重型軋輥磨床床頭箱設計分析

王金亮

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

0 引言

床頭箱是重型軋輥磨床最為關鍵的部件之一，床頭箱的作用是啟動工件，在啟動工件轉動時要求工件轉動平穩，這就要求床頭箱內部傳動振動小且具有足夠大的扭矩。在頂磨加工時，磨削精度主要取決于工件的回轉精度，而工件的回轉精度主要取決于主軸的回轉精度。因此重型軋輥磨床床頭箱設計時確保內部傳動振動小、扭矩足夠大、回轉精度高，是床頭箱設計的關鍵所在。

1 床頭箱主要結構及設計分析

如圖1所示，床頭箱按照結構組成主要分為床頭箱體、床頭箱傳動鏈、主軸系統和主軸軸承4大部分，這4大部分發揮著各自的作用，同時它們構成了一個統一的整體，共同完成了動力的傳遞輸出，保證了重型軋輥磨床床頭箱能夠順利地運轉。

1.1 床頭箱體設計分析

床頭箱體為整體箱式結構，采用低應力、高強度灰口鑄鐵鑄造而成，經有限元分析計算，合理布置箱體的外部形狀和內部筋板結構，箱體內部相應部位具有加強筋板聯結，經自然時效和振動時效處理，保證床頭箱體具有足夠剛性、抗振能力和降低噪聲等特點，同時具有在各種工況下良好的穩定性。床頭箱體安裝在底座上，通過高強度螺釘把合，與底座連接采用熱對稱鍵連接，從而有效地減小了床頭箱體的熱漂移，提高加工精度。同時在床頭箱體兩側和后側都安裝有側頂塊，保證床頭箱體和底座以及工件床身成為一剛性體，保證床頭箱精度調整方便，具有很強的抗沖擊能力和良好精度保持性。

圖1 床頭箱結構剖面圖

1.2 床頭箱傳動鏈設計分析

床頭箱傳動是由西門子主軸電機驅動，通過三級進口皮帶降速，型號為6 200-20 m-170/290，4 600-20 m-340，具有承受扭矩大、吸振性高、傳動平穩等特點，總降速比為59.1倍，第一級傳動由電機經窄V帶將動力傳到第二級，在床頭箱內第二級和第三級傳動用加強型的20 m型規格的同步齒形帶傳動，主傳動系統各主要轉動件均做過動平衡，這樣相對齒輪傳動大大降低了機床傳動系統產生的振動和噪聲，各齒形帶輪均在精密齒輪機床上加工，具有很高加工精度和表面質量，皮帶齒寬遠遠大于計算寬度使其具有足夠的承載余量，這樣既轉動平穩又可以有效地延長皮帶使用壽命，保證了床頭箱傳動鏈運轉平穩可靠，從而起到提高機床加工表面質量的作用，即使特大型的工件其粗糙度仍可達到Ra0.2以上。同時將西門子主軸電機安放在底座的移動板上，大大降低了電機振動對床頭箱傳動的影響，也有利于保證工件的加工精度和表面精度。

1.3 床頭箱主軸系統設計分析

床頭箱主軸采用大直徑短主軸結構形式，主軸前端直徑達φ850 mm，主軸前后支承軸承采用寬系列重型主軸軸承并以最佳的跨距布置，前支承點靠近箱體前端面，無懸伸受力，同時頂尖與主軸采用短錐形式連接，確保了主軸系統具有足夠的抗彎曲剛性，這是保證加工重型工件回轉精度重要的前提條件。床頭箱主軸啟動配有工件輔助啟動裝置，以克服啟動時的初始慣性，可防止皮帶傳動過載、過早磨損及主電機超負荷運轉，當啟動大噸位工件時，開動輔助啟動電機以及西門子主軸電機，棘爪與主軸上的棘輪嚙合，以大扭矩帶動主軸旋轉，起到保護皮帶和西門子主軸電機的作用。

1.4 床頭箱主軸軸承設計分析

床頭箱主軸軸承是我公司為軋輥磨床系列產品特制的超高精度大型主軸軸承，軸承滾子采用精密加工特殊選配，同時采用排列組合的工藝手段裝配而成，屬具有極高回轉精度的重型主軸軸承，主軸回轉精度在0.003 mm以內，確保了工件頂磨的加工圓度，從而保證托磨加工工件的更高精度。主軸前后主軸軸承安裝有消隙裝置，可定期檢查主軸軸承精度進行預緊力調整，確保主軸回轉精度。床頭箱各軸承潤滑采用進口SKF高性能潤滑脂潤滑，在保證軸承可靠潤滑情況下，油脂不會污染腐蝕同步齒形帶，確保齒形帶的傳動精度和使用壽命。在床頭箱正面和側面開有2個觀察窗口，作用一是清理掉落在箱體下面的潤滑脂，以免造成潤滑脂長期堆積，影響同步帶傳動；二是便于觀察軸承潤滑情況。床頭箱電動油脂潤滑泵站安裝在床頭箱后側，根據使用情況可自行設定油泵供油時間，可在操作界面方便設定，無潤滑油脂自動報警應及時加油，起到保護軸承的作用。

2 結語

通過對重型軋輥磨床床頭箱內部結構的設計分析,為床頭箱的研制提供了可靠的技術依據，按此設計分析開發出的床頭箱滿足了承載大、運動平穩可靠、振動小、回轉精度高的要求，也為重型軋輥磨床床頭箱系列化發展提供了重要的理論依據。