖上设计了一个可以深入扳手的槽，这样就可以保证了轴承的可调性，保障了加工精度和稳定性。

当然，以上只是本实用新型的具体应用范例，本实用新型还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高速精密轧辊磨头，其特征在于：它由砂轮（11）、皮带轮（1）、主轴（3）、箱体（9）、动静压轴承（4）、节流器（8）和偏心套（5）组成，其中，主轴（3）安装在偏心套（5）中，在偏心套（5）的两边安装动静压轴承（4），在偏心套（5）上套装箱体（9），在主轴前段安装砂轮右卡盘（13），在砂轮右卡盘（13）上安装砂轮（11），在偏心套（5）上装有卸荷套（34），卸荷套（34）上装有深沟球轴承（2），皮带轮（1）装在深沟球轴承（2）上。

2.根据权利要求1所述的高速精密轧辊磨头，其特征在于：皮带轮（10）套在深沟球轴承（2）外面，皮带轮（1）上的拉力由卸荷套（34）支撑，主轴（3）后轴上套有连接套（33），连接套（33）通过销子与皮带轮（1）固定，连接套（33）通过螺母（32）进行轴向固定，并且连接套（33）为锥形套通过过盈配合固定在主轴（3）上。

3.根据权利要求1所述的高速精密轧辊磨头，其特征在于：砂轮（11）的固定是通过砂轮左卡盘（12）和砂轮右卡盘（13）将其夹紧来完成，砂轮左卡盘（12）和砂轮右卡盘（13）通过过盈配合连接在主轴（3）上。

4.根据权利要求1所述的高速精密轧辊磨头，其特征在于：在偏心套（5）内部安装有与主轴（3）接触的油膜止推轴承左盖（6）和油膜止推轴承右盖（7）；在偏心套（5）和箱体（9）的接触处采用了静压轴承来避免两者过度摩擦导致精度下降。

5.根据权利要求1所述的高速精密轧辊磨头，其特征在于：它还设有中高机构，中高机构包括电机（15）、蜗杆（14）、蜗轮（13）、滚珠丝杠（21）和拨叉（16），其中，电机（15）转动带动蜗杆（14）转动，蜗杆（14）连接蜗轮（13）使传动方向发生变换，蜗轮（13）的转动带动滚珠丝杠（21）的上下移动，从而通过拨叉（16）使偏心套（5）转动。

6.根据权利要求1所述的高速精密轧辊磨头，其特征在于：偏心套（5）内部两侧的动静压轴承（4）设有轴承端盖；在偏心套（5）上开了两个槽，槽一（17）和槽二（18），用于使用扳手调节在偏心套（5）内部的两个动静压轴承端盖；在箱体的后端（19）处卸荷套（34）上和在箱体的前段（20）处在箱体端盖上设计了两个可以深入扳手的槽以保证了轴承的可调性。