數(shù)控軋輥磨床砂輪選型和使用

徐繼根

（中煤大屯蘇鋁鋁業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇 徐州 221007）

0 前言

選擇砂輪有3 個原則。1）粗磨時切削性能好，金屬切除率高。2）精磨時砂輪的等高性、微刃性好，磨削發(fā)熱小。3）使用經(jīng)濟(jì)合理。作為一個優(yōu)秀的數(shù)控軋輥技術(shù)人員一定要詳細(xì)了解砂輪的制造和選型，使用過程，掌握砂輪的特性和國內(nèi)外砂輪的區(qū)別對提升操作軋輥磨床的技能尤為重要。

1 砂輪的整形

除了砂輪使用前的靜平衡外，在磨削的過程中，砂輪經(jīng)常會出現(xiàn)切削費力、磨料不能及時脫落、鈍化等現(xiàn)象，使磨削的軋輥表面出現(xiàn)燒傷、振紋，嚴(yán)重時會引起機(jī)床共振現(xiàn)象，這就需要操作者對砂輪進(jìn)行重新修整，以保持砂輪的鋒利和正確的外形，切除多余的鈍化層，保持均勻的等高刃性。必要時，要對砂輪的端面進(jìn)行修整，如圖1 所示。

圖1 砂輪端面修整后樣式

必須選擇合理的修整工藝，一般選擇單粒金剛筆，數(shù)控磨床上都有專門的修整設(shè)備，采用砂輪轉(zhuǎn)速18 m/s，拖板速度200 mm/min，吃刀量每次0.02 mm。來回運行6 次，即可恢復(fù)其切削性能，如果拖板速度超過500mm/min，則修整的砂輪痕跡太重，會反印到軋輥表面。會增加磨削次數(shù)，影響磨輥效率。如果拖板速度低于100 mm/min，拖板會產(chǎn)生爬行，使修整表面太細(xì)，影響正常磨削，所以要根據(jù)砂輪的軟硬程度，合理經(jīng)濟(jì)地選擇修整工藝。修整完成后，要加大磨削液的沖洗，去除多余的砂輪顆粒[1]。

2 合理選擇砂輪的硬度是關(guān)鍵

選擇砂輪硬度時，作為操作工，都會希望砂輪時刻保持鋒利、不易鈍化、磨削中減少修整次數(shù)以及減少加工時間。在精磨時，要求脫落程度小，減少進(jìn)給補償量，軋輥硬度和砂輪硬度匹配合理，磨削效率高能一直穩(wěn)定使用。

選擇砂輪硬度時，最重要的是匹配軋輥的硬度、匹配磨床的設(shè)備特性、匹配所用的磨削工藝、匹配使用的磨削液以及匹配鋁板表面要求。要想保持良好的切削，就是軟配硬，硬配軟。磨床的主軸精度對砂輪會影響，太硬的砂輪，可以把砂輪速度降低至12m/s～5m/s 后，進(jìn)行最后的精磨，磨削液的濃度配比要小于3%，濃度高，黏性大容易堵塞砂輪，會引起砂輪偏硬，產(chǎn)生振動。匹配軋輥加工的粗糙度，太軟的砂輪會使軋輥表面均勻性不一致。

對于砂輪的選型，一般還要考慮以下6 種情況。

2.1 砂輪與接觸面

砂輪與工件接觸面積大時，砂輪的硬度應(yīng)選得低一些，以免軋輥發(fā)熱過高而影響磨削質(zhì)量。

2.2 磨鑄軋輥要求時

應(yīng)該選用硬級的砂輪；重負(fù)荷磨車削過的鑄軋輥時，也應(yīng)選硬級的砂輪，以免砂輪磨損太快。一般選J 級。

2.3 重型磨床選擇

剛性較好的磨床，由于它們在磨削時的振動較小，磨粒不容易被破壞，因此可用硬度較低的砂輪。一般選H 級、G級。

2.4 表面粗糙度要求低

加工表面要求粗糙度值越小，工件尺寸要求越精確時，應(yīng)選擇硬度較低的砂輪，以避免磨削發(fā)熱過多，工件表層組織變壞。一般選F 級。

2.5 工件表面出現(xiàn)的劃痕

工件表面出現(xiàn)的劃痕常與砂輪硬度選擇不當(dāng)有關(guān)。當(dāng)砂輪硬度太低時，磨粒容易脫落，由于擠壓或摩擦的作用，脫落的磨粒會劃傷工件表面，因而此時要適當(dāng)提高砂輪的硬度。一般選H 級。

