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鍵件磨輥襯板的難加工性及國內外的一些情況，并詳細介紹了我們自己的立式水泥生料磨磨輥襯板磨削工裝結構設計及主要參數確定。
一、概述
MLS型立式立式水泥生料磨，是我們廠同德國Pfeiffer公司合作生產項目。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計的。經實際使用證明，這個設計方案是可行的，既節省了大量資金，又縮短了制造周期。工人稱這臺專用設備的制造成功，給我們廠解決了一個大難題。
二、磨輥襯板的結構及工藝分析
1、磨輥襯板基本結構
立式水泥生料磨產品，從MLS1411- MLS4531,磨輥襯板零件形狀基本一致，只是在幾個參數上稍有差別。磨輥襯板零件簡圖見圖1。
圖1?? 磨輥襯板零件簡圖
D- 被加工磨輥襯板內圓直徑，D=∮1280～∮1950、半徑為R= 640～975。
L1- 被加工磨輥襯板內圓弧寬，即被磨削長度。從SP2201～SF2208最大長度L1為
L- 磨輥襯板零件扇面弦長，即在工作臺上占據寬度，最大規格L為
L2- 15°斜面磨削長，L2= 40～
h- 磨輥襯板內圓柱高，h= 365～
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
磨輥襯板加工面共有三處，兩個15°斜面和一個內孔（圓柱面），粗糙度值均為Rα12.5。
零件形狀似西瓜皮呈瓣狀，不易車削，對于這種零件，只有采取磨削方式解決。
三、方案選擇
1、國內外情況
?? 三輥輪旋轉立式立式水泥生料磨，德國有多家公司生產，據資料介紹瑞典也有生產廠家。德國Pfeiffer公司，磨輥襯板是在專用機床上加工的，而我們國內到目前為止還未有一家工廠生產。
2、立足廠內，自力更生
?? 我廠是國內第一個生產立式立式水泥生料磨的廠家，我們既不能到國外買特殊加工刀片，也不能從國外買一臺專用磨床。我們也曾在立車上試車和試磨過，均未成功。在目前情況下，只有立足廠內自力更生自己設計制造磨床，盡量利用現有部件。這樣，花錢少、進度快，可靠耐用。
圖2?? 磨削工裝示意圖
?? 1、磨頭 2、磨輥襯板工件 3、移動工作臺 4、傳動移動工作臺的擺線減速器 5、傳動曲柄的無級變速器和擺線減速器 6、衡量及擺桿 7、兩個立柱 8、砂輪電機
3、方案確定
?? 參照內圓磨原理，進行干式擺動磨削加工，加工示意圖見圖2。
?? 砂輪擺動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。工作臺縱向進給，磨頭砂輪磨削，擺桿按予定半徑作往復擺動，調整擺動速度則調整縱向進給量。兩個柱在兩側做支撐構架。
四、參數計算
1、磨削力及磨削功率確定
? ?磨削力是計算磨削功率的依據，是機床強度和剛度設計的主要參數。
?? 然而，限于我們工廠目前條件沒有嚴格的測試手段，難以準確測出磨削力的數據，而且本設計的磨削方式，類似內圓磨削，但也不完全與內圓磨削相同，因而就難以用理論計算確定磨削力及磨削功率。
?? 我們調查了一些磨削機床的磨頭電機功率為4KW，磨頭擺動電機功率為3KW。
2、砂輪線速度V
?? 砂輪選用型號為APTL36#～80# ∮400×∮127×40
?? 砂輪線速度為
?? V秒= πDn= π×400×1450=
?? 式中：砂輪電機轉數n= 1450r/min
3、曲柄轉速n曲及擺桿每分鐘往復次數n擺
?? 砂輪的擺動運動由電機-無級變速器（XZWD-3000）通過擺線減速器帶動擺桿作往復運動。
?? 無級變速器輸出轉速? n無= 0—833r/min
?? 擺線減速器速比i= 35
?? 擺線減速器帶動曲柄轉速
?
