離心復(fù)合高速鋼軋輥的高效加工

彭國勝 趙登軍 王紹榮

(山鋼集團(tuán)萊蕪鋼鐵新疆有限公司，新疆844200)

離心復(fù)合高速鋼軋輥具有芯部高韌性、工作層高強(qiáng)度、高耐磨性的特性，廣泛應(yīng)用于窄帶鋼、棒材等生產(chǎn)線。它能夠改善軋件表面質(zhì)量，減少換輥換槽頻次，顯著提升軋鋼生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。然而，受現(xiàn)有機(jī)加工水平制約，高速鋼軋輥加工效率極低，應(yīng)用效能不高，產(chǎn)出效益少，限制了其普及應(yīng)用。經(jīng)過生產(chǎn)實踐，借助于新材料刀具、機(jī)加工工藝的改進(jìn)，在及強(qiáng)力切削原理基礎(chǔ)上研究出了高效加工方法，實現(xiàn)了高速鋼軋輥加工效率的大幅提升，甚至部分孔型的高速鋼軋輥加工效率超過了普通軋輥。本文以加工?12 mm螺紋鋼K1軋輥為例，從機(jī)加工設(shè)備選型、加工刀具的選型、軋輥及刀具的裝夾方法、加工工藝等方面介紹了高速鋼軋輥的高效加工方法。

1 高速鋼軋輥高效加工設(shè)備選型及裝夾

1.1 機(jī)加工設(shè)備及刀具選型

國內(nèi)通用的高速鋼軋輥加工是利用數(shù)控軋輥車床，通過程序控制走孔型輪廓曲線的工藝，逐層去掉多余的材料實現(xiàn)軋輥孔型加工的。其切削用量小，吃刀抗力小，對機(jī)床傳動剛性及支撐剛性要求不高，加工精度高，但加工效率極低，機(jī)加工費(fèi)用高。

高效加工是建立在強(qiáng)力切削的基礎(chǔ)上，切削用量大，吃刀抗力大，在重型數(shù)控軋輥機(jī)床上進(jìn)行加工。目前我公司軋槽車削采用南通鼎順產(chǎn)數(shù)控軋輥車床CK8450，其矩形導(dǎo)軌、重型四爪卡盤、重型尾座、托板重型刀排座的結(jié)構(gòu)適合高效車削加工高速鋼軋輥。月牙槽的銑削采用南通煒星產(chǎn)數(shù)控螺紋月牙槽銑床WXK500C，矩形三導(dǎo)軌，重型頂尖，四爪卡盤的結(jié)構(gòu)具有高剛性特點(diǎn)，適合高效銑削加工軋輥槽。

刀體采用高速鋼材質(zhì)或40Cr鍛坯，孔型刀片為立方氮化硼材質(zhì)的專用刀具CBN35，減徑刀片為CBN60，刀片采用PCD刀片。刀體和刀片都具有強(qiáng)力加工性能。

車削工序的刀具強(qiáng)度及紅硬性是高速鋼軋輥切削刀具選擇必須考慮的因素，并且要在不同的機(jī)加工工序中做出合理的調(diào)整。例如，在粗加工工序或減徑工序選用CBN60刀片，精加工工序選擇CBN35等，主要是考慮刀具強(qiáng)度及紅硬性在不同加工工序中的合理分配。刀體選擇綜合性能較高的40Cr鍛坯，可以滿足刀片對刀體強(qiáng)度及韌性要求。

1.2 軋輥車床裝夾及刀具裝夾方法

軋輥裝夾采用扁套式專用工裝，扁套與軋輥扁頭配合精度較高，屬于偏向間隙的過渡配合。利用數(shù)控機(jī)床的重型四爪卡盤裝夾扁套式專用工裝后的彈性變形量來卡緊軋輥的扁頭，并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時重型尾座頂尖頂緊軋輥工作側(cè)中心孔，在數(shù)控機(jī)床主軸的帶動下完成軋輥的旋轉(zhuǎn)軋輥裝夾。關(guān)鍵在于在裝夾后軋輥扁頭與套筒扁頭之間沒有間隙，否則極易出現(xiàn)打刀現(xiàn)象，甚至無法切削軋槽。

