開坯軋機牌坊精密加工關鍵技術探討

唐建華

摘 ?要：文章介紹了開坯軋機牌坊的主要技術參數內容，詳細分析了加工制造工藝流程以及關鍵工序質量控制方法;對于關鍵工序加工的方法進行適當的質量控制，有利于提高加工精度，滿足生產要求。

關鍵詞：軋機牌坊;精密加工;工藝技術

中圖分類號：TG333.13 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0007-02

開坯軋機是長型材開坯、大棒及型鋼車間的主導機型，在軋鋼車間起著舉足輕重的作用。而牌坊是開坯軋機的基礎零件及主體零件。作為主體零件，它決定了部件中各組件和零件的相互位置，是影響開坯軋機協調運行的主要因素。因此牌坊的加工精度對開坯軋機部件裝配后的精度有決定性的影響。牌坊的粗加工安排在大型龍銑床或者大型臥式銑床上進行，半精加工、精銑在二十米龍銑上進行，精鏜在大型鏜床上進行，并刻軋制中心線及對稱中心線以備后期裝配。粗加工、半精加工與精加工之間穿插超聲探傷檢查、磁粉探傷檢查并修補相關缺陷。

1 ?主要參數及技術要求

1.1 ?開坯牌坊的主要加工參數

開坯牌坊的主要加工參數如下：

①牌坊總長7 000 mm，總寬度3 700 mm，總高度1 250 mm（頂部）。

②牌坊內腔寬度1 750（0～0.20） mm，厚度420（0～0.20） mm。

③牌坊底腳止口尺寸3 110（-0.1～0） mm。

④牌坊壓下孔尺寸：圓螺母位置Φ720E9（+0.16～+0.36） mm，減速機位置1 000 H8（0～0.14） mm。

⑤牌坊窗口底面至底腳面尺寸50（0～0.05） mm。

1.2 ?技術要求

以下形位公差均以牌坊底腳面為基準面：

①軋機機架窗口底面的水平度（包括）：<0.05 mm/m;兩個牌坊之間窗口底面的水平度：<0.1 mm/m。

②軋機機架窗口的垂直度：<0.05 mm/m。

③軋機窗口內側兩面對稱度0.1 mm，窗口內側兩面平行度<0.05 mm/m。

④軋機機架側面垂直度：<0.05 mm/m。

⑤兩牌坊地腳止口尺寸要求：<0.05 mm。

⑥窗口底面至底腳面尺寸兩牌坊要求：<0.05 mm。

⑦止口面至窗口側面尺寸兩牌坊要求：<0.05 mm。

⑧壓下孔兩孔同心度要求：<0.04 mm

2 ?加工制造工藝流程

牌坊工藝流程的擬定是加工工藝中關鍵的一步，是工藝規程的總體布局。經過探索和研究，牌坊的加工工藝流程如下：鑄件粗加工后回廠-檢測相關尺寸及超聲波探傷合格-劃線定粗基準-粗加工并定加工基準-時效48 h-半精加工、精加工牌坊外側（牌坊窗口及地腳止口暫不加工）-半精加工、精加工牌坊內側及牌坊窗口及地腳止口-床檢-半精鏜、精鏜壓下孔各部-床檢、著色探傷-打磨外觀后進入裝配。

2.1 ?主要工藝流程

2.1.1 ?選擇定位基準

牌坊回廠探傷復檢合格后，第一道工序需要對牌坊進行整體劃線檢測相關加工面余量是否足夠，并劃出縱向中心線及橫向中心線（軋制中心線）整周作為粗加工定位基準。劃線時還需區分牌坊內側及外側并進行標識。

牌坊粗加工時根據劃線找正校平后進行加工留好余量。粗加工后在以后的工序中則使用經過加工的表面作為定位基準。

2.1.2 ?選擇表面加工方法

通過前述技術要求分析可知，牌坊的主要加工特征為平面、止口、壓下孔及其他鍵槽及安裝孔。平面、止口及鍵槽的加工方法主要選擇銑削;壓下孔的加工主要選擇鏜孔;其他安裝孔主要選擇鉆、鉸孔。

2.1.3 ?主要加工階段及簡介

牌坊的加工階段可分為以下幾個階段：

①劃線：檢查余量，確定粗基準。

②半精加工：粗加工留單邊余量3 mm并確定精基準。

③時效處理：工件放置48 h消除加工應力。

④精加工：

其一，找正等高墊0.05 mm以內，牌坊找正裝夾;

其二，精銑牌坊外側面及周邊留單邊1.5 mm余量;

其三，外觀檢查及磁粉探傷;

其四，松壓板、釋放應力，精銑外側及周邊達圖;止口及窗口暫不加工;

其五，工件翻轉，等高墊找正0.02 mm以內，找正工件;

其六，精銑牌坊內側面留單邊1.5 mm余量;精銑止口面及窗口面留單邊余量1.5 mm;

