帶鋼卷取機(jī)卷筒扇形板的加工

■ 中冶陜壓重工設(shè)備有限公司 （陜西富平 711711）

楊學(xué)軍

在冶金設(shè)備制造領(lǐng)域，開卷機(jī)、卷取機(jī)卷筒作為板（帶）材軋制及后處理生產(chǎn)線的核心設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大，因此卷筒的制造能力一直是衡量企業(yè)制造能力的一把標(biāo)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(guān)鍵因素。

卷筒作為卷取類設(shè)備的關(guān)鍵部件，是冶金設(shè)備制造行業(yè)中公認(rèn)的結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、制造難度最大以及制造周期最長(zhǎng)的設(shè)備，也是技術(shù)附加值最高的產(chǎn)品。目前，扇形板外圓有用數(shù)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(shù)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(diǎn)。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(wěn)定，容易產(chǎn)生加工誤差。因此扇形板外圓的加工成為機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難點(diǎn)。

1. 加工難點(diǎn)分析

圖1所示為棱錐軸式卷筒結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理是通過心軸在軸套中的軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)扇形板的徑向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，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(nèi)側(cè)斜面的相對(duì)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(jié)構(gòu)

2. 工藝實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過分析研究，決定在扇形板加工時(shí)，先在數(shù)控銑床上通過角銑頭搬角度，通過編程實(shí)現(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)中扇形板制造過程中，由于扇形板與主軸定位不可靠而產(chǎn)生4件扇形板外圓尺寸超差，無(wú)法保證裝配精度的問題，同時(shí)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，分合面留有10mm間隙，該墊板內(nèi)側(cè)有6個(gè)螺紋孔，用于和拉板13連接，外側(cè)有4組螺紋孔，用于聯(lián)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(gè)把合光孔，在使用中與墊板8用拉緊螺桿11進(jìn)行把合；軸端擋板2上沿圓周均布8個(gè)把合光孔，在使用中與扇形板4用螺栓3進(jìn)行把合；卡箍5上沿徑向均布4個(gè)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(dòng)；為了防止扇形板與拉板13把合時(shí)變形，在扇形板端面槽內(nèi)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(gè)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(cè)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(duì)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(nèi)，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(cè)面就形成扇形板加工時(shí)的長(zhǎng)度方向定位面，用平板復(fù)檢，要求該面平面度0.05mm以內(nèi)。

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(cè)，接合面周邊0.05mm塞尺不入，方可把合，防止產(chǎn)生變形。

圖2 利用專用工裝組圓加工扇形板外圓結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 定位體結(jié)構(gòu)圖

圖4 墊板結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(shí)，加工過程中卡箍5不得松開，竄動(dòng)卡箍5時(shí)，不能同時(shí)松開兩件卡箍5，只能逐個(gè)竄動(dòng)，車床及磨床加工時(shí)將中間外圓加工滿足圖樣要求，然后將其中一個(gè)卡箍5竄動(dòng)到精加工完成扇形板與主軸配合斜面，卡緊后方再竄動(dòng)第二件卡箍5，加工時(shí)分別按照已加工外圓對(duì)刀，加工兩側(cè)其余外圓滿足圖樣要求。

把合左端軸端擋板2，此時(shí)加工前組裝工作完成，測(cè)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(jìn)行加工，即可完成扇形板外圓的加工。

3. 結(jié)語(yǔ)

實(shí)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(zhì)量得到了實(shí)踐的檢驗(yàn)，低廉的制造成本及工藝可靠性確保了制造質(zhì)量及制造成本。該方法的成功應(yīng)用，解決了該類型卷筒的制造難點(diǎn)，使公司又連續(xù)得到了多臺(tái)結(jié)構(gòu)類似的產(chǎn)品訂單，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 周國(guó)盈.帶鋼卷取設(shè)備［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1982：35-41.

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