一種用于軋輥磨床的尾座自定心卡盤設計

鄒宇聲

摘 要：本文主要討論了軋輥磨床的含義，結構及注意事項；分析了尾座自定心卡盤的制作及設計特點，工作過程和優點，望為同行提供參考。

關鍵詞：軋輥磨床；尾座自定心卡盤；設計特點；優點

中圖分類號：TG58 文獻標志碼：A

0 引言

公司的產品是生產超寬超薄的鋁箔，使用的鋁箔軋機是世界上最先進的德國阿森巴赫公司生產的2000mm軋機。在鋁箔軋制過程中，卷取機使用張力梯度控制，由于空氣被帶入會導致串層或松卷，不但限制了軋制速度的發揮，也容易產生廢品。在這種情況下，熨平輥的使用就顯得十分重要。熨平輥是壓靠在卷取鋁卷表面的一根輥，隨著鋁卷轉動。隨著帶卷直徑的不斷增大，熨平輥對料卷的壓力要均勻地壓在料卷的整個寬度上，不能一邊大、一邊小。而且由于直接和鋁卷表面接觸，熨平輥的表面精度要求也相當高。綜上所述，對軋機熨平輥磨削的精度要求相當高。目前，公司是使用德國赫克里斯公司生產的CNC軋輥磨床對熨平輥進行磨削，磨床本身的精度不存在問題，但是由于熨平輥的輥身是一根空心長軸，磨床制造商并沒有配置合適的尾架頂針或中心托架，所以要磨削出精度高的熨平輥，就要設計一種適合磨削空心長軸的工裝夾具，本文就介紹了一種自主研發的尾座自定心卡盤，該發明已經獲得了實用型專利證書。

1 軋輥磨床

1.1 含義

軋輥磨床為金屬切削機床，由彈簧基礎、床身、頭架、尾架、托架、縱橫拖板、磨頭、磨削液過濾系統、測量架及電氣數控（CNC）系統組成，分為承載系統、驅動系統、磨削系統、測量系統和控制系統5個子系統。工件由頭架、尾架和托架支撐，并由頭架驅動旋轉。數控系統根據軋輥表面母線的數學模型，控制機床作多軸復合運動，在運動過程中實現砂輪對輥面金屬的磨削。在線測量系統實時地將測量數據反饋給磨床控制系統，并由控制系統對機床出閉環控制，從而完成對工件的精密加工。

1.2 結構

1.2.1 床身

（1）工件移動式磨床的主床身是用來支撐軋輥、尾架、托架、頭架的固定及移動工作臺的導向作用。副床身是用來支撐砂輪架的，砂輪架的縱向是固定的。此類磨床多用于支撐重量小于6t的工件。

（2）砂輪架移動式磨床的主床身是用來支撐砂輪架，砂輪架的縱向在床身上做往復移動的。他的加工精度和安裝精度都很高。副床身是用來支撐軋輥、尾架、托架及頭架的固定。床身使用鑄鐵制作的，為維持床身的高精度他經過時效處理，機加工后還要刮研處理。整個床身置放在調整墊鐵上進行校正，且調整墊鐵固定在水泥基礎上。床身導軌大多采用V-P導軌形式（靜壓導軌除外），導向精度高、剛性好。此類磨床大多用于支撐重量大于6t的工件磨削。

1.2.2 頭架

用來驅動軋輥，大多采用多級皮帶傳動，以保證驅動穩定。在重型軋輥磨床上還裝有專用的啟動電機。對于小型軋輥磨床也有采用渦輪或齒輪等減速機構傳動的。頭架由電機驅動，并可無級調速。為保證軋輥的平穩轉動在撥盤上設有浮動驅動裝置，在轉動時兩個撥頭要受力均勻。

（1）尾架。尾架的作用是將軋輥在磨削過程中進行軸向定位，避免軋輥在磨削過程中發生軸向竄動。大多數尾架是由上下兩部分組成。側向可由上部微量調整使其和頭架雙頂尖的軸線與主軸軸向平行。通常尾架上裝有金剛石修整筆，用于修整砂輪。數控磨床的尾架上還裝有基準盤，用于數控測量的直徑校正。

（2）托架。托架是用來在磨削過程中支撐住軋輥的。通常支撐在軋輥的輥頸處。它分左、右托架。左、右托架及每個托架的上、下托瓦的位置是不能對調的。每個托瓦還有不同支撐直徑的托瓦供選擇。每次托瓦的調整應在起重設備的輔助下用頭架、尾架頂尖將軋輥定位后在對上、下瓦進行調整。

