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复印托瓦在重型托辊磨削中的应用

更新时间:2015-01-27

金晓英1 张  亮1 朱雪梅2

(1.洛阳中重设备工程工具有限责任公司;2.中实洛阳重型机械有限公司,河南 洛阳 471039

摘 要:介绍了复印托瓦的设计原理和制作方法,并对其在重型托辊磨削加工中的运用效果简要加以说明。

关键词:支撑托瓦;减磨层;复印;磨削

中图分类号:TG580.2     文献标识码:B   文章编号:1671-0711(2014)12-0045-02


长期以来,高精度、大直径、重载的电机主轴、轧辊和精密主轴等的制造一直都存在很多难题。在重型轴类工件加工中,由于工件较大,自身重量可使工件在两顶尖支撑时产生弯曲变形,这种形变工件在加工过程会产生离心甩力,影响加工精度,同时也极易研伤设备顶尖。为此,提出以托代顶的解决办法。如图1所示。

一、复印托瓦技术

以托代顶的具体制作需要考虑多方问题,如托瓦方式、托瓦材料、托瓦接触精度等。为了确保托瓦与工件的全面接触,采用复印托瓦技术,可让托瓦的制作变得如盖章一样简单。之所以称之为复印,是因为该技术可以近乎完美的复制出所配合的零件外形,在理论上可达到100%的融合度,确保了结合面与零件在实际加工中的接触度达到90%以上,有效满足了加工需求。

复印托瓦的制作资金可较常规铜瓦节约2/3,制作周期仅需2~3天,这一实验的成功,超出了预期的效果。

复印托瓦技术是基于流体静、动压特点而完成的,由于静压支承的运动副之间完全被油膜隔离,这就大大地减少了托瓦处的强制刮蹭与发热,可有效保持动静两个相对运行的接触面处于纯液体摩擦状态,同时保证了托瓦部位间有良好的运行精度及较小的油泵功率消耗。想很好的实现静压效果的机构部件,其几何精度总误差(包括平面度、挠曲度、平行度、同轴度等)应小于等于0.3~0.5倍油膜厚度。其油膜厚度不宜过大,否则就有可能造成工件运行速度不稳、漂移;也不能过小,以避免造成静压腔研伤。现今对静压间隙要求保持在0.03~0.06mm之间,据此要求,静压托瓦的几何精度总误差必须保证在0.01~0.03mm之间。为此,采用复印托瓦技术。利用减磨涂层材料进行复印成型工艺,这样复印出来的弧面不但可以保证了轴与弧面的良好接触,免去刮研,也可以再一定程度上节约配瓦时间和成本。支撑块可自制或直接借用机床所配的支撑块备件,根据机床支撑辅助液压站提供压力、加工件自身重量及托磨处直径推算出支撑块上所需加工的弧度,并将加工直径在托磨处半径的基础增上加3~4mm。将减磨涂层配制好后均匀涂于支撑块圆弧面,待减磨涂层凝固后即可直接使用,并保证接触良好。相对加工后人工多次配刮,复印托瓦技术减少了大型工件的吊装找正等工序,有效地节约了时间和费用,提高了工作效率。

二、应用实例

在加工汉冶特钢重154200kg、长9.5m的轧机支承辊时,就采用了复印托瓦这一技术,以托举定位代替了顶尖孔定位的加工工艺(图2),很好地完成了这项工作。工作过程如下所示。

(1)选用1台磨削直径为3m,磨削工件长度可达15m,辊颈托架支承最大重量为260t的数控重型轧辊磨床,磨削精度可达μ级。机床主要部件如图1所示。

(2)工件精磨前,将各轴颈和锥度面进行半精车,直径留量1.5±0.2mm。两端轴颈各车1托架轴颈,其粗糙度Ra3.2以上,并留出二次磨削量0.8mm,各端面适当留量。由数控重型轧辊磨床将托架轴颈修正,需保证与轴径间的同轴度,并保证圆度误差≤0.01mm。

(3)在托架部位上采用定量配比的减磨涂层直接铺设在支撑基体瓦上,再将工件的托架轴颈部位涂上脱膜剂并直接压在涂层上,固化后涂层即会产生出与所需工件面一致的外形面,类似完美复印(图3)。待托瓦制作完成后,便可用托瓦支撑工件定位,装夹找正,保证零件旋转跳动量≤0.01mm。为防止零件轴向窜动,在床头、床尾顶尖孔内各加一铜质顶尖垫,保证零件磨削既不受轴向窜动的影响也不受零件本身顶尖精度的影响。

(4)选择合适的加工参数进行磨削。实践表明,最终效果完全达到了工件精度要求。并且在磨削过程中针对该复印托瓦的减磨材料,还特别模拟了缺油发热实验,证实了托瓦温度在70℃时依然可正常工作,达到了重型轧辊的磨削工况要求。

三、结论

经过目前多次的生产实例证明,该复印托瓦具有制作快捷、通用性广、耐磨性强、抗热性高和使用效果优良的特点,倍受用户的青睐。同时还可以有效的降低人工刮研的劳动强度,有效节约出了各种工装费用,缩短了制作周期。

参考文献:

[1]赵志修.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社.

[2]徐灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社.

(收稿日期:2014-11-17)




 

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