冷辗环机圆度辊结构分析

李新东¹，王雅红²

（1.洛阳轴承研究所，河南洛阳　471039；2.洛阳大学机电工程学院，河南洛阳　471023）

　　摘　要：圆度辊在辗扩中起着十分重要的作用，直接影响辗扩工件的精度。通过对早期及目前的冷辗机圆度辊结构进行对比分析，说明了各种圆度辊的适用范围及其所能达到的圆度范围。

　　关键词：滚动轴承；冷辗环机；圆度辊；结构

　　在冷辗环机中，圆度辊是一重要部件，它直接影响加工件的圆度、锥度及尺寸精度。无圆度辊的冷辗机加工出的产品尺寸散差较大，达0.2～0.3mm，圆度达0.5mm，同时在辗扩中工件锥度不受控，尺寸分散范围较大，辗扩后只能通过整径等工艺解决。圆度辊的采用不仅有效地改善了工件圆度，减少辗扩中的振动，使测量稳定可靠，延长模具及机床主轴轴承寿命，同时还能调节工件锥度。

　　1　圆度辊工作原理

　　工作原理如图1所示。Z初的圆度辊结构为固定式，即圆度辊回转中心位置固定不动，圆度辊只在辗扩后期起作用。随着冷辗技术的发展及对圆度辊研究的深入，已研制出多种结构的圆度辊，除固定式外，还有随动式，而随动式根据其圆度辊摆臂位置又可分为摆臂内置式与摆臂外置式。

　　1.1固定式圆度辊

　　固定式圆度辊结构如图2所示，在圆度辊座下部装有一斜铁，调节其左右位置便可调节圆度辊的高低。在辗扩开始时，工件和圆度辊并不接触，随着辗扩的进行，套圈壁厚变薄，直径长大，套圈开始与圆度辊接触，此时圆度辊对套圈施加一斜向上的整圆力，由图1中1、2、3点即可确定套圈尺寸。在该机构上，圆度辊下部的斜铁还能绕圆度辊座轴线摆动，以改变辗扩时的金属流动方向，调整工件锥度。

　　1.2随动式圆度辊

　　原理如图3所示。随动式的两种形式区分主要在于圆度辊摆臂的位置，外置式圆度辊座摆动支承点在主轴座外侧，内置式圆度辊座摆动支承点在主轴座内侧。随动式的特点为圆度辊为摆动式，其回转中心与主轴（即辗轮）同心，在圆度辊座后侧有一液压缸提供整圆力。在辗扩开始时，油缸推动圆度辊座，使圆度辊向上摆动至圆度辊上位，贴紧工件，随着辗扩的进行，套圈壁厚变薄，直径变大，圆度辊开始在套圈变大抗力的作用下后退，也即圆度辊对套圈施加一斜向上的整圆力，当辗扩进给到末工进始点时，圆度辊主动后退至下位顶杆，圆度辊即固定不动，辗扩继续进行，工件继续变大至设定尺寸。圆度辊能绕辊座下部回转中心微量转动，用以调整工件锥度。

　　2　特点及实用效果分析

　　固定式圆度辊虽能提高辗扩工件圆度，但由于圆度辊高度固定不变，在辗扩开始时圆度辊与工件并不接触，辗扩中套圈易出现振动，测量出现误差，甚至导致辗扩不能进行；特别是当对锻件直接辗扩时，由于其壁厚差大，辗扩振动更明显，芯辊易折断，故固定式圆度辊只适合于辗扩车加工毛坯。

　　外置式随动圆度辊优点为不改变主轴支承结构，主轴支承跨距小，主轴刚性好。同时整圆力大部分作用在床身上，小部分作用在轴承座上，主轴不承受整圆力，有利于减小主轴辗扩时的弯曲变形，提高主轴回转精度，其缺点是圆度辊对回转支承点力矩较大。实用证明，无论对车坯或锻坯，该圆度辊均有较好的整圆调锥效果，辗扩时工件圆度、锥度十分稳定，使用效果较佳。

　　内置式随动圆度辊优点为圆度辊对回转支承点力矩较小，缺点是拉大了主轴支承跨距，主轴受力点不在两支承中心。同时圆度辊摆臂装在主轴上，整圆力直接作用在主轴上，不利于减少主轴变形。实用效果接近于外置式。经实际使用，无圆度辊设备辗扩时振动较大，尤其是在加工锻坯时（壁厚差较大），加工的毛坯圆度一般在0.1～0.2mm。同等条件下，芯辊寿命也较短。试验证明，无圆度辊时，芯辊失效主要是两端断裂而非型槽磨损或截面断裂，固定式圆度辊能达到较好的圆度（0.1mm以下）。但由于辗扩开始时并不接触工件，开始辗扩时有较大振动，不利于提高芯辊寿命，机床仍然不适合于粗辗。随动式圆度辊较好地解决了工件圆度问题，实际使用效果较佳，由于采用了液压系统控制整圆力，故整圆力的大小可根据具体工况调整到一个较佳的范围，以利于辗扩。对于内置式和外置式，由于其结构区别不大，故实际执行效果尚无十分明显的差异。

　　其实际对比结果如表1所示。

 表1 不同结构圆度辊对比结果

来源：《轴承》2005年第1期