专利名称：轧辊孔型外圆磨削法及轧辊孔型磨床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷轧管机轧辊孔型的金属切削加工方法及使用该加工方法而专门设计的机床，轧辊孔型外圆磨削法及轧辊孔型磨床。
近三十年，随着冷轧管材应用领域不断扩大及需求量与日俱增，世界先进工业国都竞相研究冷轧管材的加工工艺及加工设备，根据现有的冷轧管材的轧制原理，轧辊的孔型分为变断面环孔型和等径环孔型二大类，因变断面环孔型的轧辊在金属管冷轧加工时，一次轧制的直径及壁厚的减少量均比等径环孔型的轧辊大得多，从而具有较高的生产率，较低成本的优点，因此变断面环孔型被广泛应用作为轧辊的孔型。
目前，国内外对变断面环孔型轧辊均采用内圆磨削法，即用小砂轮、高转速磨削或采用属于内圆磨削范畴的镗磨法。
如我国沈阳中捷友谊厂生产的仿苏样机改进的064专用镗床，065专用磨床及该厂自行研制的070专用镗床，071专用磨床，其工作原理均为内圆磨削法，机床结构复杂、价格高、而加工产品精度、光洁度也不理想，人工抛光工作量大，而且还只能加工出半圆孔型断面。
西德KB-47孔型加工机床与国内现有的机床相比，效率高、粗、精加工合二为一，它是以精镗代磨，加工原理也类似内圆磨削法。但加工的轧、辊硬度受到限制，只能加工硬度Rc56以下的轧辊，而机床电控部分复杂，价格昂贵，刀具质量要求高，维修较困难。
现国际上冷轧管机权威制造商，德国曼内斯曼公司的Becker公司研制的5轴同时控制的计算机数字控制变断面轧辊孔型磨床，应用数控技术使砂轮实现5座标运动。但其结构复杂需与计算机配套使用，对每种规格的轧辊还需配上专用软件，磨床价格昂贵、轧辊制造成本高。
本发明的目的在于提供一种轧辊孔型外圆磨削法及轧辊孔型磨床，用此加工方法及磨床生产出的轧辊，其质量与数控磨床加工的质量完全相同，但所使用的加工磨床的价格仅为Becker公司磨床的1/7，而机床维护保养方便，并填补国内加工变断面环孔型轧辊磨床的空白。
本发明是这样实现的A.砂轮以n转/分速度转动，在轧辊上磨出凹槽。B.砂轮以n转/分速度转动，轧辊以S2速度转动，在轧辊上磨削出环凹槽。C.砂轮以n转/分，轧辊以S2速度转动，同时轧辊绕中心点O作角速度ω往复摆动，在轧辊上磨削出半径为R的等径环孔型。
D.砂轮以n转/分速度转动，轧辊以S2速度转动并绕中心点O作角速度ω往复摆动，同时再给砂轮一个S1径向进给运动，轧辊就磨削出变断面环孔型。只要控制砂轮的S1，轧辊的S2的运动规律，并保证轧辊孔型的中心O与轧辊底径的距离h符合半径R的变化规律，即可加工出所需要的变断面环孔型轧辊。
轧辊孔型磨床由固定在床身上的工作台、变速箱、主辅电机、通用附件、手柄、砂轮进给机构、轧辊进给机构组成，工作台上安装有轧辊的头架装置与固定在床身上的自动进给控制器构成轧辊进给机构，还包括从变速箱输出动力的四连杆传动机构构成工作台摆动机构。
图1.本发明的加工过程示意图。
图2.轧辊变断面环孔型示意图。
图3.轧辊孔型磨床结构示意图。
图4.图3的俯视图。
图5.图3的A向视图。
图6.砂轮进给机构示意图。
图7.工作台结构示意图。
图8.头架装置结构示意图。
图9.轧辊进给机构结构示意图。
图10.传动原理图。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述润滑构件，冷却构件与现有技术一样为通用构件(11)，变速箱也为现有技术其上有三联齿轮(34)，齿轮付、蜗轮付及多根齿轮轴组成。
工作台(4)为一侧边有燕尾槽导轨的圆盘形，燕尾槽导轨中间有与丝杆连接的手柄(13)。
主电机(9)经皮带与安装有砂轮(6)的磨头(10)连接。变速箱(8)中齿轮轴X上固定凸轮(20)与丝杆(21)的顶端接触，丝杆(21)通过齿轮系(22)与手柄(12)连接成一体，丝杆(21)与固定在磨头(10)底座底部的半螺母(19)啮合构成砂轮进给机构。
变速箱(8)中齿轮轴Ⅳ上固定与连杆(5)连接的曲柄轮(7)，连杆(5)另端连接固定在齿轮轴Ⅴ上的摇杆(35)，齿轮轴Ⅴ端的锥齿(16)与用螺栓固定在床身(2)上的平台座(18)底部齿轮轴Ⅵ端水平放置的锥齿(17)啮合，工作台(4)支承在中间套有径向滚动轴承的齿轮轴Ⅵ和上端面有大型平面轴承的平台座(18)上构成工作台摆动机构。
