一种高速卷绕头中高速旋转“槽辊”的生产制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高速卷绕头中高速旋转“槽辊”的生产制造工艺，包括以下步骤：原材料正火，粗车外径及各台阶，半成品调质，精车外径各台阶，粗磨外径，工艺销钉定位孔加工，粗铣往复V型槽，精加工前去应力，半精磨外径，精铣往复V型槽，铣键槽，精磨外径及各台阶，抛光处理，表面防锈处理，动平衡。
【专利说明】一种高速卷绕头中高速旋转"槽辊"的生产制造工艺
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种锦纶纺丝机械设备中的高速卷绕头部件的生产制造工艺，特别涉 及一种高速卷绕头中高速旋转"槽辊"的生产制造工艺。
【背景技术】：
[0002] 卷绕头是锦纶纺丝系统中的关键设备，丝束通过卷绕头的高速旋转和精密控制最 终卷装成丝饼。只有卷装成丝饼之后才能用于后道的使用，而卷装丝饼的质量是评判这台 卷绕头设备优劣的标准。
[0003] 卷绕头长期处于高速运转状态，正常卷绕速度在4500?5000m/min之间，最高机 械速度要求达到5500m/min，由此保证卷绕过程中的可靠性与稳定性非常重要。
[0004] 卷绕头在运转过程中必须满足高负载且运转无振动，高速连续运转低故障率，自 动高速切换成功率95% )等要求，所以必须保证高速旋转部件的制造尺寸高精度、高同 心度、低偏差和尺寸重复性和尺寸一致性。
[0005] 卷绕头的核心在于"卡盘轴光套和黑套"、"压辊"、"槽棍"三大旋转部件。
[0006] 其中所述槽辊是一种长度为1200 - 2000mm，直径为Φ60 - 70mm，外形为附图1所 示的细长轴。
【发明内容】
：
[0007] 本发明提供高速卷绕头设备中高速旋转部件槽辊的生产制造工艺，所述槽辊是一 种"长度为1400 - 2000mm，直径为Φ60 - Φ70πιπι"外形为附图1所示的细长轴。
[0008] 本发明所述的槽辊制造工艺，包括如下步骤：
[0009] 1，原材料正火
[0010] 2,粗车外径及各台阶
[0011] 3,半成品调质
[0012] 4,精车外径及各台阶
[0013] 5,粗磨外径
[0014] 6,工艺销钉定位孔加工
[0015] 7,粗铣往复V型槽
[0016] 8,精加工前去应力
[0017] 9,半精磨外径
[0018] 10,精铣往复V型槽
[0019] 11，铣键槽
[0020] 12,精磨外径
[0021] 13,抛光处理
[0022] 14,整体表面防锈处理
[0023] 15,动平衡
[0024] 本发明所述制造步骤及工艺要求如下：
[0025] 步骤1，原材料正火：热处理温度850-870°C，要求材料最终硬度在HB179-229范围 内；
[0026] 步骤2,粗车外径及各台阶：要求两端面车平，通长外径直线度彡0. Imm ;
[0027] 步骤3,半成品调质：淬火温度840-860°C，回火温度600_640°C，要求零部件的硬 度控制在HB250-280范围内，通长外径直线度< Imm ;
[0028] 步骤4,精车外径及各台阶：要求通长外径直线度< 0.03mm，与两端台阶同轴度 < 0. 03mm ;
[0029] 步骤5,粗磨外径：要求通长外径直线度彡(λ 01mm，与两端台阶同轴度彡(λ 03mm ;
[0030] 步骤6,工艺销钉定位孔加工：确保粗、精铣二次装夹的定位精度。
[0031] 步骤7,粗铣往复V型槽：以数控机床四轴联动的方式加工此道工序。首先以定位 销钉控制装夹位置，保证精铣时X轴、Z轴、圆周A轴方向仍以此点为起点；然后以大外径和 右端面为基准对刀，零件主轴A轴旋转、刀具主轴C轴旋转、X轴进给、Z轴进给四轴联动的 方式保证往复V型槽的宽度、深度及位置度。
[0032] 步骤8,精加工前去应力：温度控制在400-500°C范围内，保温2-4小时，空气冷却， 要求通长外径直线度< 0. 15_。
[0033] 步骤9,半精磨外径：要求通长外径直线度< 0.01mm，与两端轴头同轴度 < 0. 03mm ;
[0034] 步骤10,精铣往复V型槽：要求V型槽角度±3 S往复V型槽拐点位置加深 0. 15 - 0. 2mm，交叉点保留尖角圆滑过渡，往复V型槽两侧壁粗糙度RaO. 4 - 0. 8范围内；
[0035] 步骤11，铣键槽：要求键槽位置度±0. 1mm，键槽对称度彡0· Olmm ;
[0036] 步骤12,精磨外径：要求通长外径直线度彡0· 01mm，圆度彡0· 01mm，圆柱度圆度 彡0. 01mm，粗糙度RaO. 4 - 0. 8,与两端轴头同轴度彡0. Olmm ;
[0037] 步骤13,抛光处理：将通长外径和外径上往复V型槽两侧壁进行抛光处理，要求往 复V型槽侧壁和通长外径粗糙度< RaO. 4 ;
[0038] 步骤14,整体表面防锈处理：要求镀层均匀；
[0039] 步骤15,动平衡：低速消除不平衡量，高速校验平衡，要求Mr彡3gmm。
