立式水泥生料磨磨輥襯板的加工

黃振東

摘要：本文較全面的敘述了立式水泥生料磨關(guān)鍵件磨輥襯板的難加工性及國(guó)內(nèi)外的一些情況，并詳細(xì)介紹了我們自己的立式水泥生料磨磨輥襯板磨削工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要參數(shù)確定。

一、概述

MLS型立式立式水泥生料磨，是我們廠同德國(guó)Pfeiffer公司合作生產(chǎn)項(xiàng)目。本文敘述的立式水泥生料磨磨輥襯板的磨削加工及采用的工裝，都是我們第一次制定和設(shè)計(jì)的。經(jīng)實(shí)際使用證明，這個(gè)設(shè)計(jì)方案是可行的，既節(jié)省了大量資金，又縮短了制造周期。工人稱(chēng)這臺(tái)專(zhuān)用設(shè)備的制造成功，給我們廠解決了一個(gè)大難題。

二、磨輥襯板的結(jié)構(gòu)及工藝分析

1、磨輥襯板基本結(jié)構(gòu)

立式水泥生料磨產(chǎn)品，從MLS1411- MLS4531,磨輥襯板零件形狀基本一致，只是在幾個(gè)參數(shù)上稍有差別。磨輥襯板零件簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1?? 磨輥襯板零件簡(jiǎn)圖

?

D- 被加工磨輥襯板內(nèi)圓直徑，D=∮1280～∮1950、半徑為R= 640～975。

L1- 被加工磨輥襯板內(nèi)圓弧寬，即被磨削長(zhǎng)度。從SP2201～SF2208最大長(zhǎng)度L1為1378mm。

L- 磨輥襯板零件扇面弦長(zhǎng)，即在工作臺(tái)上占據(jù)寬度，最大規(guī)格L為1718mm。

L2- 15°斜面磨削長(zhǎng)，L2= 40～70mm。

h- 磨輥襯板內(nèi)圓柱高，h= 365～620mm。

2、冷加工工藝分析

磨輥襯板零件材料為硬鎳鑄鐵，硬度為62HRC，鑄造余量4-6mm，由于材料硬度高，因此屬難加工材料。

磨輥襯板加工面共有三處，兩個(gè)15°斜面和一個(gè)內(nèi)孔（圓柱面），粗糙度值均為Rα12.5。

零件形狀似西瓜皮呈瓣?duì)?，不易?chē)削，對(duì)于這種零件，只有采取磨削方式解決。

三、方案選擇

1、國(guó)內(nèi)外情況

?? 三輥輪旋轉(zhuǎn)立式立式水泥生料磨，德國(guó)有多家公司生產(chǎn)，據(jù)資料介紹瑞典也有生產(chǎn)廠家。德國(guó)Pfeiffer公司，磨輥襯板是在專(zhuān)用機(jī)床上加工的，而我們國(guó)內(nèi)到目前為止還未有一家工廠生產(chǎn)。

?

2、立足廠內(nèi)，自力更生

?? 我廠是國(guó)內(nèi)第一個(gè)生產(chǎn)立式立式水泥生料磨的廠家，我們既不能到國(guó)外買(mǎi)特殊加工刀片，也不能從國(guó)外買(mǎi)一臺(tái)專(zhuān)用磨床。我們也曾在立車(chē)上試車(chē)和試磨過(guò)，均未成功。在目前情況下，只有立足廠內(nèi)自力更生自己設(shè)計(jì)制造磨床，盡量利用現(xiàn)有部件。這樣，花錢(qián)少、進(jìn)度快，可靠耐用。

圖2?? 磨削工裝示意圖

?? 1、磨頭 2、磨輥襯板工件 3、移動(dòng)工作臺(tái) 4、傳動(dòng)移動(dòng)工作臺(tái)的擺線減速器 5、傳動(dòng)曲柄的無(wú)級(jí)變速器和擺線減速器 6、衡量及擺桿 7、兩個(gè)立柱 8、砂輪電機(jī)

3、方案確定

?? 參照內(nèi)圓磨原理，進(jìn)行干式擺動(dòng)磨削加工，加工示意圖見(jiàn)圖2。

?? 砂輪擺動(dòng)磨削通常用于去除鋼坯氧化鐵皮和鑄件打毛刺，用于零件加工這還是第一次。工作臺(tái)縱向進(jìn)給，磨頭砂輪磨削，擺桿按予定半徑作往復(fù)擺動(dòng)，調(diào)整擺動(dòng)速度則調(diào)整縱向進(jìn)給量。兩個(gè)柱在兩側(cè)做支撐構(gòu)架。

?

