連軋機輥筒工藝編制問題淺析

楊旭

（天津揚卡機電設(shè)備有限公司，天津 300356）

連軋機輥筒工藝編制問題淺析

楊旭

（天津揚卡機電設(shè)備有限公司，天津 300356）

本文以冶金設(shè)備連軋機上的輥筒為例，探討了加工工藝編制過程中需要注意的問題，對輥筒的加工工藝進行了合理的安排，實現(xiàn)了設(shè)計和加工的統(tǒng)一。

機械設(shè)計；加工工藝；加工路線；輥筒

機械產(chǎn)品開發(fā)過程中，設(shè)計和加工是相輔相成的兩個階段，在這兩個階段中，可能或多或少的會出現(xiàn)一些問題，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。本文以冶金設(shè)備連軋機上的輥筒為例，探析加工工藝編制過程中需要注意的問題。輥筒主要用于冶金設(shè)備的連軋機上，應(yīng)用廣泛。對輥筒的設(shè)計要求如下：具有足夠的強度和剛度，安裝在連軋機的工作部分，對鋼板進行軋制，將厚度較大的鋼板軋制成小厚度。輥筒為圓柱形的零件，可分為驅(qū)動輥和從動輥，其結(jié)構(gòu)主要有鋼板、輥筒、軸頭這三部分組成。實際生產(chǎn)中，輥筒重量輕，承受載荷大，傳動慣量小，其尺寸、形位公差及平衡要求一般都比較高，需要調(diào)質(zhì)、淬火、焊接等多道工序，加工難度較大，因此需要合理規(guī)劃其加工工藝。

1 基于設(shè)計的加工工藝探析

根據(jù)輥筒的工作特點及設(shè)計要求可知，輥筒屬于軸類零件，有多個設(shè)計要求都比較高，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等，這些要求都會對加工質(zhì)量和裝配質(zhì)量產(chǎn)生影響，從而影響到零件的性能和壽命。在編制零件加工工藝之前，需要對零件進行結(jié)構(gòu)工藝性分析。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性分析是指所設(shè)計的產(chǎn)品在能夠滿足使用要求的前提下，制造、維修的可行性和經(jīng)濟性。良好的結(jié)構(gòu)工藝性可以使零件加工容易，生產(chǎn)效率高、勞動量少、材料和能源消耗少。差的結(jié)構(gòu)工藝性不僅浪費材料而且加工困難，甚至無法加工。因此，在保證產(chǎn)品的使用要求的前提下，其結(jié)構(gòu)要能滿足機械加工工藝過程的要求。

通過輥筒的結(jié)構(gòu)工藝性分析，可以得到初步的工藝方案。在進行工藝過程編制時，首先要選擇加工基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)選擇的合理與否直接影響加工工藝。在選擇加工基準(zhǔn)時，要考慮產(chǎn)品的工作情況和設(shè)計要求，特別是要合理分析設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)的關(guān)系。對于輥筒而言，工件較大但是結(jié)構(gòu)比較簡單，將工件放置在工作臺上便于裝夾，而且由于毛胚是已經(jīng)成型好的無縫鋼管，由設(shè)計可知鋼板和輥筒本身的尺寸精度和位置精度并不高，這時加工鋼板和輥筒按便于裝夾原則選作粗基準(zhǔn)即可。而對于軸頭，由于它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、尺寸精度和位置精度要求較高，加工時以大直徑一側(cè)作為粗基準(zhǔn)，能夠滿足階梯軸的位置精度和尺寸精度要求。

精基準(zhǔn)是在精加工過程中采用的定位基準(zhǔn)。由于加工過程中需要進行翻面和移位等操作，粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)是不相同的。對于精基準(zhǔn)而言，要求能定位準(zhǔn)確，裝夾方便，保證精加工的順利進行，滿足相應(yīng)的加工質(zhì)量要求和效率要求。為了保證加工精度，在加工過程中不產(chǎn)生大的變形，就要求所選擇的基準(zhǔn)面具有較高的強度和剛度性能，同時，為了與設(shè)計和裝配過程項統(tǒng)一，需要考慮設(shè)計基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。輥筒是焊接件，在加工之前要先做焊前件，先將各部分做成半成品，再將鋼板、輥子和軸頭焊接在一起，形成輥筒。加工輥筒時要遵守互為基準(zhǔn)原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，實際加工過程中，加工軸頭時以一側(cè)作為精基準(zhǔn)加工階梯軸至成品；加工輥子內(nèi)圓時可仍選擇一側(cè)作為精基準(zhǔn)，能夠保證輥子的同軸度；加工鋼板的內(nèi)圓和外圓時選擇大端作為精基準(zhǔn)，既可保證輥筒整體的位置精度也可使裝夾簡便。

