淺談?shì)亯簷C(jī)壓輥軸頸的精加工方式

李順銀，張喆

淺談?shì)亯簷C(jī)壓輥軸頸的精加工方式

Discussion of Finish Machining Way for Roll Axle Neck of Roller Press

李順銀，張喆

典型的輥壓機(jī)壓軸結(jié)構(gòu)如圖1所示。粗糙度Rd1.6已接近車削加工能力的粗糙度極限，而由于d1接近于d2而遠(yuǎn)小于D，工件轉(zhuǎn)速無法達(dá)到使d1處線速度滿足粗糙度加工的要求，車床光刀的辦法很難實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)d1處車削粗加工、半精加工后，采取其他加工方法進(jìn)行精加工。我公司嘗試過砂輪磨、砂帶磨、珩磨、滾壓、拋光輪拋光、豪克能鏡面加工，也考慮過使用外圓磨床，下面就采用上述幾種加工方法進(jìn)行輥壓機(jī)輥軸軸頸精加工的情況談?wù)勛约旱捏w會(huì)，供同行參考。

1 外圓磨床

起初，遇到輥壓機(jī)輥軸軸頸精加工問題時(shí)，首先想到的是采用外圓磨床（見圖2）。由于最大工件重量高達(dá)近50t，總長近6m，直徑1.8m，能夠加工如此之大工件的外圓磨床，國內(nèi)沒有定型產(chǎn)品，需要定做，普通外圓磨床也需要500萬元以上，該費(fèi)用尚不含土建基礎(chǔ)、電源、場(chǎng)地等配套費(fèi)用。在當(dāng)前加工量不滿足機(jī)床利用率的情況下，加工費(fèi)用十分昂貴。

2 砂輪磨

2010年，我公司利用現(xiàn)有重型臥式車床，在刀架上安裝砂輪磨（見圖3）。與此同時(shí)，添加乳化冷卻液裝置、機(jī)床導(dǎo)軌保護(hù)及乳化液循環(huán)回收系統(tǒng)。此種方法投資不多且加工滿足要求，但帶來乳化液飛濺損失，影響環(huán)境，同時(shí)因需要架設(shè)這些設(shè)施造成加工準(zhǔn)備時(shí)間較長。另外，由于縱向進(jìn)刀傳動(dòng)比小，進(jìn)刀量不易掌握，容易造成磨削量過大和燒皮等。

圖1 輥壓機(jī)壓軸結(jié)構(gòu)

圖2 外圓磨床

圖3 砂輪磨

3 砂帶磨

利用現(xiàn)有重型臥式車床，在刀架上安裝砂帶磨（見圖4），同時(shí)采取機(jī)床導(dǎo)軌保護(hù)措施。這是建材機(jī)械行業(yè)普遍采用的辦法，我們也一直在使用。這種加工方法使用方便，安全可靠，效率較高，但軸向占用空間較大，砂帶更換頻繁。

4 珩磨

圖4 砂帶磨

圖5 珩磨機(jī)頭

珩磨一般用來對(duì)圓柱度和粗糙度要求較高的孔進(jìn)行精加工。我們利用現(xiàn)有的重型臥式車床，在刀架上安裝外圓珩磨機(jī)頭（見圖5），珩磨輪軸線與工件軸形成一定角度，同時(shí)采取機(jī)床導(dǎo)軌保護(hù)措施。在刀架的推動(dòng)下，珩磨輪壓向工件表面，產(chǎn)生一定的接觸，在工件旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)并相對(duì)滑動(dòng)摩擦，在刀架的帶動(dòng)下軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)表面磨削。珩磨輪本身不需要單獨(dú)增加動(dòng)力，占用空間較小，使用方便，安全可靠，光潔度較高，珩磨輪更換次數(shù)較少。

5 拋光輪拋光

裝有拋光輪的拋光機(jī)（見圖6）裝在車床刀架上，同時(shí)對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌采取保護(hù)措施，在床側(cè)設(shè)置隔擋措施。工件旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，拋光輪外沿壓在工件表面高速旋轉(zhuǎn)，在刀架上沿與工件軸向平行的導(dǎo)軌緩慢往復(fù)移動(dòng)，直到達(dá)到工件尺寸和粗糙度要求。拋光輪一般采用千葉砂氈輪，與砂帶磨相比，效率相近，拋光輪使用時(shí)間較長，但灰塵較大，環(huán)境較差。

