双砂轮车轴磨削装置设计

张斌斌　马成稳　杨继珍

(天水星火机床有限责任公司技术中心，甘肃 天水 741024)



双砂轮车轴磨削装置设计

张斌斌马成稳杨继珍

(天水星火机床有限责任公司技术中心，甘肃 天水 741024)

该装置用于磨削车轴。车轴包括相背的第一端面、第二端面及一个圆柱状侧面。双砂轮车轴磨削装置包括拨盘、用于支承车轴的第一顶尖及第二顶尖、第一砂轮、第二砂轮及至少一个减震装置。车轴穿过至少一个减震装置且位于减震元件间并能够在减震装置内转动。减震元件可以防止车轴沿径向振动，防止砂轮加工的区域产生表面局部的振纹，从而提高加工精度。

双砂轮；车轴；磨削

(Tianshui SPARK Machine Tool Co., Ltd., Tianshui 741024, CHN)

随着交通工具的高速发展，高铁已经成为人们出行的重要工具之一。其中动车组车轴的加工精度直接影响高铁的安全运营，目前普遍借助于双砂轮架数控车轴磨床加工车轴，该机床采用前置固定工作台，由两砂轮架纵、横移动实现工件磨削的总体布局。砂轮架主轴由静压轴承支撑；砂轮架横进给采用直线导轨；砂轮架纵向进给采用开式的静压导轨；工件由专用中间传动装置驱动；机床配置自动测量仪和轴向定位量仪等专用部件。专门用于高速列车车轴、载重卡车车桥，机车车轴的各轴颈外圆、圆弧及端面的磨削。因其所用的砂轮宽度达到300 mm，磨削力大不说，尤其在一次装夹中，对车轴和桥壳轴头的两端要利用两个砂轮架同时进行磨削，更增加了机床设计和制造难度，因此成为国内磨床行业一个多年没有攻克的技术难题。目前，国内厂家大多依赖少数进口设备加工高速列车车轴、载重卡车车桥桥壳。

1　车轴磨削的现状

通常车轴工件两端需要通过磨削装置进行磨削加工，磨削装置通常包括一台驱动电动机、安装驱动电动机一端并由驱动电动机带动转动的顶尖、支承车轴工件另一端面的顶尖、以及两个同时磨削车轴工件两端的左右砂轮。然而磨削过程中，由于左右砂轮同时高速旋转、以及车轴工件以与砂轮相反的方向旋转，在左右砂轮同时分别对车轴工件两端进行磨削时，工件会沿径向产生切削抗力，切削抗力激振工件，振动导致的结果是被两砂轮加工的区域会产生表面局部的振纹，影响车轴表面粗糙度。

2　双砂轮车轴磨削装置的结构和工作原理

双砂轮车轴磨削装置100(如图1)，用于磨削车轴200，车轴200为圆柱状并具有一中心轴AA，车轴200包括相背的第一端面201、第二端面202及一个圆柱状侧面203。双砂轮车轴磨削装置100包括驱动电动机、安装于驱动电动机一端并由驱动电动机带动转动的拨盘10、用于夹持车轴的第一顶尖20及第二顶尖30、第一砂轮40、第二砂轮50及减震装置60；第一顶尖20固定设置于拨盘10内并由拨盘10带动车轴200转动，第一顶尖20及第二顶尖30分别抵靠于所述车轴200的第一端面201及第二端面202；第一砂轮40及第二砂轮50分别用于磨削所述侧面203的两端(即所述侧面203靠近第一端面201及第二端面202的位置)；减震装置60内设有位于车轴200外且与车轴200接触的减震元件61，车轴200穿过减震装置60且位于减震元件61间并能够在减震装置60内转动。

减震装置60(如图2)位于车轴200的中部位置，减震装置60包括一个底座62、一个支撑减震装置的体63，减震元件61为轴承，如图2。该轴承套于车轴200的中部并与车轴200的侧面203中部接触，且车轴200可以在该轴承内转动。在其他实施方式中，减震元件61为柱状滚子或球形滚珠并位于支撑体63的内侧壁与车轴200的侧面203之间并与车轴200的侧面接触。在其他实施方式中，减震元件还可以是海绵、橡胶等柔性材料。

第一顶尖20及第二顶尖30均由金属制成且大致为锥形，其中第二顶尖30安装在一支撑架上(图未示)并能够在该支撑架上转动。顶尖孔204(图3所示)的中心轴与车轴200的中心轴AA同轴，两顶20和30尖支撑车轴200。

磨削时，由驱动电动机带动拨盘10转动，拨盘10通过第一顶尖20带动车轴200转动，第二顶尖30随车轴200转动，第一砂轮40及第二砂轮50分别由相应的电动机带动高速转动，然后磨削车轴的两端。减震装置内设有位于车轴外且与车轴接触的减震元件，如此，第一砂轮及第二砂轮分别用于磨削所述车轴工件侧面及两端时，可以防止车轴沿径向振动，防止砂轮加工的区域会产生表面局部的振纹，从而提高加工精度。

如图3所示，双砂轮车轴磨削装置还包括设置于拨盘内的销钉70，第一端面还开设有多个供销钉70插入的均匀分布的锥销孔205。销孔205为锥孔，销钉70包括销钉头部71及锥端72，通过锥销端72插入锥孔205。可使拨盘带动车轴转动时接触紧密，转动过程中没有间隙，减小车轴本身的晃动量，并且便于装卸工件(车轴)。

3　结语

通过以上装置的应用，对解决车轴颈产生波纹问题有良好的效果，能明显改善车轴轴颈表面的粗糙度，而且成本比较低，结构简单，实用性强。

[1]本公司车轴磨床产品图纸.

[2]《机床设计手册》组.机床设计手册(3)[M].北京：机械工业出版社,1997.

[3]戴曙.金属切削机床[M].北京：机械工业出版社，2004.

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Design of double wheel axle grinding device

ZHANG Binbin, MA Chengwen, YANG Jizhen

The device is used for grinding the axle. Axle includes the first end and second end face and a cylindrical side which is reverse. Double wheel axle grinding device includes dial, first and second center used for supporting axle, first grinding wheel, the second grinding wheel and at least one damping device. Axle is located between the suspension components through the at least one damping device and can be moved within the shock absorbing device. Axle damping element can prevent the radial vibration, prevent partial surface vibration grain in grinding wheel processing area, to improve the machining accuracy.

double wheel; axle; grinding

TH123

B

张斌斌，男，1980年生，研究方向为机械设计。

(编辑孙德茂)(2015-08-18)

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