摘 要：
本文较全面的叙述了立式水泥生料磨关键件磨辊衬板的难加工性及国内外的一些情况，并详细介绍了我们自己的立式水泥生料磨磨辊衬板磨削工装结构设计及主要参数确定。
一、概述
MLS型立式立式水泥生料磨，是我们厂同德国Pfeiffer公司合作生产项目。本文叙述的立式水泥生料磨磨辊衬板的磨削加工及采用的工装，都是我们第一次制定和设计的。经实际使用证明，这个设计方案是可行的，既节省了大量资金，又缩短了制造周期。工人称这台专用设备的制造成功，给我们厂解决了一个大难题。
二、磨辊衬板的结构及工艺分析
1、磨辊衬板基本结构
立式水泥生料磨产品，从MLS1411-MLS4531,磨辊衬板零件形状基本一致，只是在几个参数上稍有差别。磨辊衬板零件简图见图1。
图1磨辊衬板零件简图
D-被加工磨辊衬板内圆直径，D=∮1280～∮1950、半径为R=640～975。
Ｌ1-被加工磨辊衬板内圆弧宽，即被磨削长度。从SP2201～SF2208最大长度L1为1378mm。
L-磨辊衬板零件扇面弦长，即在工作台上占据宽度，最大规格L为1718mm。
L2-15°斜面磨削长，L2=40～70mm。
h-磨辊衬板内圆柱高，h=365～620mm。
2、冷加工工艺分析
磨辊衬板零件材料为硬镍铸铁，硬度为62HRC，铸造余量4-6mm，由于材料硬度高，因此属难加工材料。
磨辊衬板加工面共有三处，两个15°斜面和一个内孔（圆柱面），粗糙度值均为Rα12.5。
零件形状似西瓜皮呈瓣状，不易车削，对于这种零件，只有采取磨削方式解决。
三、方案选择
1、国内外情况
三辊轮旋转立式立式水泥生料磨，德国有多家公司生产，据资料介绍瑞典也有生产厂家。德国Pfeiffer公司，磨辊衬板是在专用机床上加工的，而我们国内到目前为止还未有一家工厂生产。
2、立足厂内，自力更生
我厂是国内第一个生产立式立式水泥生料磨的厂家，我们既不能到国外买特殊加工刀片，也不能从国外买一台专用磨床。我们也曾在立车上试车和试磨过，均未成功。在目前情况下，只有立足厂内自力更生自己设计制造磨床，尽量利用现有部件。这样，花钱少、进度快，可靠耐用。
图2磨削工装示意图
1、磨头2、磨辊衬板工件3、移动工作台4、传动移动工作台的摆线减速器5、传动曲柄的无级变速器和摆线减速器6、衡量及摆杆7、两个立柱8、砂轮电机3、方案确定
参照内圆磨原理，进行干式摆动磨削加工，加工示意图见图2。
砂轮摆动磨削通常用于去除钢坯氧化铁皮和铸件打毛刺，用于零件加工这还是第一次。工作台纵向进给，磨头砂轮磨削，摆杆按予定半径作往复摆动，调整摆动速度则调整纵向进给量。两个柱在两侧做支撑构架。
四、参数计算
1、磨削力及磨削功率确定
磨削力是计算磨削功率的依据，是机床强度和刚度设计的主要参数。
然而，限于我们工厂目前条件没有严格的测试手段，难以准确测出磨削力的数据，而且本设计的磨削方式，类似内圆磨削，但也不完全与内圆磨削相同，因而就难以用理论计算确定磨削力及磨削功率。
我们调查了一些磨削机床的磨头电机功率为4KW，磨头摆动电机功率为3KW。
2、砂轮线速度V
砂轮选用型号为APTL36#～80#∮400×∮127×40
砂轮线速度为
V秒=πDn=π×400×1450=30.4m/S
式中：砂轮电机转数n=1450r/min
3、曲柄转速n曲及摆杆每分钟往复次数n摆
砂轮的摆动运动由电机-无级变速器（XZWD-3000）通过摆线减速器带动摆杆作往复运动。
无级变速器输出转速n无=0—833r/min
摆线减速器速比i=35
摆线减速器带动曲柄转速
n曲=（0～833）/i=（0～23.8）r/民min
曲柄摆杆原理见图4。
