罗拉轧辊在蜗杆砂轮磨齿机上的加工

杜晓峰，曹少强

（陕西秦川机械发展股份有限公司，陕西宝鸡 721009）

0 引言

罗拉是英语单词“roller”的音译，有辊和轴的含义，是纺织机械上用于牵伸、梳理、输送等机构的重要机件。牵伸罗拉是纺纱机牵伸机构的主要零件，由上罗拉和下罗拉成对组成罗拉钳口，握持纱条进行牵伸。通常提到的罗拉即指牵伸下罗拉，它是外圆有沟槽、滚花或光滑表面的钢制细长轴。罗拉轧辊是加工纺织机械中罗拉杆的刀具，罗拉由一对罗拉轧辊滚压而成，若一对罗拉轧辊为同一旋向，所加工出的罗拉为左旋或右旋；否则，加工出的罗拉则为网纹形状。罗拉是纺织机械上的关键件，又是易损件，其精度直接影响到纺纱的均匀度。罗拉轧辊一般由国外进口，一套售价上万元人民币，约能加工罗拉杆5 000 套。

1 罗拉轧辊的特点

如图1、图2 所示，罗拉轧辊的常用材料为Cr12MoV，热

图1 斜齿沟槽罗拉与菱形滚花罗拉

处理硬度为58～62HRC，其硬度虽然不高，但为高碳高铬的莱氏体钢，是典型的冷作模具钢，属工具钢，具有高耐磨性。其常规加工方式一般为单牙铣削加工，效率很低而且加工精度很难保证。根据罗拉轧辊的特点做出在蜗杆砂轮磨齿机上加工的方案。

图2 某种规格罗拉轧辊照片

2 罗拉轧辊磨削及工艺

罗拉轧辊一般齿数在500 牙左右，模数小于1 mm，可近似看作多齿数小模数齿轮的加工。罗拉轧辊的磨削加工与齿轮磨削加工不同的是其加工毛坯为圆柱形，对刀时只需将砂轮外圆接触工件外圆，靠砂轮的旋转及进给、工件的分度转动及轴向运动加工出所需罗拉轧辊。罗拉轧辊法向齿形并非渐开线，根据其所加工的罗拉杆不同有特殊要求，一般为圆弧齿形。根据罗拉轧辊的使用方式，其对齿形的要求并不严格，对单个齿距极限偏差及工件外圆尺寸的一致性要求较高。罗拉轧辊的齿形是由特制的圆弧齿形金刚滚轮保证，单个齿距极限偏差则由工件旋转轴的分度传动保证，外圆尺寸的一致性则由加工工艺及砂轮径向轴的进给精度保证。

针对罗拉轧辊多齿数小模数的特点，多头螺旋线砂轮的磨削方式非常适用，能提高罗拉在磨削过程中的转速，极大地提高了加工效率；在实际磨削加工中，针对不同模数齿数的罗拉轧辊分别采用5 头及6 头螺旋线砂轮磨削。针对这种工件的特殊性，专门编制了6 头螺旋线砂轮修整程序，在实际磨削加工中运用了深切缓进给磨削工艺，并摸索出一套切实可行的加工方案。

根据罗拉的加工工艺，要求一对罗拉轧辊的外径变化为±0.01 mm，才能有效保证被加工出的罗拉杆外径在规定公差内。为此，在工装设计时一次装夹一对罗拉轧辊，一对轧辊在同一次磨削过程中加工完成，以保证外径尺寸的一致性。

由于罗拉轧辊的牙细而浅（深度要求一般小于0.5mm），对砂轮有特殊要求。粗粒度砂轮较锋利，有利于磨削，但不利于形状的修整；而细粒度砂轮在磨削中磨损较严重，不能达到磨削精度要求。我们使用的砂轮型号为GC280L7V-40 m/s。该砂轮磨料为绿碳化硅，其硬度较刚玉类砂轮高但更脆。由于砂轮在磨削中磨损比较严重，而且对刀的松紧程度不易控制，虽然采取了加大砂轮切向位移率的方式，但仍难保证在一次磨削过程中将轧辊外圆控制在规定尺寸内。为此，将磨削分为两个步骤：首先保证砂轮的齿根接触工件外圆，程序停止但不放松工件，测量外圆实际尺寸与要求尺寸的差值；再重新设定砂轮径向进给量，完成磨削。

图3 罗拉轧辊圆弧齿形简图

图4 金刚石滚轮修整部分示意图

以下是某种规格罗拉轧辊的磨削过程介绍。整个磨削过程分为粗磨一、粗磨二、精磨一、精磨二几个阶段。在第一次磨削中，由于刚接触工件时的接触面积较小，磨削力不大，故粗磨一设定的砂轮每次径向进给量为0.08～0.10 mm；随着进给量的增大，接触面积增大，磨削力增大，此时将径向进给量减小，适当增大轴向进给速率。在粗磨二中设定砂轮每次进给量为0.03 mm，工件轴向进给速率为0.4 mm/r；将精磨一设为砂轮无进给磨削，精磨前砂轮切向位移1 mm，工件轴向进给速率为0.4 mm/r；精磨二设定砂轮每次进给量为0.01 mm，精磨前砂轮切向位移2mm，工件轴向进给速率为0.4mm/r。具体磨削参数见表1。

3 结论

目前罗拉轧辊在蜗杆砂轮磨齿机上的磨削已经在多家纺机用户处应用，这种加工方式极大地提高了罗拉轧辊的加工精度与效率，满足了用户对罗拉刀具的加工需求。

图5 蜗杆砂轮磨齿机机构示意简图

表1 某规格罗拉轧辊磨齿工艺参数（5 头砂轮磨削）

［1］秦川机床厂.磨齿工作原理［M］.北京：机械工业出版社，1977.