數(shù)控磨削軋輥技術(shù)的發(fā)展及缺陷分析

摘要：本文淺談當(dāng)今磨削技術(shù)的發(fā)展，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析了鍛鋼軋輥磨削過程中產(chǎn)生的輥型缺陷和表面振動(dòng)紋，切削痕，螺旋紋缺陷產(chǎn)生的原因和危害性，并闡述了缺陷的控制方法。

關(guān)鍵詞：磨削技術(shù)；砂輪；振動(dòng)紋；切削痕；螺旋紋

軋輥磨削就是為軋機(jī)提供二次可以滿足生產(chǎn)需求軋輥表面的切削工藝流程，去除舊軋輥表面疲勞應(yīng)力層、輥印、微裂紋等。本篇主要針對(duì)軋輥在磨削過程中產(chǎn)生的輥型缺陷、軋輥表面缺陷等，分析其產(chǎn)生的原因和危害性以及缺陷的控制方法。

1 磨削技術(shù)發(fā)展概述

一般來講，冷軋鍛鋼軋輥磨削主要采用線速度Vs<45 m/s的普通磨削，高速磨削及超高速磨削在現(xiàn)階段對(duì)于砂輪及磨床的剛性需求較大，暫時(shí)不適合批量周期生產(chǎn)。按磨削粗糙度的高低等級(jí)將磨削分為普通磨削、精密磨削、超精密磨削。隨著科學(xué)集成化的發(fā)展，可能后期的軋輥磨床會(huì)將幾個(gè)工序給整合起來，集成激光或者噴丸毛化效果以滿足高檔汽車及面板的市場(chǎng)需求。

在磨削技術(shù)中，最重要的還要是砂輪的開發(fā)。國(guó)內(nèi)外都采用超精密磨削、精密修整、微細(xì)磨料磨具進(jìn)行亞微米級(jí)以下切深磨削的研究，以獲得亞微米級(jí)的尺寸精度。微細(xì)磨料磨削，用于超精密鏡面磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均直徑可小至4 μm。

磨削技術(shù)發(fā)展很快，在機(jī)械加工中起著非常重要的作用。目前，磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是發(fā)展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削機(jī)理并開發(fā)其新的磨削工藝技術(shù)，研制高精度、高剛性的自動(dòng)化磨床。

2 磨削缺陷的分析

我公司負(fù)責(zé)高質(zhì)量冷軋板帶的生產(chǎn)，在很大程度上依賴于高磨削質(zhì)量的軋輥，因此在軋輥磨削過程中準(zhǔn)確診斷和分析已發(fā)現(xiàn)的磨削缺陷，找出產(chǎn)生的原因，及時(shí)采取正確的方法來消除和預(yù)防，是提高板面質(zhì)量的有效途徑。軋輥的磨削技術(shù)要求是：1）軋輥表面不允許有明顯螺旋紋，切削痕，振動(dòng)紋等。2）軋輥的凸度（直徑）允許的誤差值要在公差范圍內(nèi)。3）輥面徑向跳動(dòng)<=0.001mm。軋輥的主要缺陷概括為兩大類，輥型缺陷和軋輥表面缺陷。其中輥型缺陷直接影響到板材的板形，造成板形縱向厚差，橫向厚差超標(biāo)以及中凸度超標(biāo)或不夠，是板材生產(chǎn)中最經(jīng)常碰到的質(zhì)量問題。軋輥的表面缺陷除了影響板帶的表面質(zhì)量外還影響到鍛鋼軋輥的使用壽命，增加軋制的生產(chǎn)成本。

2.1 軋輥磨削時(shí)的輥型缺陷

輥型缺陷的原因分析，主要是軋輥磨床進(jìn)給系統(tǒng)沒有微量補(bǔ)償，在實(shí)際磨削過程中，砂輪選擇太軟，砂輪脫粒太快，到了軋輥中間砂輪切入輥面的深度已經(jīng)大大降低，造成曲線失真，如圖1所示。

輥型缺陷的解決方法：

（1）選擇合理的砂輪硬度 砂輪的硬度由軟→硬有：E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W這些等級(jí)，在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于冷軋鍛鋼的軋輥磨削，我們選擇了較硬的砂輪，一般采用H-K的硬度。

（2）選擇合理的精磨工藝參數(shù) 降低拖板速度，控制在每分鐘20mm；降低砂輪的進(jìn)給量，每個(gè)行程只進(jìn)0.005mm，不要采用大進(jìn)給量，此時(shí)磨削出的軋輥中高值最接近理論中高曲線，而且對(duì)軋輥表面質(zhì)量的控制良好，修改參數(shù)后的軋輥中高值曲線如圖2所示，參數(shù)建議設(shè)定見表1。

2.2 軋輥磨削時(shí)的主要表面質(zhì)量缺陷

鍛鋼軋輥磨削時(shí)表面質(zhì)量缺陷主要有以下三種：

2.2.1 振動(dòng)紋

該缺陷有幾種形態(tài)