摆杆每分钟往复次数
图4曲柄摆杆原理图
n摆=23.8÷360°
式中：a—摆杆摆动角、本设计为41.26°
4、砂轮合成线速度V砂合
2a
i.D
35×400
砂轮磨削时的线速度，由砂轮本身的速度及摆动速度两者合成。
砂轮本身速度V砂=30.4m/S
顺磨时V砂合=V砂—V摆
逆磨时V砂合=V砂+V摆
式中，V摆是砂轮摆动线速度，此速度在摆动过程中是变化的，准确计算很复杂，而且其数值大小与砂轮旋转线速度相比显得很小，可以忽略不计，故在此从略。
5、工作台线速度V工作台（mm/min）三s
由工作台传动原理图（图3）可见，工作台移动来自摆线减速器，通过皮带轮、伞齿轮传动及丝杠、丝母拖动工作台往复运动。
图3工作台传动原理图
图中，摆线减速器（XWD10—7）主要参数是，
功率Ne=10KW，传动比i=35
电机转速；n=1450r/min，输出扭矩M=2646N.m
则工作台速度:
V工作台=n.d.p=1450×250×14
=365.2mm/min
式中：P：工作台丝杠螺距为14mm
d：小皮带轮直径为∮250mm
D：大皮带轮直径为∮400mm
6、工作台纵向进给量mm/r
工作台的移动速度是不变的，V工作台=365.2mm/min但工件相对于砂轮每摆动一次的纵向进给量是随摆杆的摆动次数而变化的。当摆动快时，进给量就小，当摆动慢时进给量就大。
a.工作台在工件每转一转最大进给量Uma
最大进给量和砂轮宽度，工作台移动速度有关（图5）。当摆动磨削工作台向上移动，如砂轮向右摆时，砂轮上的A点到A′，进给量为U，返回时A′点到A″点。AA″段，必须小于砂轮宽度B，否则有可能存有残留部分未能磨削。
图5磨削示意图
即2Umax＜B，由于砂轮宽B=40mm
Umax＜Ｂ取U≈19mm/r
b.工作台在工件每转一转最小进给量Umin
最小进给量与摆杆的最高摆动次数有关。
无级变速器转速n无=0—833r/mini=35
摆线减速器输出n出=833/i=23.8r/min得最小进给量：
Umin=V工作台=365.2=15.3mm/r
所以得最大进给量Umax=19mm/r
摆杆每分钟摆动次数n摆=19.2
当最小进给量时，有可能效率太低，因此有必要在实际使用中调整摆动次数。
7、摆杆摆动角度及摆宽
为满足多种规格磨辊衬板加工需要，摆宽需满足一系列工作宽度的要求，本机构曲柄长185mm，如图6所示。
取A′B′≈AB=2×185=370mm
β=arcsin185=20.63°
式中：β；为摆角a，本机构a=41.26°
以SP2201为例，磨辊衬板内圆半径R925mm，L1=479mm，a=41.26°
X=Rsin20.63°=925×0.352=325mm
2X=650mm
大于479mm，满足摆宽要求。
五、磨头设计
1、磨头结构
由于对磨头功能要求较多，既磨圆柱面又磨15°斜面，并能手动进刀，因此磨头结构具有下列特点：
a.磨头手动进给，设计了手动进给机构。
b.为磨15°斜面，设计有迥转盘和倾斜15°底板，可手摇进给磨斜面。磨头示意图见图7。
图7磨头结构示意图
1、手摇进给机构2、转盘3、底板
2、磨头磨15°斜面时位置变化
磨辊衬板内圆磨削完毕后，砂轮需转105°，而且砂轮架垂直位置需作一定位移。见图8。
位移量
h=200sin15°
=51.76mm
图8磨头迥转图
六、设计收获及展望
在无技术资料又缺乏资金的条件下，采用旧部件组合的办法，设计制造磨辊衬板磨削的大型工装，是非常有益的技术措施。既解决了实际技术难题，有为厂节省了大量资金。
作者：王丽红、魏国平、王吉业
来源：北方重工集团有限公司