四、參數(shù)計(jì)算

1、磨削力及磨削功率確定

? ?磨削力是計(jì)算磨削功率的依據(jù)，是機(jī)床強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。

?? 然而，限于我們工廠目前條件沒(méi)有嚴(yán)格的測(cè)試手段，難以準(zhǔn)確測(cè)出磨削力的數(shù)據(jù)，而且本設(shè)計(jì)的磨削方式，類(lèi)似內(nèi)圓磨削，但也不完全與內(nèi)圓磨削相同，因而就難以用理論計(jì)算確定磨削力及磨削功率。

?? 我們調(diào)查了一些磨削機(jī)床的磨頭電機(jī)功率為4KW，磨頭擺動(dòng)電機(jī)功率為3KW。

2、砂輪線速度V

?? 砂輪選用型號(hào)為APTL36#～80# ∮400×∮127×40

?? 砂輪線速度為

?? V秒= πDn= π×400×1450= 30.4m/S

?? 式中：砂輪電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n= 1450r/min

3、曲柄轉(zhuǎn)速n曲及擺桿每分鐘往復(fù)次數(shù)n擺

?? 砂輪的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)由電機(jī)-無(wú)級(jí)變速器（XZWD-3000）通過(guò)擺線減速器帶動(dòng)擺桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

?? 無(wú)級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速? n無(wú)= 0—833r/min

?? 擺線減速器速比i= 35

?? 擺線減速器帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)速

?

?n曲= （0～833）/i= （0～23.8）r/民min

?? 曲柄擺桿原理見(jiàn)圖4。

?? 擺桿每分鐘往復(fù)次數(shù)

圖4曲柄擺桿原理圖

n擺= 23.8÷

式中：a—擺桿擺動(dòng)角、本設(shè)計(jì)為41.26°

4、砂輪合成線速度 ??V砂合

?? 砂輪磨削時(shí)的線速度，由砂輪本身的速度及擺動(dòng)速度兩者合成。

?? 砂輪本身速度? V砂= 30.4m/S

?? 順磨時(shí)? V砂合= V砂—V擺

?? 逆磨時(shí)? V砂合= V砂+ V擺

?? 式中，V擺是砂輪擺動(dòng)線速度，此速度在擺動(dòng)過(guò)程中是變化的，準(zhǔn)確計(jì)算很復(fù)雜，而且其數(shù)值大小與砂輪旋轉(zhuǎn)線速度相比顯得很小，可以忽略不計(jì)，故在此從略。

5、工作臺(tái)線速度V工作臺(tái)（mm/min）三s

?

?由工作臺(tái)傳動(dòng)原理圖（圖3）可見(jiàn)，工作臺(tái)移動(dòng)來(lái)自擺線減速器，通過(guò)皮帶輪、傘齒輪傳動(dòng)及絲杠、絲母拖動(dòng)工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

圖3??? 工作臺(tái)傳動(dòng)原理圖

?? 圖中，擺線減速器（XWD10—7）主要參數(shù)是，

?? 功率? Ne= 10KW，傳動(dòng)比i= 35

?? 電機(jī)轉(zhuǎn)速；n= 1450r/min，輸出扭矩M= 2646N.m

?? 則工作臺(tái)速度:

?V工作臺(tái) = =

=365.2mm/min

?式中：P：工作臺(tái)絲杠螺距為14mm

?????? d：小皮帶輪直徑為∮250mm

?????? D：大皮帶輪直徑為∮400mm

?? 6、工作臺(tái)縱向進(jìn)給量mm/r

?? 工作臺(tái)的移動(dòng)速度是不變的，V工作臺(tái)= 365.2mm/min但

?

