精密制造

预制轴承座组件(轴承架)
有关焊接钢托辊内所有部件自动自对准的一些说明
开场白
历来,焊接钢输送辊的传统制造方法通常是:开始时,将两个空的冲压钢轴承座焊接到准备 好的辊筒的两个相对端。之后,通过一系列后续的多个装配工序完成生产过程。

引进预制轴承座组件(轴承架)后 ,我们的英国和海外客户都不再使用这种方法—— 他们不再把单独使用空轴承座视为最佳做法。

以下说明了这一新技术可以如何显著提高焊接钢辊制造工艺水平。

1. 现场托辊失效
轴向偏差是现场托辊失效的一个主要原因。所有托辊制造商在付出代价后都知道这一点。辊 轴的中心轴与托辊自身的中心轴不同轴,会让托辊围绕其中心轴产生不必要的偏心旋转运动。这种轴向偏差也意味着在辊轴相对端的托辊轴承中心轴,也可能被迫错位。在输送机系统 上,此类问题会导致:

  • 输送带产生不必要的谐波振动—— 其本身会产生更多的问题,如溅溢、皮带磨损不均匀等等。
  • 轴承预紧不受控制、轴承磨损、轴承过热等。

所有这些影响可能会(最坏情况)使托辊很快失效,或(最好情况)大大缩短托辊的工作寿 命。

预制轴承座组件(轴承架)的引进和这项技术对托辊制造工艺的影响,已经为托辊制造商最 大程度地减少了这种问题。

2. 轴向对中的控制
传统上,开始托辊安装时,将两个空的冲压钢轴承座焊接到辊筒的两个相对端,这是保持托 辊轴向对中的原始定位方法。这种方法通过在两套焊接装配模具内采用的两个实心中心模具 芯棒,对轴向对中进行控制。

这两套模具安装在常规托辊焊接机的两个相对的机头上,各中心芯棒与其各自配套的外部模 具元件(用于辊筒的中心轴对中)一起使用。

预制轴承座架——关于托辊部件的自动轴向自对中的一些说明

这种中心芯棒历来被设计为与两钢轴承座的空冲压孔准确连接,其主要目的是将轴承座的两 个中心轴与辊筒的中心轴对中。

(但请参考我们关于这个主题的另一非正式工作文件“冲压钢托辊轴承座—— 无法压出正圆”) 引进轴承架后,该关键控制点已经转移到辊轴自身的中心轴。

实心中心模具芯棒现已更新,其中包含一个精密加工的内螺纹接头,用以承接从预装预润滑 托辊的端面伸出的轴过度突起部分。

3. 新产品——在焊接前已装好和经过润滑的托辊
对于还不是Edwin Lowe Ltd客户的托辊制造商,我们必须说明:在进行焊接之前,托辊已完全装好并经过充分润滑。

因此,顾名思义,在采用新系列的预制轴承座组件/轴承架来生产他们的托辊后,制造商的 制造工艺将随之大大改变。

4. 工作原理
托辊制造商将通过机加工或研磨产生公差为几个微米的轴径,非常精确地准备好辊轴的两端,以匹配所需轴承的孔/内径,从而在辊轴的两端产生两个轴承座。

同样地,新设计的焊接机头模具的两个相对中心芯棒内的中空套筒,都经过非常精密的加工,以产生非常精确的内径。该内径与辊轴的两个制备好端头的外径配合公差也是几微米。此外,当焊接机装好时,两个相对中心芯棒的两中心轴围绕托辊焊接机的中心轴非常精确地 相互对准(现在通常将激光用于此用途)。

轴承座架的轴向对中也经过精确设计,例如围绕部件中心轴的紧密法兰同轴度和偏心度公差,是轴承架设计的关键要素。

因此,焊接工序开始之前,装在双头托辊焊接机的两个相对机头上的模具将焊机上所有部件 都夹紧到位时,两个中心芯棒的紧密公差内径与轴突起的紧密公差外径配合,能够自动确保 所有托辊部件与辊轴的中心轴对中。

预制轴承座架——关于托辊部件的自动轴向自对中的一些说明

也就是说,两套相对的外部机头模具已经自动将辊筒的中心轴与托辊焊接机的中心轴对中。同时,内螺 纹中心模具已自动将辊轴的中心轴对中,从而也将两个托辊轴承的中心轴与托辊焊接机的中 心轴对中。

因此,这是第一次实现托辊内所有组成部件的所有中心轴的对中过程自动化。更重要的是,与以前的装配方法相比,它可以自动进行更精确的控制。

5. 装配的自动控制
换言之,焊接机的装配工序现在是已大大缩短的托辊制造过程中的最终装配工序,可自动确 保所有托辊部件(即轴、轴承、辊筒)的所有中心轴都自动地与焊接机自身的中心轴对中。这并没有解决托辊制造商的所有问题,即我们仍需处理辊筒制造商有关直线度、椭圆度、壁 厚等的普通公差,仍需处理车间加工公差的严格控制等。但我们可以说,我们已经为托辊制 造商省去了托辊轴向对中问题中的大量“猜测”。 反过来,这有助于质量的可重复性,并加速制造过程,降低托辊生产的单位成本。

6. 更多说明
这也意味着,轴承座孔尺寸/公差和轴承座法兰直径尺寸/公差已经不是焊接过程中最重要的 定位因素。当焊头中心模具连接轴突起并对着辊筒的两相对外表面夹紧轴承架时,可以看到以下效果:

  • 通过辊轴的中心轴定位,轴承架的法兰外径和辊筒端内的加工凹入部分内径之间的距离,或和辊筒自身端面的外径之间的距离,得以平均。
  • 在焊接期间,无论法兰外径对辊筒端部是否精确定位,焊缝均完全填满此空间。