[0040] 按照本发明生产制造工艺，最终完成槽辊的各项技术参数如下：
[0041] 槽棍外径：Φ 60 - 70mm
[0042] 槽辊长度：1200 - 2000mm
[0043] 丝饼宽度：70 - 150mm
[0044] 通长外径直线度：0 - 0. Olmm
[0045] 通长外径圆柱度：0 - 0· Olmm
[0046] 通长外径圆度：0 - 0· Olmm
[0047] 两端轴头与通长外径外径同轴度：0 - 0. Olmm
[0048] 表面镀层硬度：HV彡500
[0049] 通长外径与V型槽两侧壁粗糙度：Ra彡0. 4
[0050] 正常运转速度：6000 - 8000r/min
[0051] 动平衡：Mr 彡 3gmm
[0052] 本发明的优点在于：
[0053] 本发明能更好地保证外径各台阶的同轴度要求，全方面提高了槽辊的动平衡基 础，最大程度地降低了卷绕头在工艺正常运转4500?5000m/min下的整机震动；本发明通 过正火、调质、去应力三道热处理，更好的消除零件在制造过程中的产生的应力，从而减小 卷绕头在高速运转过程中由于零部件应力释放发生变形的几率。综合上述两点，使卷绕头 最高机械速度可达5500m/min，且能保证持续稳定的生产。
[0054] 本发明的意外之处在于：
[0055] 本发明工艺将槽辊往复V型槽的成型过程由步骤6工艺销钉定位孔加工、步骤7 粗铣、步骤8去应力、步骤9半精磨、步骤10精铣五道工序编排而成。其中由于在步骤7粗 铣切削量大，产生的应力也大，为此安排步骤8热处理工序，将步骤7粗铣产生的应力完全 释放，而步骤10精铣时加工余量已很小，加工产生的应力虽可以忽略不计，但也正由于步 骤10的加工余量偏小，为本发明增加了加工难度，极易出现步骤7粗铣与步骤10精铣发生 错位，造成步骤10精铣时出现V型槽单边切削，产生废品。而本发明步骤6加工的工艺销 钉定位孔则可完全避免这种现象发生，保证槽辊V槽高效衔接，完成高精度的加工，减小成 品内部存在的内应力，保证卷绕头更加高速平稳的运转。
【专利附图】
【附图说明】：
[0056] 图1，槽辊
【具体实施方式】：
[0057] 以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。
[0058] 实施例：长1595mm X外径C>64mm X往复动程90mm的槽棍加工。
[0059] 步骤1，原材料正火：正火温度860°C，硬度HB212 ;
[0060] 步骤2,粗车外径及各台阶：要求两端面见车平，通长外径直线度0. 05mm ;
[0061] 步骤3,半成品调质：淬火温度850°C，回火温度640°C，调质后硬度HB252,外径直 线度0. 4mm ;
[0062] 步骤4,精车外径及各台阶：加工通长外径留磨量0. 5mm，通长外径直线度0. Olmm, 与两端台阶同轴度〇· Olmm ;
[0063] 步骤5,粗磨外径：通长外径直线度0· Olmm,与两端台阶同轴度0· Olmm ;
[0064] 步骤6,工艺销钉定位孔加工：在左端外径上加工工艺定位孔，安装定位销钉，过 盈配合0. 03mm ;
[0065] 步骤7,粗铣往复V型槽：以工艺销钉孔定位，装夹特殊铣刀，设定刀具转速 10000r/min，外径对刀，依次加工通长外径上12个往复V型槽；
[0066] 步骤8,精加工前去应力：温度450°C，然后保温3小时，空气冷却，外径直线度 0. 15mm ；
[0067] 步骤9,半精磨外径：通长外径直线度0. 01mm，与两端轴头同轴度0. Olmm ;
[0068] 步骤10,精铣往复V型槽：V型槽角度+2 '，往复V型槽拐点位置加深0. 15mm，交 叉点保留尖角圆滑过渡，往复V型槽两侧壁粗糙度RaO. 5 ;
[0069] 步骤11，铣键槽：铣左端外径上的键槽，键槽位置度+0.05mm，键槽对称度 0. 008mm ；
[0070] 步骤12,精磨外径各台阶：通长外径直线度0.01mm，圆度0.01mm，圆柱度圆度 0. 01mm，粗糙度RaO. 5,与两端轴头同轴度0. Olmm ;
[0071] 步骤13,抛光处理：通长外径和12个往复V型槽侧壁抛光，粗糙度RaO. 4 ;
[0072] 步骤14,表面防锈处理：镀层均匀；
[0073] 步骤15 :动平衡。1500r/min通过去除材料，消除不平衡量，9000r/min校验平衡 Mr = 2gmm〇
[0074] 现有技术生产的槽辊在使用过程中经常出现以下状况：
[0075] 卷绕头运转一段时间后，槽辊震动大，造成卷绕头运转很不稳定。
[0076] 原因分析：此现象造成的最大因素就是槽辊内部存在的内应力较大，卷绕头生产 过程中，槽辊一直处于高速旋转状态，逐渐将内部应力释放，产生弯曲变形，从而产生振动， 造成卷绕头运转不稳定。
[0077] 本发明工艺制造槽辊完全可解决以上问题。
