帶鋼卷取機卷筒扇形板的加工

■ 中冶陜壓重工設備有限公司 （陜西富平 711711）

楊學軍

在冶金設備制造領域，開卷機、卷取機卷筒作為板（帶）材軋制及后處理生產線的核心設備，由于其結構復雜、制造難度大，因此卷筒的制造能力一直是衡量企業制造能力的一把標尺。扇形板作為卷筒中的核心承力件，其制造精度一直是決定卷筒制造精度的最關鍵因素。

卷筒作為卷取類設備的關鍵部件，是冶金設備制造行業中公認的結構最復雜、制造難度最大以及制造周期最長的設備，也是技術附加值最高的產品。目前，扇形板外圓有用數控銑床仿形加工及將主軸、扇形板及空心套等工件用工裝組合加工等方法。數控銑床仿形加工互換性較好，但有加工成本高、卷筒組裝精度不容易保證等缺點。將主軸、扇形板及空心套等工件用工裝組合加工雖然容易滿足卷筒組裝精度，但由于參與加工的工件多，組裝難度大，并由于存在裝配間隙，造成加工過程不穩定，容易產生加工誤差。因此扇形板外圓的加工成為機械設備制造領域急需解決的技術難點。

1. 加工難點分析

圖1所示為棱錐軸式卷筒結構示意圖，其工作原理是通過心軸在軸套中的軸向移動來實現扇形板的徑向運動，進而實現卷筒扇形板外圓的脹縮。由于心軸和扇形板通過斜面定位并實現相對運動，同時，由4件扇形板形成卷筒的工作外圓，故保證扇形板外圓與內側斜面的相對位置以及4件一致性成了扇形板加工的難題。

圖1 四棱錐軸卷筒的結構

2. 工藝實現

經過分析研究，決定在扇形板加工時，先在數控銑床上通過角銑頭搬角度，通過編程實現斜面組的加工，利用專用工裝將4件扇形板在心軸上按照卷筒工作外圓位置定位并組裝，然后加工扇形板外圓，可以解決現有技術中扇形板制造過程中，由于扇形板與主軸定位不可靠而產生4件扇形板外圓尺寸超差，無法保證裝配精度的問題，同時可以消除工件的制造誤差，保證卷筒組裝精度。

圖2所示為定位裝置的結構，包括把合在心軸6上的定位體7（見圖3）。該定位體為剖分式結構，分合面留有2mm間隙，保證把合后與主軸定位牢固，能夠承受組圓后的卡緊力及切削力，寬度兩面留有加工余量，把合后要求兩端面見光，定位體7與扇形板間的墊板8（見圖4），為了通過主軸前端的棱錐體，該定位體為剖分式結構，分合面留有10mm間隙，該墊板內側有6個螺紋孔，用于和拉板13連接，外側有4組螺紋孔，用于聯接扇形板，該墊板兩半部要求厚度同加工，保證厚度一致，且平行度允差0.03mm；拉板13上沿圓周均布6個把合光孔，在使用中與墊板8用拉緊螺桿11進行把合；軸端擋板2上沿圓周均布8個把合光孔，在使用中與扇形板4用螺栓3進行把合；卡箍5上沿徑向均布4個螺紋孔，并配有4件頂絲，在使用將4件扇形板4卡緊，防止加工過程中扇形板松動；為了防止扇形板與拉板13把合時變形，在扇形板端面槽內加入工裝墊板10，其厚度與端面槽深度一致；主軸6的兩端頂尖孔均安裝有一個插入堵1。

使用中，先將定位體7把合在心軸外圓上（見圖5），測量尺寸L，保證有0.3～0.8mm加工余量，用把合螺栓12把緊，保證定位體7兩端面對齊，上車床加工定位體7兩端面，尺寸L按±0.2mm控制，并保證定位體7兩端面與心軸軸線垂直。加工后要求厚度兩面與主軸中心垂直，垂直度保證在0.02mm以內，且兩端面互相平行，平行度保證在0.05mm。H為墊板8厚度，尺寸L =L1－L2＋H。

組裝墊板8及拉板13分別與定位體7端面貼緊（見圖2），通過拉緊螺桿11相連，接合面0.05mm塞尺不入，墊板8的另外一側面就形成扇形板加工時的長度方向定位面，用平板復檢，要求該面平面度0.05mm以內。

在扇形板4與墊板8把合前，用兩件卡箍5將4件扇形板4卡緊。由于斜面作用，扇形板4端面與墊板8定位面接觸，用塞尺檢測，接合面周邊0.05mm塞尺不入，方可把合，防止產生變形。

圖2 利用專用工裝組圓加工扇形板外圓結構示意圖

圖3 定位體結構圖

圖4 墊板結構圖

圖5 定位體把合及加工定位示意圖

為了防止扇形板4產生變形，卡箍5必須定位在主軸6與扇形板斜面接合面處，同時，加工過程中卡箍5不得松開，竄動卡箍5時，不能同時松開兩件卡箍5，只能逐個竄動，車床及磨床加工時將中間外圓加工滿足圖樣要求，然后將其中一個卡箍5竄動到精加工完成扇形板與主軸配合斜面，卡緊后方再竄動第二件卡箍5，加工時分別按照已加工外圓對刀，加工兩側其余外圓滿足圖樣要求。

把合左端軸端擋板2，此時加工前組裝工作完成，測量扇形板外圓尺寸，保證有加工余量，即可在車床及磨床上雙頂工件進行加工，即可完成扇形板外圓的加工。

3. 結語

實踐證明，用上述方法加工的扇形板，完全能夠滿足圖樣及使用要求，加工質量得到了實踐的檢驗，低廉的制造成本及工藝可靠性確保了制造質量及制造成本。該方法的成功應用，解決了該類型卷筒的制造難點，使公司又連續得到了多臺結構類似的產品訂單，為企業帶來了可觀的經濟效益。

[1] 周國盈.帶鋼卷取設備［M］.北京：冶金工業出版社，1982：35-41.

[2] 楊學軍. 鉸接式鉗口扇形板的加工工藝[J]. 重型機械，2014（6）：77-79.