第一是明暗相見的條紋（類似輪胎印），輥身的橫向?qū)挾雀鶕?jù)振動(dòng)的頻率所決定5mm-20mm不等。第二是振紋不是整個(gè)輥身，只占輥身長(zhǎng)度傳動(dòng)側(cè)或者操作側(cè)2/3或者1/2不等。第三是在軋輥圓周方向上，間距比較大，但是也有周期性的表現(xiàn)，一般情況有一到多條不等的明暗紋，明暗紋寬度15 mm左右。該表面振紋的缺陷主要由磨輥過程中造成的，不易檢查，只有精磨過后測(cè)光可見。

振動(dòng)紋的解決方法：第一種橫向振紋是砂輪線速度過大，砂輪趨近于剛性較高的體征、單道次進(jìn)給量過大，形成的切削力過高、砂輪架和工件側(cè)床身的中心架剛性不夠產(chǎn)生顫振；第二種、第三種振紋是床頭輥卡變形或者連接不牢、讓軋輥在旋轉(zhuǎn)過程中自由度過高，也就形成軋輥與砂輪接觸接觸時(shí)在旋轉(zhuǎn)的個(gè)別角度會(huì)同時(shí)產(chǎn)生進(jìn)刀或者退刀的現(xiàn)象。軋機(jī)換輥時(shí)輥縫打開速度過慢，操作不當(dāng)造成輥?zhàn)优c帶鋼壓靠所形成的壓靠?。ǖ韧窦y）等。

2.2.2 表面切削痕

切削痕是指工件表面出現(xiàn)的一些比工件光滑表面的溝紋要深一些寬一些的痕跡。也稱“拉毛”或“劃傷”。這種劃痕常態(tài)下是沒有規(guī)律的零星分布，也有密密麻麻分布的劃痕。磨粒的切削過程可分3個(gè)階段 （1）相對(duì)滑擦階段（2）耕犁階段（3）切削階段。

切削痕產(chǎn)生的原因歸為以下幾點(diǎn)。（1）粗磨時(shí)的磨削量較大，橫移速度過快，砂輪和軋輥的線速度不匹配；（2）砂輪選型過硬導(dǎo)致磨粒在磨削過程中不易脫落，軋輥磨屑填堵砂輪間隙；（3）在磨削過程中降低砂輪與軋輥的接觸面；（4）冷卻方法不良，冷卻液不足，熱量排不出；（5）冷卻液和輥面潔凈度不夠；如圖4。

解決方法：（1）冷卻液應(yīng)該經(jīng)過良好的過濾，定期檢測(cè)冷卻液濃度并及時(shí)清理更換。（2）檢查好砂輪修磨器，保證修整后的表面完好。（3）合理的選用砂輪及磨削參數(shù)，保證精磨半精磨磨削道次。（4）砂輪的動(dòng)靜平衡要通過。（5）冷卻液的過濾要達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)，保證噴嘴處沒有堵塞。（6）選用合適的磨削用量

2.2.3 螺旋紋

圖5是常見的螺旋紋。

產(chǎn)生螺旋形的缺陷原因及防止措施：

（1）在長(zhǎng)期磨削倒角或者凸度較大的輥面時(shí)砂輪同軋輥部分接觸，常常是砂輪的一個(gè)邊接觸軋輥；因此在精磨和超精磨磨削時(shí)切深不宜過大，現(xiàn)在我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般都設(shè)計(jì)在0.005—0.01毫米/次。

（2）修磨砂輪時(shí)冷卻液沖洗砂輪不均勻，導(dǎo)致砂輪受熱不均勻，砂輪表面與軋輥表面不完全接觸，產(chǎn)生螺旋形缺陷。見圖7。

（3）磨床工件側(cè)床身剛性較差，當(dāng)采用大磨削壓力或者大的切深度時(shí)，軋輥中心線會(huì)產(chǎn)生偏移，見圖8。在這種情況下，應(yīng)該減少磨削用量降低磨削力的辦法來解決。

（4）砂輪法蘭與砂輪本體的間隙較大，在砂輪架橫向移動(dòng)過程中，砂輪有微擺動(dòng)現(xiàn)象，產(chǎn)生螺旋線缺陷。

（5）中心架拖瓦的高度沒有調(diào)整好，或者供油量過大，軋輥的中心線與砂輪架的中心線不平行，砂輪在磨削時(shí)出現(xiàn)與軋輥單面接觸（也就是我們常說的單面磨削）。因此必須提高拖瓦調(diào)整絲杠本身精度和優(yōu)化程序參數(shù)，如將INTERVAL間歇參數(shù)調(diào)整為3=WH+HS。

（6）砂輪組織不均或者冷卻液噴嘴不能完全覆蓋砂輪表面，則應(yīng)該更換砂輪、調(diào)整噴嘴角度。

3 結(jié)束語

軋機(jī)軋輥磨削的好壞直接影響到了生產(chǎn)線機(jī)組的產(chǎn)量以及質(zhì)量，通過合理的參數(shù)設(shè)定，明確的缺陷辨識(shí)度，提高磨床磨削作業(yè)效率，保證了軋輥的磨削質(zhì)量，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)合格的板材。

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作者簡(jiǎn)介：

管超（1988-），男，本科，技術(shù)員，從事技術(shù)管理工作。