刀具采用機(jī)夾式圓錐定位刀片，通過壓板可靠定位壓緊在刀體上。機(jī)夾刀體裝夾采用數(shù)控機(jī)床的重型刀排定位裝夾，裝夾牢靠。機(jī)夾刀體的裝夾關(guān)鍵在于最大限度地減少刀體的懸臂長度，以利于提高刀體本身的裝夾剛度及支撐能力，并適合強(qiáng)力切削。

在銑刀刀桿裝夾刀片時，由于高速鋼軋輥硬度高，切削力大，刀片定位斜面與頂桿的斜面必須處于最大接觸面狀態(tài)，否則刀片定位不可靠，容易引起刀片轉(zhuǎn)角的變化，從而出現(xiàn)打刀等問題。

2 高速鋼軋輥高效加工工藝

高速鋼軋輥的高效加工是用增大切削用量、減少機(jī)加工工步的方法實現(xiàn)的。因此，機(jī)加工工藝制訂及切削用量的確定以強(qiáng)力切削為基礎(chǔ)。

2.1 高速鋼軋輥軋槽在數(shù)控車床的車削加工

?12 mm螺紋鋼K1孔型分粗、精加工進(jìn)行。先粗加工走一刀，去余量，再精加工走兩刀或三刀。初次精加工一刀去掉半徑方向0.2 mm的余量，再次精加工一刀或兩刀找精度。?12 mm螺紋鋼孔型內(nèi)徑為11.388 mm，孔型相對較小，粗加工的主要目的為去除多余的材料，編程為直線編程。選擇刀片材質(zhì)CBN35，刀片型號RC1104，刀片的尺寸R4.76 mm，刀具的前角為8°，后角為15°。按照配輥圖，在z方向尺寸定位的情況下，采取在x方向直接進(jìn)刀的方式，主軸轉(zhuǎn)速選擇40 r/min，進(jìn)給量為0.15 mm，粗車孔型留精車余量為(11.38-9.52)/2=0.93 mm，這樣在孔型的兩個側(cè)面的單側(cè)余量也是0.93 mm。精車兩刀或三刀達(dá)到配輥孔型精度要求。經(jīng)現(xiàn)場實際驗證，粗車去余量用時20 min，精車一刀用時60 min，加上軋輥及刀具的裝夾找正時間，這樣加工一支高速鋼軋輥用時約4 h。

返修?12 mm螺紋鋼K1高速鋼軋輥時需要增加減徑及去肋時間。減徑尺寸一般在4 mm之內(nèi)，刀具為CBN60，用同樣的切削用量，減徑加工耗時30 min。用去肋刀具去肋用約1.5 h。精車操作相同。8 h可以加工一對軋輥。

高速鋼軋輥高效加工方法與目前國內(nèi)通用的軋輥加工方法比較，一對軋輥節(jié)約時間30 h。大大降低了機(jī)加工各類消耗，節(jié)約了人工、電耗并降低了機(jī)床本身的損耗，極大地促進(jìn)了高速鋼軋輥的現(xiàn)場使用。

2.2 高速鋼軋輥月牙槽在數(shù)控銑床的銑削加工

高速鋼軋輥在銑床加工的工藝和刀具材質(zhì)沒有改變。高效加工高速鋼月牙槽的方法是增大切削用量，進(jìn)給量由原來的0.01 mm/r改為0.05 mm/r，機(jī)床倍率由40%調(diào)整到80%。改變了固有的小吃刀量的工藝模式后效率大大提高，單槽銑削時間由原來的8 h減少到40 min,刻字時間為20 min。這樣，一個班次可以加工8條軋槽。

高速鋼軋輥的高效加工技術(shù)在數(shù)控車床和數(shù)控銑床的運(yùn)用，提高了數(shù)控機(jī)床的加工效率，實現(xiàn)了高加工精度及高加工效能。

3 結(jié)束語

通過對軋輥加工機(jī)床及刀具的合理選型、軋輥及刀具的正確裝夾、切削用量的合理選擇、加工工藝的高效優(yōu)化，高速鋼軋輥的高效加工方法實現(xiàn)了高加工效率和高加工精度，降低了軋輥加工成本，促進(jìn)了離心復(fù)合高速鋼軋輥的實際應(yīng)用。