其七，磁粉探傷及激光跟蹤儀復檢形位公差;

其八，精銑牌坊內側面;精銑牌坊止口面及窗口面，保證相關形位公差要求;

其九，機床刻線，鉆攻各孔;

其十，工件翻轉，找正裝夾，機床刻線，鉆攻各孔;

其十一，著色探傷、床檢交檢。

⑤打磨外觀、攻絲、配作相關孔。

⑥進入裝配。

2.2 ?加工工序的優先原則

根據基準的選擇、加工方法的確定和加工階段的劃分來安排牌坊的機加工工序順序，牌坊的加工工序一般遵循以下原則。

2.2.1 ?基準先行

即先加工牌坊基準表面，后加工牌坊功能表面。

2.2.2 ?先主后次

即先加工主要的牌坊內側、外側、窗口及止口面，后加工次要鍵槽、孔等其他面。

2.2.3 ?先粗后精

即先安排牌坊粗加工工序，后安排牌坊精加工工序。

2.2.4 ?先面后孔

即先加工牌坊上各平面，后加工各個面上安裝孔。

對于牌坊的加工而言，由于其自身體積、質量（44 800 kg）很大，基準較多，翻身一次費時費力，且找正麻煩，所以應盡量減少翻身次數，在實際精加工過程中，牌坊也只進行一次翻身，只是精加工時需注意安排多次進刀加工及釋放應力。

2.3 ?關鍵工序質量控制

2.3.1 ?牌坊粗、精加工的機床選擇

開坯牌坊的加工，因是在數控銑鏜床上進行，進行工藝分析時主要從精度、效率兩方面來考慮。故牌坊粗加工及精加工可安排在不同機床上進行。粗加工可根據生產情況安排在臥式銑床或大型龍門銑床上均可，半精加工及精加工盡量安排在大型龍門銑床上進行加工，可降低裝夾難度且更容易保證精度，如此安排工藝既可達到圖紙要求控制加工質量，同時又能充分合理的發揮機床的性能。

2.3.2 ?牌坊粗、精加工后外觀檢查及修補

牌坊粗加工及半精加工后需及時對牌坊外觀進行檢查并進行超聲波、磁粉探傷，以便提前發現表層缺陷進行補焊，減少精加工后牌坊返修幾率。發現缺陷后需及時進行補焊。缺陷補焊一般遵循以下原則：

①利用銑床將缺陷進行清理，需將缺陷徹底清除且補焊區域周圍20 mm以內的油污、水、鐵屑等雜質徹底清除。

②對缺陷位置進行用磁粉探傷或者著色探傷進行復檢。

③焊前預熱，因牌坊體積較大只能采用局部預熱。牌坊材質為ZG20SiMn，預熱溫度為150～200 ℃。

④利用E 4303焊條對牌坊進行堆焊。

⑤焊后進行消除應力熱處理。

⑥檢驗合格后轉入后續工序。

精加工后需對牌坊進行外觀檢查及進行著色探傷，以便對牌坊外觀缺陷進行控制及處理。精加工后牌坊尺寸已滿足圖樣文件要求，此時牌坊如發現表面缺陷一般為圖樣要求探傷范圍內的缺陷，但此缺陷需要進行處理，只需將缺陷位置徹底清除且應修得平整圓滑，不得存有尖角。

2.3.3 ?牌坊精加工時尺寸及形位公差控制要點

牌坊精加工時是保證關鍵尺寸、窗口面與底腳、止口面形位公差的重要時期。牌坊精加工時必須分多次進刀加工，加工至單邊余量1.5 mm時進行松壓板釋放加工應力（如工作臺允許可兩片牌坊同時裝夾交替加工可節約時間提高生產效率）;釋放應力后重新找正各面保證0.02 mm/1 000 mm以內，此時可用機床或用激光跟蹤儀對牌坊窗口及底腳、止口面的形位公差進行復檢，確保形位公差滿足要求，如同一批次牌坊數量較多，首件加工必須進行全檢，其后可進行抽檢;以上工序完成后方可進行最后的精加工。

牌坊精加工時還需注意記錄和保證同一對牌坊的關鍵尺寸偏差控制在0.05 mm以內（即使圖樣要求公差偏大也必須做工藝要求），才能保證最終的裝配符合要求。例如兩牌坊底腳位置止口尺寸、兩牌坊的窗口底面至底腳面尺寸、兩牌坊的止口面至窗口側面尺寸。

3 ?結 ?語

開坯牌坊作為大型工件，結合其自身的特性，條件允許應選擇在大型的龍門銑鏜床上進行加工;牌坊作為開坯軋機的基礎零件及主體零件，作為主體零件，它決定了部件中各組件和零件的相互位置，并是軋機在生產中能夠協調運動的主要因素。因此牌坊的加工精度對開坯軋機部件裝配后的精度有決定性的影響，在加工中更應當注意加工精度控制，相互配合尺寸的調節。

參考文獻：

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