撞块(31)顶面是圆锥面或三角形斜面，其下部是带有螺纹或环槽的轴。用紧定螺钉固定在垫块(32)上，垫块(32)用螺栓固定在床身(2)上构成自动进给控制器(3)。
固定有带手柄(14)的离合器(26)、蜗轮(27)的主轴(24)固定在头架体(25)上，固定有棘轮(29)的蜗杆(28)与蜗轮(27)啮合，并与手柄(15)连接，棘爪(30)固定在头架体(25)底部，上端与棘轮(29)拔动连接，下端与撞块(31)滑动接触，工件轧辊用芯轴(23)固定在头架体(25)上主轴(24)端的锥孔内，头架体(25)利用其底部的燕尾槽导轨固定在工作台(4)上构成头架装置(1)。由头架装置(1)与自动进给控制器(3)构成轧辊进给机构。
手柄(13)用于调整轧辊孔型中心与工作台摆动中心使其重合。
使用时，主电机(9)经皮带带动装在磨头(10)上的砂轮(6)作转速为n转/分的转动，完成图1中A的加工，在轧辊上磨出凹槽。
轧辊进给运动S2有手动、自动进给二种，自动进给由自动进给控制器(3)与头架装置(1)及工作台(4)一起摆动时实现。当棘爪(30)接触到撞块(31)，使棘爪(30)提升到一定高度，棘轮(29)根据需要由棘爪(30)拔动一定齿数，并带动其上的蜗杆(28)、蜗轮(27)转动，这时转动手柄(14)使离合器(26)与蜗轮(27)啮合，棘轮(29)的间隙转动经蜗轮付减速传给主轴(24)带动轧辊转动，从而完成轧辊圆周方向S2的自动进给运动。即完成图1中B的加工磨出环凹槽。
若要手动使轧辊圆周进给运动，这时可调节自动进给控制器(3)上的紧定螺钉，使撞块(31)高度下降，脱开与棘爪(30)的接触，再用紧定螺钉将撞块(31)锁紧。这时转动手柄(15)，使蜗杆(28)带动蜗轮(27)转动，同时转动手柄(14)使离合器(28)与蜗轮(27)啮合，将运动传递到主轴(24)，带动轧辊转动，使其完成轧辊圆周方向S2的手动进给运动。即完成图1中B的加工磨出环凹槽。
再使轧辊绕半径为R的中心O作角速度为ω的0～170°往复摇摆，辅电机(33)转动，通过蜗轮付，齿轮传递到齿轮轴Ⅳ上的曲柄轮(7)，再经连杆(5)，摇杆(35)及齿轮轴Ⅴ上的锥齿(16)与齿轮轴Ⅵ上水平安装的锥齿(17)啮合，带动工作台(4)作正反往复摆动，使轧辊完成以角速度为ω的摆动。即完成图1中C的加工，磨出R环孔型，这时工作台(4)的摆动中心与轧辊孔型的中心O要重合。中心点O位于轧辊外圆周母线上，并与轧辊两侧面距离相等。
砂轮(6)的进给运动S1有自动、手动进给二种，若要自动使辅电机(33)转动，经变速箱(8)传动使齿轮轴Ⅳ上的三联齿轮(34)将运动传到齿轮轴Ⅶ，再经齿轮付，两对蜗轮付传递到装在齿轮轴Ⅹ上的凸轮(20)，使其推动丝杆(21)作轴向移动，与丝杆(21)啮合的半螺母(19)带动磨头(10)上的砂轮(6)完成S1的自动进给运动。即完成图1中D的加工，磨出变断面环孔型。
若要砂轮(6)手动进给，这时使三联齿轮(34)处于空挡位置，凸轮(20)停止运动。转动手柄(12)经齿轮减速后再使齿轮系(22)带动丝杆(21)转动，此时丝杆(21)不能轴向移动，与丝杆(21)啮合的半螺母(19)带动磨头(10)上的砂轮(6)完成S1的手动进给运动。即完成图1中D的加工，磨出变断面环孔型。
现举一加工实例，参照图2。
a.在340～40°范围内是等径孔型，这时轧辊转动，而砂轮不进给。
b.在40～54°范围内轧辊每转动20′即手柄(15)上的刻度盘转过1格，砂轮进给手柄(12)的刻度盘上转过4～5格。
c.在54～195°范围内分为7段，每段内轧辊转转动20′，砂轮进给手柄(12)的刻度盘上分别转动6～12格。
d.在195～270°范围内分为2段，每段内轧辊转动20′，砂轮进给手柄(12)的刻度盘上分别转动22～5格。
e.在270～310°范围内是等径孔型。这时轧辊转动，而砂轮不进给，在310～340°范围内不加工。
用上述的磨床及加工方法使工件轧辊和砂轮分别完成摆动，圆周运动及不同深度h的直线进给从而加工出如图2所示变断面环孔型的轧辊，其中Rmin为最小半径，Rmax为最大半径。
