雙砂輪車軸磨削裝置設計

張斌斌　馬成穩(wěn)　楊繼珍

(天水星火機床有限責任公司技術(shù)中心，甘肅 天水 741024)

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雙砂輪車軸磨削裝置設計

張斌斌馬成穩(wěn)楊繼珍

(天水星火機床有限責任公司技術(shù)中心，甘肅 天水 741024)

該裝置用于磨削車軸。車軸包括相背的第一端面、第二端面及一個圓柱狀側(cè)面。雙砂輪車軸磨削裝置包括撥盤、用于支承車軸的第一頂尖及第二頂尖、第一砂輪、第二砂輪及至少一個減震裝置。車軸穿過至少一個減震裝置且位于減震元件間并能夠在減震裝置內(nèi)轉(zhuǎn)動。減震元件可以防止車軸沿徑向振動，防止砂輪加工的區(qū)域產(chǎn)生表面局部的振紋，從而提高加工精度。

雙砂輪；車軸；磨削

(Tianshui SPARK Machine Tool Co., Ltd., Tianshui 741024, CHN)

隨著交通工具的高速發(fā)展，高鐵已經(jīng)成為人們出行的重要工具之一。其中動車組車軸的加工精度直接影響高鐵的安全運營，目前普遍借助于雙砂輪架數(shù)控車軸磨床加工車軸，該機床采用前置固定工作臺，由兩砂輪架縱、橫移動實現(xiàn)工件磨削的總體布局。砂輪架主軸由靜壓軸承支撐；砂輪架橫進給采用直線導軌；砂輪架縱向進給采用開式的靜壓導軌；工件由專用中間傳動裝置驅(qū)動；機床配置自動測量儀和軸向定位量儀等專用部件。專門用于高速列車車軸、載重卡車車橋，機車車軸的各軸頸外圓、圓弧及端面的磨削。因其所用的砂輪寬度達到300 mm，磨削力大不說，尤其在一次裝夾中，對車軸和橋殼軸頭的兩端要利用兩個砂輪架同時進行磨削，更增加了機床設計和制造難度，因此成為國內(nèi)磨床行業(yè)一個多年沒有攻克的技術(shù)難題。目前，國內(nèi)廠家大多依賴少數(shù)進口設備加工高速列車車軸、載重卡車車橋橋殼。

1　車軸磨削的現(xiàn)狀

通常車軸工件兩端需要通過磨削裝置進行磨削加工，磨削裝置通常包括一臺驅(qū)動電動機、安裝驅(qū)動電動機一端并由驅(qū)動電動機帶動轉(zhuǎn)動的頂尖、支承車軸工件另一端面的頂尖、以及兩個同時磨削車軸工件兩端的左右砂輪。然而磨削過程中，由于左右砂輪同時高速旋轉(zhuǎn)、以及車軸工件以與砂輪相反的方向旋轉(zhuǎn)，在左右砂輪同時分別對車軸工件兩端進行磨削時，工件會沿徑向產(chǎn)生切削抗力，切削抗力激振工件，振動導致的結(jié)果是被兩砂輪加工的區(qū)域會產(chǎn)生表面局部的振紋，影響車軸表面粗糙度。

2　雙砂輪車軸磨削裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理

雙砂輪車軸磨削裝置100(如圖1)，用于磨削車軸200，車軸200為圓柱狀并具有一中心軸AA，車軸200包括相背的第一端面201、第二端面202及一個圓柱狀側(cè)面203。雙砂輪車軸磨削裝置100包括驅(qū)動電動機、安裝于驅(qū)動電動機一端并由驅(qū)動電動機帶動轉(zhuǎn)動的撥盤10、用于夾持車軸的第一頂尖20及第二頂尖30、第一砂輪40、第二砂輪50及減震裝置60；第一頂尖20固定設置于撥盤10內(nèi)并由撥盤10帶動車軸200轉(zhuǎn)動，第一頂尖20及第二頂尖30分別抵靠于所述車軸200的第一端面201及第二端面202；第一砂輪40及第二砂輪50分別用于磨削所述側(cè)面203的兩端(即所述側(cè)面203靠近第一端面201及第二端面202的位置)；減震裝置60內(nèi)設有位于車軸200外且與車軸200接觸的減震元件61，車軸200穿過減震裝置60且位于減震元件61間并能夠在減震裝置60內(nèi)轉(zhuǎn)動。

減震裝置60(如圖2)位于車軸200的中部位置，減震裝置60包括一個底座62、一個支撐減震裝置的體63，減震元件61為軸承，如圖2。該軸承套于車軸200的中部并與車軸200的側(cè)面203中部接觸，且車軸200可以在該軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動。在其他實施方式中，減震元件61為柱狀滾子或球形滾珠并位于支撐體63的內(nèi)側(cè)壁與車軸200的側(cè)面203之間并與車軸200的側(cè)面接觸。在其他實施方式中，減震元件還可以是海綿、橡膠等柔性材料。

第一頂尖20及第二頂尖30均由金屬制成且大致為錐形，其中第二頂尖30安裝在一支撐架上(圖未示)并能夠在該支撐架上轉(zhuǎn)動。頂尖孔204(圖3所示)的中心軸與車軸200的中心軸AA同軸，兩頂20和30尖支撐車軸200。

磨削時，由驅(qū)動電動機帶動撥盤10轉(zhuǎn)動，撥盤10通過第一頂尖20帶動車軸200轉(zhuǎn)動，第二頂尖30隨車軸200轉(zhuǎn)動，第一砂輪40及第二砂輪50分別由相應的電動機帶動高速轉(zhuǎn)動，然后磨削車軸的兩端。減震裝置內(nèi)設有位于車軸外且與車軸接觸的減震元件，如此，第一砂輪及第二砂輪分別用于磨削所述車軸工件側(cè)面及兩端時，可以防止車軸沿徑向振動，防止砂輪加工的區(qū)域會產(chǎn)生表面局部的振紋，從而提高加工精度。

如圖3所示，雙砂輪車軸磨削裝置還包括設置于撥盤內(nèi)的銷釘70，第一端面還開設有多個供銷釘70插入的均勻分布的錐銷孔205。銷孔205為錐孔，銷釘70包括銷釘頭部71及錐端72，通過錐銷端72插入錐孔205。可使撥盤帶動車軸轉(zhuǎn)動時接觸緊密，轉(zhuǎn)動過程中沒有間隙，減小車軸本身的晃動量，并且便于裝卸工件(車軸)。

3　結(jié)語

通過以上裝置的應用，對解決車軸頸產(chǎn)生波紋問題有良好的效果，能明顯改善車軸軸頸表面的粗糙度，而且成本比較低，結(jié)構(gòu)簡單，實用性強。

[1]本公司車軸磨床產(chǎn)品圖紙.

[2]《機床設計手冊》組.機床設計手冊(3)[M].北京：機械工業(yè)出版社,1997.

[3]戴曙.金屬切削機床[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

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Design of double wheel axle grinding device

ZHANG Binbin, MA Chengwen, YANG Jizhen

The device is used for grinding the axle. Axle includes the first end and second end face and a cylindrical side which is reverse. Double wheel axle grinding device includes dial, first and second center used for supporting axle, first grinding wheel, the second grinding wheel and at least one damping device. Axle is located between the suspension components through the at least one damping device and can be moved within the shock absorbing device. Axle damping element can prevent the radial vibration, prevent partial surface vibration grain in grinding wheel processing area, to improve the machining accuracy.

double wheel; axle; grinding

TH123

B

張斌斌，男，1980年生，研究方向為機械設計。

(編輯孫德茂)(2015-08-18)

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