確定好加工基準(zhǔn)之后，可以根據(jù)設(shè)計要求選擇相應(yīng)的加工方法。表面加工方法選擇的任務(wù)是根據(jù)零件表面質(zhì)量要求，選擇一套合理的加工方法，既保證表面質(zhì)量的加工要求，又兼顧生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。根據(jù)設(shè)計要求，輥筒的加工特征主要為外圓表面和孔，外圓表面的加工方案主要選擇車削和磨削，孔的加工主要有鉆孔、鏜孔、擴孔、鉸孔等方式，鉆孔的精度太低，后期還要經(jīng)過半精鏜、精鏜或者擴、鉸的方式達到加工精度要求。對于輥筒表面加工方法的選擇如下：（1）輥身外表面的加工精度較高所以先經(jīng)過粗車、半精車、粗磨、精磨即滿足加工精度要求，輥身的內(nèi)孔粗糙度要求不高只需粗鏜后半精鏜即可。（2）軸頭的表面加工方法都可選擇車削，首先經(jīng)過粗車然后半精車最后精車就可以滿足表面加工要求；軸頭上的鍵槽需要用銑削完成，粗銑、半精銑、精銑即可。（3）鋼板外圓表面由車削完成，只需粗車后半精車；內(nèi)孔需要用鏜刀完成先粗鏜后半精鏜；鋼板

表1 各種特征經(jīng)濟精度加工方法

2 基于設(shè)計的工藝路線確定

制定工藝路線時，首先劃分加工階段。對于輥筒的加工而言，由前述的技術(shù)要求分析可知，輥筒要求的尺寸精度、位置精度及形狀精度，以及表面粗糙度均不是很高，而且輥筒是軸類零件，主要采用車磨加工，因此輥筒大部分特征的加工都采用了“粗車—半精車”的加工階段的劃分，只有軸頭外圓表面、輥身外圓表面等表面粗糙度要求較高的表面采用了“粗車—半精車—精車”的加工階段劃分。

輥筒的工序順序是根據(jù)基準(zhǔn)、加工方法和加工階段來安排的，對于輥筒的加工而言，為了提高加工效率，在實際加工過程中要盡量減少翻身和找正的次數(shù)。在實際生產(chǎn)過程中，軸頭、鋼板、輥身分別是單件加工，每個單件的加工都不需要翻轉(zhuǎn)。鋼板只需要平端面，以一端面為基準(zhǔn)加工各平面至成品；對于軸頭首先需要進行正火處理，放在粗加工之前然后車出兩端面，鉆中心孔，夾一端頂一端進行加工即可。由于首先需要軸頭與鋼板配合并焊接，所以對于鋼板的孔和軸頭的軸需要加工到成品要求，將兩個單件配合一起確定出基準(zhǔn)后再進行一部分半精加工；輥身的加工也是光出兩端面以一側(cè)端面為粗基準(zhǔn)進行加工。以上三個單件的加工都是半精加工，需要將三個單件按要求裝配在一起并焊接后再進行最后的精加工以及鉆孔和銑鍵槽加工至成品。

在編制機械加工工藝時，機床和刀具的選擇也是十分關(guān)鍵的部分。刀具性能對加工效率和生產(chǎn)成本有重要影響。在選擇刀具時，要綜合產(chǎn)品的材料、加工方法，加工表面質(zhì)量和加工效率。同時也要考慮刀具的經(jīng)濟型和適用性，保證具有較高的性價比。對于一般的加工而言，標(biāo)準(zhǔn)刀具就能滿足要求，對于組合機床和專用機床，可以選擇專用刀具。輥筒的加工特征主要是外圓面和孔，上的螺紋孔由鉆頭和絲錐加工。綜上所述，對于輥筒的加工這里選擇了車削、磨削、銑削、鉆孔這些表面的加工方法，如表1所示。

3 結(jié)語

因此刀具主要選擇鏜刀、車刀、銑刀和鉆頭。對于直徑較小的孔采用鉆頭加工，螺紋孔用鉆頭結(jié)合絲錐進行加工，可采用高速鋼或粉末冶金高速鋼鉆頭和高速鋼絲錐在立式鉆床或搖臂鉆床上進行加工；對于直徑較大的以及表面粗糙度有要求的孔，選用鏜刀進行加工，鏜刀可選擇具有微調(diào)機構(gòu)的涂層硬質(zhì)合金鏜刀。對于表面粗糙度要求不高的外圓表面選用車削加工，可選用相應(yīng)的涂層硬質(zhì)合金車刀；對于表面粗糙度較高的外圓表面一般選用車削后再磨削，因此需要選用相應(yīng)的砂輪和磨床，使之滿足加工需要，實現(xiàn)設(shè)計要求。

本文對輥筒的加工工藝進行了分析，在遵循設(shè)計要求的基礎(chǔ)上對輥筒加工中的一些基本問題進行了探討，使設(shè)計和加工目標(biāo)一致，編制了合理的加工工藝。對于機械產(chǎn)品而言，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，要綜合考慮設(shè)計、加工和裝配等過程中的各種問題。對于不符合設(shè)計要求的工藝方案，可在整合企業(yè)資源的基礎(chǔ)上進行調(diào)整和改進。產(chǎn)品設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，在設(shè)計加工及裝配過程中，需要對每一個環(huán)節(jié)進行合理的規(guī)劃，要對可能出現(xiàn)的問題進行綜合考量，協(xié)調(diào)各類資源，進行科學(xué)整合，保證產(chǎn)品的設(shè)計和加工合理性，實現(xiàn)產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。

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