工件相對(duì)于砂輪每擺動(dòng)一次的縱向進(jìn)給量是隨擺桿的擺動(dòng)次數(shù)而變化的。當(dāng)擺動(dòng)快時(shí)，進(jìn)給量就小，當(dāng)擺動(dòng)慢時(shí)進(jìn)給量就大。

?? a.工作臺(tái)在工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)最大進(jìn)給量Uma

?? 最大進(jìn)給量和砂輪寬度，工作臺(tái)移動(dòng)速度有關(guān)（圖5）。當(dāng)擺動(dòng)磨削工作臺(tái)向上移動(dòng)，如砂輪向右擺時(shí)，砂輪上的A點(diǎn)到A′，進(jìn)給量為U，返回時(shí)A′點(diǎn)到A″點(diǎn)。AA″段，必須小于砂輪寬度B，否則有可能存有殘留部分未能磨削。

圖5?? 磨削示意圖

即2Umax＜B，由于砂輪寬B= 40mm

?? Umax＜ 取U≈19mm/r

?? b.工作臺(tái)在工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)最小進(jìn)給量Umin

?? 最小進(jìn)給量與擺桿的最高擺動(dòng)次數(shù)有關(guān)。

?? 無(wú)級(jí)變速器轉(zhuǎn)速? n無(wú)= 0—833r/min? i= 35

?? 擺線減速器輸出? n出= 833/i= 23.8r/min得最小進(jìn)給量：

?? Umin= = = 15.3mm/r

?? 所以得最大進(jìn)給量Umax= 19mm/r

?? 擺桿每分鐘擺動(dòng)次數(shù)? n擺= 19.2

?? 當(dāng)最小進(jìn)給量時(shí)，有可能效率太低，因此有必要在實(shí)際使用中調(diào)整擺動(dòng)次數(shù)。

? ?7、擺桿擺動(dòng)角度及擺寬

?? 為滿(mǎn)足多種規(guī)格磨輥襯板加工需要，擺寬需滿(mǎn)足一系列工作寬度的要求，本機(jī)構(gòu)曲柄長(zhǎng)185mm，如圖6所示。

?? 取? A′B′≈AB= 2×185= 370mm

?????? β= arcsin = 20.63°

?? 式中：β；為 擺角a，本機(jī)構(gòu)a= 41.26°

???

圖6

以SP2201為例，磨輥襯板內(nèi)圓半徑R925mm，L1= 479mm，a= 41.26°

X= Rsin20.63°= 925×0.352= 325mm

2X= 650mm

大于479mm，滿(mǎn)足擺寬要求。

五、磨頭設(shè)計(jì)

1、磨頭結(jié)構(gòu)

由于對(duì)磨頭功能要求較多，既磨圓柱面又磨15°斜面，并能手動(dòng)進(jìn)刀，因此磨頭結(jié)構(gòu)具有下列特點(diǎn)：

a.???? 磨頭手動(dòng)進(jìn)給，設(shè)計(jì)了手動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

b.???? 為磨15°斜面，設(shè)計(jì)有迥轉(zhuǎn)盤(pán)和傾斜15°底板，可手搖進(jìn)給磨斜面。

磨頭示意圖見(jiàn)圖7

圖7?? 磨頭結(jié)構(gòu)示意圖

1、手搖進(jìn)給機(jī)構(gòu)? 2、轉(zhuǎn)盤(pán)? 3、底板

?? 2、磨頭磨15°斜面時(shí)位置變化

?? 磨輥襯板內(nèi)圓磨削完畢后，砂輪需轉(zhuǎn)105°，而且砂輪架垂直位置需作一定位移。見(jiàn)圖8。

?? 位移量

?? h= 200sin15°

??? = 51.76mm

圖8?? 磨頭迥轉(zhuǎn)圖

?? 六、設(shè)計(jì)收獲及展望

?? 1、在無(wú)技術(shù)資料又缺乏資金的條件下，采用舊部件組合的辦法，設(shè)計(jì)制造磨輥襯板磨削的大型工裝，是非常有益的技術(shù)措施。既解決了實(shí)際技術(shù)難題，有為廠節(jié)省了大量資金。