[0078] 对比实例：卷绕机运转3个月后，本发明制造槽辊外径跳动与现有技术制造的槽 棍外径跳动对比表：（单位：mm)
【权利要求】
1. 一种槽辊的生产制造工艺，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，原材料正火 步骤2,粗车外径及各台阶 步骤3,半成品调质 步骤4,精车外径各台阶 步骤5,粗磨外径 步骤6,工艺销钉定位孔加工 步骤7,粗铣往复V型槽 步骤8,精加工前去应力 步骤9,半精磨外径 步骤10,精铣往复V型槽 步骤11，铣键槽 步骤12,精磨外径及各台阶 步骤13,抛光处理 步骤14,表面防锈处理 步骤15,动平衡。
2. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤1原材料正火，热处理温度 850-870°C，要求材料最终硬度在HB179-229范围内。
3. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤2粗车外径及各台阶，要求 两端面车平，通长外径直线度< 〇. 1_。
4. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤3半成品调质，吊装调质，淬 火温度840-860°C，回火温度600-640°C，要求零部件的硬度控制在HB250-280范围内，通长 外径直线度< 1mm。
5. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤4精车外径及各台阶，要求 通长外径直线度< 〇. 〇3mm，与两端台阶同轴度< 0. 03mm。
6. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤5粗磨外径，要求通长外径 直线度<〇· 〇lmm，与两端台阶同轴度<〇· 〇3mm。
7. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤6工艺销钉定位孔加工，确 保粗、精铣二次装夹的定位精度。
8. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤7粗铣往复V型槽，先以定 位销钉控制装夹位置，保证精铣时X轴、Z轴、圆周A轴方向仍以此点为起点；然后以大外径 和右端面为基准对刀，零件主轴A轴旋转、刀具主轴C轴旋转、X轴进给、Z轴进给四轴联动 的方式保证往复V型槽的宽度、深度及位置度。
9. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤8精加工前去应力，温度控 制在400-500°C范围内，保温2-4小时，空气冷却，要求通长外径直线度彡0. 15mm。
10. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤9半精磨外径，要求通长外 径直线度< 0. 01mm，与两端轴头同轴度< 0. 03mm。
11. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤10精铣往复V型槽，要求 V型槽角度±3'，往复V型槽拐点位置加深0. 15 - 0. 2_，交叉点保留尖角圆滑过渡，往复 V型槽两侧壁粗糙度RaO. 4 - 0. 8范围内。
12. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤11，铣键槽，要求键槽位置 度±0. 1_，键槽对称度彡0. 01_。
13. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤12精磨外径及各台阶，要 求通长外径直线度彡0. 01mm，圆度彡0. 01mm，圆柱度圆度彡0. 01mm，粗糙度RaO. 4 -0. 8,与 两端轴头同轴度彡〇· 01mm。
14. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤13抛光处理，将通长 外径和外径上往复V型槽两侧壁进行抛光处理，要求往复V型槽侧壁和通长外径粗糙度 ^ RaO. 4〇
15. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤14整体表面防锈处理，要 求镀层均匀。
16. 根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，其中步骤15动平衡，1000 - 3000r/ min去重的方式消除不平衡量，8000 - 12000r/min校验平衡，要求Mr < 3gmm。
【文档编号】B23P15/00GK104227353SQ201410455419
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】吴清华, 王光伟 申请人:北京三联虹普新合纤技术服务股份有限公司