?n曲= （0～833）/i= （0～23.8）r/民min
?? 曲柄擺桿原理見圖4。
?? 擺桿每分鐘往復次數
圖4曲柄擺桿原理圖
n擺= 23.8÷
式中：a—擺桿擺動角、本設計為41.26°
4、砂輪合成線速度 ??V砂合
?? 砂輪磨削時的線速度，由砂輪本身的速度及擺動速度兩者合成。
?? 砂輪本身速度? V砂=
?? 順磨時? V砂合= V砂—V擺
?? 逆磨時? V砂合= V砂+ V擺
?? 式中，V擺是砂輪擺動線速度，此速度在擺動過程中是變化的，準確計算很復雜，而且其數值大小與砂輪旋轉線速度相比顯得很小，可以忽略不計，故在此從略。
5、工作臺線速度V工作臺（mm/min）三s
?
?由工作臺傳動原理圖（圖3）可見，工作臺移動來自擺線減速器，通過皮帶輪、傘齒輪傳動及絲杠、絲母拖動工作臺往復運動。
圖3??? 工作臺傳動原理圖
?? 圖中，擺線減速器（XWD10—7）主要參數是，
?? 功率? Ne= 10KW，傳動比i= 35
?? 電機轉速；n= 1450r/min，輸出扭矩M= 2646N.m
?? 則工作臺速度:
?V工作臺 =
=
?式中：P：工作臺絲杠螺距為
?????? d：小皮帶輪直徑為∮
?????? D：大皮帶輪直徑為∮
?? 6、工作臺縱向進給量mm/r
?? 工作臺的移動速度是不變的，V工作臺=
工件相對于砂輪每擺動一次的縱向進給量是隨擺桿的擺動次數而變化的。當擺動快時，進給量就小，當擺動慢時進給量就大。
?? a.工作臺在工件每轉一轉最大進給量Uma
?? 最大進給量和砂輪寬度，工作臺移動速度有關（圖5）。當擺動磨削工作臺向上移動，如砂輪向右擺時，砂輪上的A點到A′，進給量為U，返回時A′點到A″點。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=
?? Umax＜
?? b.工作臺在工件每轉一轉最小進給量Umin
?? 最小進給量與擺桿的最高擺動次數有關。
?? 無級變速器轉速? n無= 0—833r/min? i= 35
?? 擺線減速器輸出? n出= 833/i= 23.8r/min得最小進給量：
?? Umin=
?? 所以得最大進給量Umax=
?? 擺桿每分鐘擺動次數? n擺= 19.2
?? 當最小進給量時，有可能效率太低，因此有必要在實際使用中調整擺動次數。
? ?7、擺桿擺動角度及擺寬
?? 為滿足多種規格磨輥襯板加工需要，擺寬需滿足一系列工作寬度的要求，本機構曲柄長
?? 取? A′B′≈AB= 2×185=
?????? β= arcsin
?? 式中：β；為
???
圖6
以SP2201為例，磨輥襯板內圓半徑R
X= Rsin20.63°= 925×0.352=
2X=
大于
五、磨頭設計
1、磨頭結構
由于對磨頭功能要求較多，既磨圓柱面又磨15°斜面，并能手動進刀，因此磨頭結構具有下列特點：
a.???? 磨頭手動進給，設計了手動進給機構。
b.???? 為磨15°斜面，設計有迥轉盤和傾斜15°底板，可手搖進給磨斜面。
磨頭示意圖見圖7
圖7?? 磨頭結構示意圖
1、手搖進給機構? 2、轉盤? 3、底板
?? 2、磨頭磨15°斜面時位置變化
?? 磨輥襯板內圓磨削完畢后，砂輪需轉105°，而且砂輪架垂直位置需作一定位移。見圖8。
?? 位移量
?? h= 200sin15°
??? =
圖8?? 磨頭迥轉圖
?? 六、設計收獲及展望
?? 1、在無技術資料又缺乏資金的條件下，采用舊部件組合的辦法，設計制造磨輥襯板磨削的大型工裝，是非常有益的技術措施。既解決了實際技術難題，有為廠節省了大量資金。