2.6 磨削要求切削高時

可以采用如下工藝：砂輪轉(zhuǎn)速為30 m/s，拖板速度為2 500 mm/min，吃刀量每次0.15 mm。軋輥轉(zhuǎn)速25 r/min，快速高效地進(jìn)行粗加工。

3 砂輪對工件表面質(zhì)量影響

從磨削性能來看，白剛玉、單晶類砂輪較好。從磨削表面粗糙度來看，砂輪的磨粒越細(xì)，則磨削工件表面上的殘留面積越小，表面粗糙度越低。從減少拉毛、劃傷來看，砂輪不能太軟，太軟的砂輪磨粒易脫落會產(chǎn)生小劃傷。但也不能過分硬、太硬的砂輪磨鈍后，磨粒不易脫落會引起工件表面燒傷，因此一般采用H 級砂輪。從結(jié)合劑來看，樹脂結(jié)合劑的彈性好，適用于低粗糙度表面磨削。而陶瓷結(jié)合劑脆性大、彈性差，受不了側(cè)面扭曲壓力，但它的組織多孔性好，能耐水、耐油及普通酸堿的侵蝕，適用于一般磨削。

筆者認(rèn)為想要加工出一個高質(zhì)量的軋輥，軋輥的表面不能有螺旋紋（走刀紋）、振紋、網(wǎng)狀線、小劃傷（落砂?。?、水波紋、斜紋以及色差，而且輥面表面的粗糙度基本均勻一致，且軋輥表面不能非常亮，要求越白越霧越好，要想達(dá)到這一要求，機(jī)床的各方面精度要達(dá)到設(shè)備要求，砂輪的選用要和軋輥的硬度等方面匹配，無論切削或拋光，性能都要優(yōu)良。

優(yōu)良的磨削工藝，是操作者技能的體現(xiàn)。這幾方面是相輔相成，無論哪一方面有問題，則軋輥加工的表面質(zhì)量就可能達(dá)不到理想狀態(tài)。但這也不是絕對，例如，機(jī)床有問題不穩(wěn)定，也可以通過磨削工藝進(jìn)行彌補。例如磨削工藝有問題，也可以通過砂輪選用進(jìn)行彌補。例如，機(jī)床非常好，其他因素差一些，也能加工出合格的軋輥，所以良好的機(jī)床和優(yōu)秀的磨工是主要因素，其中砂輪是關(guān)鍵因素，所以砂輪的優(yōu)劣將直接決定軋輥的表面質(zhì)量。

4 鋁箔輥選型為例

鋁箔輥面要求粗糙度一般0.2μm～0.04μm 常用樹脂砂輪居多，因為本身軋輥的磨削量非常小，一般小于0.05 mm，只要求輥形，表面質(zhì)量等幾何精度，軋輥硬度肖氏95～105，軋輥直徑260 mm，長度1 600 mm～2 200 mm，材質(zhì)9cr2m，mc3，mc3t 等，要求軋輥韌性，剛性，硬度均勻等，這就對砂輪就有了更進(jìn)一步的要求。

4.1 砂輪要有一定的切削性能

所謂切削性能是指在磨削過程中，磨削電流表要能反映出來，精確到0.2 A～ 1 A。砂輪如果太軟、脫落嚴(yán)重、電流監(jiān)控不好掌握，那么加工的輥形和粗糙度很難保證均勻一致。如果砂輪太硬，切削電流有了，砂輪不脫落而出現(xiàn)振紋，且表面光潔度較高，即軋輥會發(fā)亮，則軋輥表面缺陷就容易看到，而反映到鋁箔表面，如果脫落太嚴(yán)重，有時砂輪會掉砂現(xiàn)象，而擠壓到軋輥表面，產(chǎn)生小劃道、小劃痕。所以砂輪的硬度選擇要和軋輥的硬度相匹配，既要滿足自銳性，又要兼顧切削和劃道，并有足夠的拋光性能。