（3）砂輪架。它是軋輥磨床的核心，決定輥型的成型機構、影響磨削精度的主軸都集中在砂輪架上。砂輪架通常由以下部分組成：架體、主軸、砂輪動平衡裝置、橫進給機構、中凸（凹）成型機構、砂輪進刀（退刀）機構、斷電保護機構等。

2 自定心卡盤

2.1 含義

自定心卡盤（self-centering chuck），是卡爪可徑向同心移動使工件自動定心的卡盤。

2.2 尾座自定心卡盤的制作

尾座自定心卡盤由三抓卡盤、卡盤聯接體、軸承組和帶莫氏5號錐度的芯軸等部分組成，其中芯軸由軸頭端、軸承位、螺紋處和錐體組成。將深溝球軸承6211RZ、隔環、圓錐滾子軸承skf2206G依次通過順序裝入卡盤聯接體中，用螺栓M6×20將壓蓋與卡盤聯接體緊固在一起。隨后將芯軸從卡盤聯接體有螺紋孔的一端插入，再用圓螺母將芯軸固定在卡盤聯接體上，由此組成一個可以旋轉的帶莫氏5號錐度的自定心卡盤聯接體。將鉆好沉頭孔的三抓卡盤通過螺栓M8×60固定在帶莫氏5號錐度的卡盤聯接體端面臺階上，由此組合一個帶莫氏5號錐度的自定心車床尾座卡盤。

2.3 設計特點

（1）選用的是125的三爪卡盤，卡盤聯接體的加工尤為重要，同卡盤和端蓋聯接的端面，內孔端面必須都是加工面，保證同心，垂直。 這整套裝置同莫氏5號錐度的心軸配合在一起，一方面是為了適合本企業加工件的內孔直徑，另一方面整體直徑的大小也能保持整個部件的整體剛性，保證適應機加工時大切削量的操作。

（2）心軸1的徑向跳動主要由深溝球軸承6211RZ來限定。軸承靠壓蓋3來壓緊。如果壓蓋不能有效的預緊，會直接導致心軸的徑向跳動超差。所以，設計中不單單靠圓螺母2背緊壓蓋，更關鍵的是使用8個M6×20的螺栓鎖緊壓蓋。使心軸與卡盤的中心線同軸度在加工過程中保持一致。深溝球軸承本身也會保證一定的定心精度。

（3）心軸所承受的軸向力主要由圓錐滾子軸承所承受。它與深溝球軸承之間由隔環隔開，外圈靠壓蓋壓緊，使軸承外圈定位，防止心軸在受力時軸向竄動，而軸向力本身則由圓錐滾子軸承來承擔，既保證了心軸在裝夾和車、磨時的剛度，也保證車、磨時心軸轉動自如。

3 工作過程

利用與尾座匹配的莫氏5號錐度的錐柄將卡盤直接裝于尾座上，使用三爪自定心卡盤，無須找正，用三爪夾緊工件即可。由于磨床尾座原先使用的是活頂尖，采用液壓鎖緊，裝夾時液壓鎖將頂尖抱死，磨削時液壓鎖打開，頂尖轉動。使用自主設計的三爪卡盤時，由于卡盤本身轉動，就必須在磨削時將液壓鎖打開，使尾座的轉動部分鎖死，工件的自由轉動由自定心卡盤實現。通過修改磨床的程序，開發出了磨削空心熨平輥的模式，操作手操作時，只需將模式進行切換，就可以使用三爪自定心卡盤進行熨平輥的磨削了。

4 尾座自定心卡盤的優點

（1）支撐卡盤的錐柄是與尾座相匹配的莫氏5號錐度，其制作簡單，安裝方便，可廣泛地用于車、磨床上薄壁件、細長件、空心長軸件的加工。

（2）尾座用三爪自定心卡盤，突破了細長工件要兩端找正的弊端，提高了工作效率。

（3）三爪卡盤可用車床替下的部件，錐柄可用廢舊鉆頭的錐柄。這樣，既充分利用了資源，又達到了節能減排的目的。

（4）對于一些薄壁件、細長軸件，可避免執行使用固定架的傳統加工工藝，在提高工作效率的同時，也能夠保證加工的精度。在加工薄壁件外圓時，該裝置還能有效防止工件發顫。

（5）該裝置可廣泛地適用于薄壁件，細長軸件，空心軸件在兩端裝夾的情況下完成車、磨外圓的工藝。

結語

該尾座自定心卡盤打破了本企業現有磨床傳統的“一夾一頂”的工作模式，將其擴展到“兩端裝夾”，擴大了企業現有磨床的加工范圍，使其從傳統的軋輥磨床升級為多用途磨床，為磨床的進一步改造、創新提供了新思路。

參考文獻

[1]葉保衛.改進用于加工石墨電極的三爪卡盤[J].設備管理與維修，2008（1）：57.