軋輥設(shè)計經(jīng)濟(jì)性初探

王慶軍 孫熙釗

(1．中鋼集團(tuán)邢臺機械軋輥有限公司，河北054025；2．軋輥復(fù)合材料國家重點實驗室，河北054025)

1 概述

軋輥是鋼鐵企業(yè)軋鋼生產(chǎn)中重要的大型消耗性工具，是軋機的重要部件。軋輥質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到鋼鐵企業(yè)高效化持續(xù)生產(chǎn)和全部軋制產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著現(xiàn)代化軋機的使用和發(fā)展，軋輥的性能也在不斷提高，軋輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨復(fù)雜、尺寸設(shè)計精度逐步提高。在軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計、精度尺寸設(shè)計滿足現(xiàn)代化軋機使用要求的同時，增加了軋輥制造加工的難度。從軋輥的使用、裝配情況來看，軋輥的有些部位的尺寸精度有很大富余，有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行簡化以降低加工難度、提高生產(chǎn)效率。軋輥設(shè)計經(jīng)濟(jì)性是設(shè)計軋輥時，在軋輥結(jié)構(gòu)、尺寸精度滿足軋輥使用要求的前提下，充分考慮軋輥的制造加工，既要滿足軋輥使用，又要具有適當(dāng)?shù)某叽缇群洼^好的加工工藝性。

2 實例分析

2.1 超長過鍵槽的尺寸公差設(shè)計

圖1 傳動輥端的長鍵槽Figure 1 Long key groove at driving roller end

2.2 細(xì)長深孔螺紋孔設(shè)計

在許多熱連軋粗精軋工作輥和立輥中都設(shè)計有軸向細(xì)長深孔，孔口為G14螺紋，用以裝配油嘴打壓注油，如圖2所示。細(xì)長深孔直徑?11 mm、長度在800～1650 mm，長徑比在70～150之間。由于長徑比大、直徑小，只能采用小直徑的細(xì)長鉆頭，鉆細(xì)長深孔時排屑困難，需鉆頭反復(fù)進(jìn)退進(jìn)行排屑，加工效率低，且鉆頭易折斷，加工難度大。

圖2 工作輥上的軸向細(xì)長深孔Figure 2 Axial spindle shaped deep hole in working roller

圖3 軋輥控口處設(shè)計的絲堵Figure 3 Plug design at roller orifice

實際工作中，在征得用戶同意后，將圖2所示的軋輥結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)，改成了圖3所示的裝配絲堵的結(jié)構(gòu)。這樣改進(jìn)后，減少了長徑比，使深孔易于加工，又降低了孔的加工難度，可完全滿足軋輥使用要求，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 扁頭復(fù)雜倒角的簡化設(shè)計

有的工作輥扁頭倒角設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖4所示。這種扁頭倒角加工過程比較繁瑣，在鏜床銑扁頭倒角時，每一個扁平面的倒角要銑3刀，需要調(diào)整軋輥3次，找正3次，裝卡3次，不僅占用鏜床時間長，且操作者勞動強度大。而普通扁頭的簡單倒角銑一個扁面，僅需1次裝卡找正即可加工完成。

圖4 復(fù)雜的工作輥扁頭倒角Figure 4 Complex flat head chamfer of working roller

經(jīng)過和廠家溝通，了解這種扁頭的裝配套筒和普通扁頭的裝配套筒沒有什么區(qū)別。因此，將這種扁頭復(fù)雜倒角結(jié)構(gòu)簡化設(shè)計成普通扁頭簡單倒角，如圖5所示。這樣，既可滿足軋輥使用要求，又可減少兩個加工工步，提高了生產(chǎn)效率，降低操作者勞動強度，具有了較好的經(jīng)濟(jì)性。

圖5 普通的扁頭簡單工作輥倒角Figure 5 General simple flat head chamber of working roller

2.4 磨損套的退刀槽設(shè)計

有的工作輥輥頭上要求裝配一個磨損套。磨損套的外圓尺寸要求裝配后進(jìn)行磨削加工，在磨床磨削時砂輪磨不到磨損套的根部，會在根部形成一個小凸臺，還需要上車床進(jìn)行車修，延長了加工周期，生產(chǎn)效率較低。如果在磨損套的根部設(shè)計一個小的退刀槽(如圖6)，上述問題即可迎刃而解，并且小退刀槽不會影響磨損套的使用。

圖6 工作輥的磨損套根部設(shè)計成退刀槽Figure 6 Tool withdrawal groove designed from wear bushing bottom of working roller

2.5 中心孔角度的設(shè)計

軋輥是非標(biāo)準(zhǔn)備件，通常根據(jù)軋輥使用廠家的車床、磨床配備的頂尖角度來設(shè)計軋輥中心孔，中心孔的角度通常有60°、70°、75°、90°等四種。由于四種角度的中心孔并存，給軋輥生產(chǎn)加工帶來不便，同一臺機床要配備四種角度的頂尖，還要根據(jù)軋輥中心孔的不同角度經(jīng)常更換。如果軋輥的中心孔角度能夠統(tǒng)一成一種或兩種，將對軋輥的制造加工帶來積極影響，使軋輥設(shè)計更具經(jīng)濟(jì)性。從2009年4月1日開始實施的國家標(biāo)準(zhǔn)GBT 1503—2008《鑄鋼軋輥》和GBT 1504—2008《鑄鐵軋輥》中對中心孔的設(shè)計做出了要求：軋輥“輥身直徑550 mm以下，中心孔推薦采用60°B型，按GBT 145執(zhí)行；其他規(guī)格的軋輥，中心孔推薦采用75°B型”。因此，按這兩個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計軋輥中心孔，可以減少中心孔角度的種類，從而減少頂尖的配備數(shù)量，給軋輥制造加工提供便利。

3 結(jié)語

從軋輥制造加工角度出發(fā)，結(jié)合工作中遇到的一些實例，初步探討了軋輥設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性。軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸精度設(shè)計在滿足軋輥的使用要求的前提下，要盡量考慮軋輥的制造加工，使軋輥具有較好的加工工藝性，既要滿足軋輥使用，又要避免軋輥尺寸精度過剩。既可以提高軋輥制造企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低軋輥制造成本，又對節(jié)能減排具有積極意義。