6 滾壓

滾壓加工是將高硬度且光滑的滾柱與金屬表面滾壓接觸，將表面凸起部分碾平，而使凹陷部分隆起，使其表面層發(fā)生局部微量的塑性變形從而改善表面粗糙度的塑性加工法的一種。其特點(diǎn)是，短時(shí)間內(nèi)改善表面粗糙度的同時(shí)表面被加工硬化，表面硬度得到提高。工件精車到剩單面0.05～0.1mm后，利用現(xiàn)有重型臥式車床，在刀架上安裝滾壓頭（或稱滾壓刀，見圖7），對(duì)軸頸表面施加一定壓力。滾壓頭在工件轉(zhuǎn)動(dòng)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，碾壓工件表面，在刀架上沿與工件軸向平行的導(dǎo)軌緩慢往復(fù)移動(dòng)，直到達(dá)到工件尺寸和粗糙度要求。這種方法不需對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌采取保護(hù)措施，也不用在床側(cè)設(shè)置隔擋措施，不僅可以提高工件表面光潔度，還可增加工件表面硬度HB20左右，缺點(diǎn)是加工效率低。

圖6 拋光輪

圖7 滾壓頭

圖8 豪克能鏡面加工

表1 工藝過程與工藝參數(shù)比較

表2 加工效果比較

表3 能耗與輔料消耗比較

表4 操作環(huán)境與安全比較

7 豪克能鏡面加工（圖8）

豪克能鏡面加工機(jī)理是通過高頻振動(dòng)的硬質(zhì)滾輪作用于待加工金屬工件表面，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性變形，在塑性變形的過程中產(chǎn)生冷作硬化，達(dá)到改善表面質(zhì)量的目的。這種表面質(zhì)量的改善是綜合性的，既有硬度的提高，又有表面粗糙度的降低，同時(shí)也彌合了一些微觀裂紋，提高了工件的疲勞強(qiáng)度。

超聲沖擊刀具以一定壓力觸壓工件（這個(gè)壓力只有純滾壓的1%左右），超聲沖擊刀具表面和工件表面以相同的線速度滾動(dòng)，同時(shí)超聲沖擊刀具以每秒3萬次的高頻率對(duì)工件進(jìn)行能量沖擊。

在車床上，用普通刀具將工件尺寸加工基本到位后，再用豪克能金屬表面加工設(shè)備的豪克能刀具代替原普通刀具加工一遍，即可使被加工工件表面光潔度提高3級(jí)以上（粗糙度Ra值輕松達(dá)到0.2以下），且工件的表面顯微硬度提高20%以上，并可大大提高工件的表面耐磨性和耐腐蝕性。

2013年，我公司將豪克能刀具用在輥壓機(jī)輥軸軸頸精加工上，效果明顯，滿足加工要求。

8 幾種加工方法綜合對(duì)比

我們以G160-140輥壓機(jī)輥軸的軸頸外圓精加工為例，對(duì)上述幾種加工方法的加工情況進(jìn)行了比較。工藝過程與工藝參數(shù)比較見表1，加工效果比較見表2，能耗與輔料消耗比較見表3，操作環(huán)境與安全比較見表4。

9 結(jié)語

選擇關(guān)鍵零件、關(guān)鍵工序的加工方法時(shí)，不僅要考慮能否達(dá)到加工質(zhì)量要求，還要從安全、環(huán)保、加工設(shè)備購置費(fèi)用、配套費(fèi)用、加工使用費(fèi)用（包括耗材、耗能、人工、使用場(chǎng)地等）、加工效率、質(zhì)量穩(wěn)定性等方面綜合考慮。對(duì)于輥壓機(jī)輥軸軸頸的精加工，目前豪克能鏡面加工是最佳方案。該加工方法也適用于輥磨輥軸以及其他表面粗糙度高的軸頸精加工。

TQ172.632

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1001-6171（2015）02-0080-03

中材（天津）重型機(jī)械有限公司，天津300409；

2014-07-20；編輯：趙蓮