本发明与现有技术相比采用轧辊往复摇摆式外圆磨削法并根据此加工方法而专门设计的轧辊孔型磨床，其结构简单、易制造、价格低，只有德国Becker公司数控磨床价格的1/7，但加工质量与数控磨床加工的质量完全相同，加工精度高，尺寸精度可达到IT7，表面粗糙度达到Ra0.4μm，抛光后达到Ra0.1μm，孔型表面硬度可为Rc60～62，生产率高，容易维修保养，填补了国内无加工变断面环孔型轧辊专用磨床的空白。
权利要求
1.一种轧辊孔型外圆磨削法，其特征在于A.砂轮以n转/分速度转动，在轧辊上磨出凹槽；B.砂轮以n转/分速度转动，轧辊以S2速度转动在轧辊上磨削出环凹槽；C.砂轮以n转/分，轧辊以S2速度转动，同时轧辊绕中心点0作角速度ω往复摆动，在轧辊上磨削出半径为R的等径环孔型；D.砂轮以n转/分速度转动，轧辊以S2速度转动并绕中心点0作角速度ω往复摆动，同时再给砂轮一个S1径向进给运动，轧辊就磨削出变断面环孔型。
2.根据权利要求1所述的磨削法，其特征在于a.在340～40°范围内是等径孔型，这时轧辊转动，而砂轮不进给。b.在40～54°范围内轧辊每转动20′即手柄(15)上的刻度盘转过1格，砂轮进给手柄(12)的刻度盘上转过4～5格。c.在54～195°范围内分为7段，每段内轧辊转动20′，砂轮进给手柄(12)的刻度盘上分别转动6～12格。d.在195～270°范围内分为2段，每段内轧辊转动20′，砂轮进给手柄(12)的刻度盘上分别转动22～5格。e.在270～310°范围内是等径孔型。这时轧辊转动，而砂轮不进给，在310～340°范围内不加工。
3.一种专用于权利要求1所述方法的轧辊孔型磨床，由固定在床身(2)上的工作台(4)、变速箱(8)、主、辅电机(9)、(33)、通用附件(11)、手柄(12)、(13)、(14)、(15)、砂轮进给机构、轧辊进给机构组成，其特征在于工作台(4)上安装有轧辊的头架装置(1)与固定在床身(2)上的自动进给控制器(3)构成轧辊进给机构，还包括从变速箱(8)输出动力的四连杆传动机构构成工作台摆动机构。
4.根据权利要求1所述的磨床，其特征在于撞块(31)顶面是圆锥面或三角形斜面，其下部是带有螺纹或环槽的轴，用紧定螺钉固定在垫块(32)上，垫块(32)用螺栓固定在床身(2)上构成自动进给控制器(3)。
5.根据权利要求1所述的磨床，其特征在于固定有带手柄(14)的离合器(26)、蜗轮(27)的主轴(24)固定在头架体(25)上，固定有棘轮(29)的蜗杆(28)与蜗轮(27)啮合，并与手柄(15)连接，棘爪(30)固定在头架体(25)底部，上端与棘轮(29)拔动连接，下端与撞块(31)滑动接触，轧辊用芯轴(23)固定在头架体(25)上的主轴(24)端的锥孔内，头架体(25)利用其底部的燕尾槽导轨固定在工作台(4)上构成头架装置(1)。
6.根据权利要求1所述的磨床，其特征在于变速箱(8)中齿轮轴Ⅳ上固定与连杆(5)连接的曲柄轮(7)，连杆(5)另端连接固定在齿轮轴Ⅴ上的摇杆(35)，齿轮轴Ⅴ端的锥齿(16)与用螺栓固定在床身(2)上的平台座(18)底部齿轮轴Ⅵ端水平放置的锥齿(17)啮合，工作台(4)支承在中间套有径向滚动轴承的齿轮轴Ⅵ和上端面有大型轴承的平台座(18)上构成工作台摆动机构。
7.根据权利要求1所述的磨床，其特征在于主电机(9)经皮带与安装有砂轮(6)的磨头(10)连接，变速箱(8)中齿轮轴Ⅹ上固定凸轮(20)与丝杆(21)的顶端接触，丝杆(21)通过齿轮系(22)与手柄(12)连接成一体，丝杆(21)与固定在磨头(10)底座底部的半螺母(19)啮合构成砂轮进给机构。
8.根据权利要求1所述的磨床，其特征在于工作台(4)为一侧边有燕尾槽导轨的圆盘形，燕尾槽导轨中间有与丝杆连接的手柄(13)。
全文摘要
轧辊孔型外圆磨削法及轧辊孔型磨床，用于冷轧管机轧辊孔型的金属切削加工。磨床由固定在床身的通用附件、电机、手柄、变速箱、砂轮、轧辊进给机构及工作台摆动机构组成。用上述的加工方法和磨床使轧辊完成圆周进给运动和绕工作台中心作角速度为ω往复摇摆，使砂轮完成圆周磨削运动和不同深度的直线进给，即可加工出变断面环孔型轧辊。而磨床价格只有数控磨床的1/7，但其加工质量却能一样，填补了国内加工变断面环孔型轧辊磨床的空白。
文档编号B24B5/00GK1078930SQ93104759
公开日1993年12月1日 申请日期1993年4月22日 优先权日1993年4月22日
发明者虞一新 申请人:宁波机床厂