4.2 砂輪的材質(zhì)選配

鋁箔加工上傾向于白剛玉居多，也有很多砂輪廠在材質(zhì)上選用混同磨料，兼顧切削性能。筆者認(rèn)為選用單晶剛玉材質(zhì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于白剛玉。

4.3 砂輪的組織號選用

建議鋁箔行業(yè)，選7～9 號 ，因為其磨削量較小，磨削負(fù)荷也較小，而在板材加工上有時會選用大氣孔砂輪，以增大磨削負(fù)荷。

在選用鋁箔砂輪上，根據(jù)粗糙度調(diào)配合適粒度的砂輪，例如0.25 μm 的粗糙度選用150 粒度。

0.15 μm～0.2 μm 選180 粒度

0.10 μm～0.15 μm 選220 粒度

0.08 μm～0.07 μm 選280 粒度

0.07 μm～0.05 μm 選320 粒度鏡面拋光選500～1 000 粒度

根據(jù)加工的鋁箔輥面要求，砂輪選型如下：

軋輥材質(zhì)9cr2m，硬度肖氏（HS）105，軋輥260 mm×1 600 mm，粗糙度要求0.15 μm，選用SA180J9B（單晶剛玉180 粒度，硬度軟1 組織號9 號，樹脂結(jié)合劑）。

粗糙度要求0.08 μm，選用SA280H9B（單晶剛玉280 粒度，硬度軟2 組織號9 號，樹脂結(jié)合劑）。

粗糙度要求0.05 μm，選用WA320J7B（白剛玉320 粒度硬度軟1 組織號7 號，樹脂結(jié)合劑）。

如果軋輥硬度更高一些，則砂輪硬度可以選擇到F 級。

4.4 冷軋選用砂輪

鋁板材軋制的厚度一般為0.18 mm～0.4 mm，包括裝飾板、空調(diào)箔、軋花板、蒸發(fā)器、電容器、PS 板、鋁箔坯料以及易拉罐料等，選擇白剛玉、單晶剛玉居多，硬度有J 級、H 級、GH 級、G 級，氣孔多以微氣孔居多，也有用大氣孔的，一般粒度超過120 號時，用微氣孔居多，多用陶瓷結(jié)合劑，砂輪首先要有切削力，砂輪自銳性要好。根據(jù)經(jīng)驗，磨削冷軋工作輥砂輪選用WA120G7V 就可以滿足磨削冷軋工作輥的軋制要求。

隨著鋁加工技術(shù)的不斷成熟，客戶對鋁板箔的表面要求也越來越高，對軋輥的磨削要求也越來越嚴(yán)格，除了有均勻的表面粗超度，還需要用強(qiáng)光手電觀察軋輥表面無影響鋁板面的感官缺陷，對機(jī)床和操作技能也需要與時俱進(jìn)，高質(zhì)量的磨削，對砂輪制造，選型和使用也有了相應(yīng)的要求，很多砂輪選型上就需要白剛玉和單晶剛玉進(jìn)行混料選擇，例如某國進(jìn)口砂輪型號40A120-1H7V6200，不僅具有良好的自銳性，而且加工面廣，沒有磨削劃痕，正常使用不需要修整。經(jīng)濟(jì)可靠，在軋輥磨床可推廣使用。

5 結(jié)語

無論是技術(shù)人員或者操作者，能選擇適合的砂輪進(jìn)行磨削，對磨削工藝的提高、磨削效率的提升、磨輥工作壓力和機(jī)床精度的保持都是至關(guān)重要的，這就需要使用者在磨削工作中通過不斷總結(jié)，不斷學(xué)習(xí)，掌握砂輪的選型，根據(jù)磨削要求合理經(jīng)濟(jì)的使用，才能最大限度地發(fā)揮砂輪的特性，磨削出高質(zhì)量的軋輥。