雙頭雙工位鋼管內圓砂輪磨削裝置的原理及應用

陳松濤 新鄉市中原起重機械總廠有限公司,河南 新鄉 453400

雙頭雙工位鋼管內圓砂輪磨削裝置的原理及應用

陳松濤 新鄉市中原起重機械總廠有限公司,河南 新鄉 453400

本文通過對鋼管內圓磨削加工的研究，結合國內鋼管內圓磨削工藝的現狀，提出了一種以雙頭、雙工位為特點的砂輪磨削方案，這種磨削方案大大提高了磨削效率，并使磨削質量得到了穩定的控制。

雙頭雙工位；鋼管；內圓；砂輪磨削裝置；PLC；接近開關；變頻調速

1、雙頭雙工位鋼管內圓砂輪磨削裝置的原理

雙頭雙工位鋼管內圓砂輪磨削裝置配有四個砂輪磨頭，采用砂輪對工件內圓去除表面氧化層，一次采用兩工位可以加工兩根鋼管。工件自轉兩個磨頭分別從工件兩端同時軸向進給完成整件工件磨削，工件可成批連續加工，具有加工精度穩定、加工成本低、勞動強度低的特點。磨削過程采用干磨方式，更能穩定控制磨削質量和改善生產環境，適合于鋼管內壁氧化層磨削。

1.1 設備主要參數

1.1.1 砂輪規格：Φ400×75mm（直徑x寬度）

砂輪粒度： 10＃～36＃

1.1.2 工件直徑范圍：Φ400～820mm

1.1.3 工件長度范圍：4～12.5m

1.1.4 工件材料：

20鋼 15CrMo 12CrMoV 1Cr5Mo等合金鋼管

1.1.5 工件允許彎曲度：3/1000mm

1.1.6 磨削壓力：0.3～2.5kN

1.1.7 表面粗糙度：Ra≤25μm

1.1.8 單個工件重量：≤12000kg

1.1.9 砂輪線速度：60m/s

1.1.10 托輪直徑：Φ520×170mm（直徑×寬度）

1.1.11 托輪轉速：8～36r/min（變頻可調）

1.1.12 工件軸向進給速度：0.3～1.5m/min

1.1.13 磨頭電機功率(4臺)： 30kW

1.1.14 托輪驅動電機功率：7.5kW×2 (變頻調節)

1.1.15 磨頭軸向進給電機功率：2.2kW×2(12級變頻調節)

1.1.16 電源：交流3相380v 50Hz

1.1.17 氣源：0.4Mpa～0.6Mpa 6m3/h

該設備主要由砂輪磨頭機構（4組）、托輪裝置（2組）、磨頭滑車機構（2組）、氣動系統、電氣控制系統等幾部分組成。

1.2 磨頭機構

分兩組四個磨頭左右對稱布置，每個磨頭主要由磨頭主體、磨頭抬刀機構、磨頭浮動機構等組成。

1.2.1 磨頭主體

主要由砂輪主軸、砂輪安裝夾具、驅動電機、砂輪、鉸鏈機構等組成。驅動電機是磨頭驅動動力源。通過驅動電機帶動砂輪高速旋轉，配合磨頭浮動機構調節壓力使磨頭沿鉸鏈機構上下浮動，用砂輪壓住工件內圓表面進行磨削。

1.2.2 磨頭抬刀機構

主要完成磨頭的進給和退讓功能。主要由抬刀氣缸和調整機構組成。該機構通過調整機構調節磨頭初始位置，再由氣缸控制磨頭的進刀和抬刀，其目的是保證磨頭有一個恒定的抬刀量，以控制磨頭接觸工件外圓時的平穩性，防止磨頭沖擊工件。

1.2.3 磨頭浮動機構

采用氣缸控制接觸輪及砂輪的磨削壓力，通過傳感器反饋的電流信號自動調節比例閥進氣壓力，從而改變磨削壓力的大小來控制磨削量。

1.3 托輪裝置

該機構由兩套托輪機構組成，共有6個直徑520毫米的托輪。用于支承兩個鋼管并驅動鋼管旋轉。每個托輪機構由托輪、托輪軸、軸承座等組成。托輪用于支承兩個鋼管。六個托輪座安裝在托輪支架上，托輪支架固定在基礎上。兩組托輪機構最大支承重量為24000kg。工件軸向限位機用于限制工件軸向竄動。

1.4 磨頭滑車機構

四個砂輪磨頭分別安裝在兩組磨頭滑車機構上，通過滑車驅動機構可驅動磨頭軸向進給對工件進行磨削。滑車驅動機構可采用變頻調速調節合適的軸向進給速度。

1.5 電氣控制系統

1.5.1 系統功能：

1.5.2 系統配置：自動化控制設備及元件

①、常用低壓電器元件選用施耐德產品；

②、設備動作位置傳感器選用天津圖爾克接近開關。

③、托輪調速驅動變頻器選用西門子產品，并留有合理的過載裕量。

④、電氣控制主控單元PLC可編程控制器選用西門子S7-200型系列

⑤、變頻調速控制的電機選用變頻電機。

1.6 氣動系統

1.6.1 系統功能：

①、滿足磨頭離開和接觸工件。

②、滿足在磨削過程中磨頭具有的浮動性和接觸工件壓力的可調性。

1.6.2 系統配置：

由三聯件、比例調節閥、壓力表及壓力表開關、電磁閥、調壓閥、執行氣缸及管線組成。

元件采用西南氣動元件廠產品，比例調節閥選用SMC產品。

1.6.3 主要參數：0.4～0.6Mpa

2、雙頭雙工位鋼管內圓砂輪磨削裝置的應用

雙頭雙工位鋼管內圓砂輪磨削裝置的開發，使自動化控制技術、氣動技術、定位技術、雙桿雙工位同時磨削技術等在鋼管加工行業中得到充分利用，對科技進步起到了巨大的推動作用。大大提高了φ820及其以下系列熱軋鋼管的磨削質量及效率，滿足了各行業對大口徑無縫鋼管的需求。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.035