WALDRICH SIEGEN軋輥磨床精度修復(fù)及使用效果分析

張毅勃

(河鋼股份有限公司唐山分公司一鋼軋廠，河北 唐山 063016)

唐鋼1810熱軋線12878磨床為德國(guó)WALDRICH SIEGEN生產(chǎn)，主要承擔(dān)F1-F5精軋機(jī)工作輥的帶箱磨削，磨削直徑范圍為φ435～φ1400，最大磨削重量25噸。該磨床采用CNC控制系統(tǒng)，可磨削不同輥型及硬度軋輥，帶箱及不帶箱兩種磨削方式可切換，是一種高效、高精度等級(jí)的軋輥磨床，尤其適用于薄板坯連鑄連軋軋輥的磨削。

1 12878軋輥磨床主要參數(shù)及功能介紹

1.1 主要技術(shù)參數(shù)（見(jiàn)表1）

表1 磨床主要參數(shù)表

1.2 坐標(biāo)系及測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)的主要功能

機(jī)器正常時(shí)，主進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)方向和測(cè)量裝置的驅(qū)動(dòng)都依據(jù)坐標(biāo)系。這些規(guī)定用于在CNC編程中能有效的劃分各種驅(qū)動(dòng)的位置或速度的實(shí)際值和計(jì)算值。

（1）進(jìn)給坐標(biāo)。Z-軸：磨削拖板在縱向的移動(dòng)方向是Z-軸，一個(gè)線性傳送器用于Z軸。

X-軸：是磨削拖板的上部進(jìn)給時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向。為了能磨削不同直徑的軋輥，進(jìn)給距離相對(duì)較長(zhǎng)（接近900mm），U-軸：U軸是砂輪的精進(jìn)給，U軸方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不是通過(guò)移動(dòng)上滑板實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)移動(dòng)與拖板有關(guān)的砂輪軸實(shí)現(xiàn)，一個(gè)獨(dú)立的伺服驅(qū)動(dòng)來(lái)滿足此目的，它通過(guò)一個(gè)杠桿引起砂輪軸的偏心移動(dòng)。一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器用于U軸。

（2）擺動(dòng)軸。B-軸：是托板的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此擺動(dòng)點(diǎn)直接在砂輪之下。擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)使所有的砂輪寬度均可用于磨削。一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)來(lái)滿足此目的，擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)由連接到CNC的測(cè)量探頭探測(cè)。

（3）進(jìn)給坐標(biāo)的干擾。在進(jìn)行曲線磨削時(shí)，砂輪的位置變化總與托板在Z軸上的位置有關(guān)。此功能由CNC調(diào)整。所有進(jìn)給坐標(biāo)均可在一個(gè)閉合環(huán)路操作。在X向和U向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是可以疊加的。為實(shí)現(xiàn)曲線磨削，U軸應(yīng)用時(shí)有更高的精度。因?yàn)閁軸行程對(duì)錐形磨削不在無(wú)效，在X軸的進(jìn)給自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

（4）旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。C-軸：是工件軸，為速度控制式，為測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度。C1-軸：是磨削軸，磨削主軸為速控式，以保持切削速度恒定，并連接著一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器。

（5）軸的測(cè)。X1-軸：是外部測(cè)量臂（探頭T1）的運(yùn)動(dòng)方向。測(cè)量臂通過(guò)電機(jī)用包括一個(gè)線性傳感器的測(cè)量棒實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。測(cè)量棒的行程在兩端由機(jī)械極限開(kāi)關(guān)限定。

1.3 測(cè)量系統(tǒng)

磨床安裝獨(dú)立的裂紋探測(cè)器，此裝置可以檢查軋輥表面的損壞或裂紋。

2 磨床使用中存在的問(wèn)題

該磨床自2003年投產(chǎn)使用，僅在2010年進(jìn)行了一次項(xiàng)修，重點(diǎn)對(duì)床頭箱主軸，中心支座及托架精度進(jìn)行檢測(cè)及修復(fù)，運(yùn)行6年后，磨削后的軋輥圓度及凸度都存在不同問(wèn)題。軋輥在軋線使用后主要體現(xiàn)在板帶厚度不均，尤其是在精軋機(jī)下游機(jī)架，軋制過(guò)程經(jīng)常出現(xiàn)跑偏及邊浪，軋制穩(wěn)定性極差，易造成堆鋼事故。另外從軋機(jī)階梯剛度測(cè)試看，同一架軋機(jī)采用同一套工作輥裝配，按設(shè)定輥型多次磨削后，不同日期進(jìn)行軋機(jī)階梯剛度測(cè)試，每次測(cè)試結(jié)果都不同，且剛度分叉嚴(yán)重。軋機(jī)階梯剛度測(cè)試，反映軋機(jī)總體精度及軋制穩(wěn)定性，期間對(duì)軋機(jī)本體水平系、垂直系精度及液壓系統(tǒng)進(jìn)行排查，全部符合精度控制要求，最后將影響軋制穩(wěn)定性及板型控制問(wèn)題鎖定在軋輥磨削精度上，現(xiàn)場(chǎng)檢查12878磨床床身導(dǎo)軌狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌靜壓系統(tǒng)壓力低，導(dǎo)軌磨損嚴(yán)重，最終決定對(duì)該磨床進(jìn)行大修恢復(fù)精度。重點(diǎn)恢復(fù)磨床導(dǎo)軌及大拖板精度。

3 磨床精度恢復(fù)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)解體后設(shè)備狀況

（1）床身平導(dǎo)軌局部磨損，與之配合的大拖板平導(dǎo)軌部分磨損嚴(yán)重。從測(cè)試深度看床身導(dǎo)軌局部磨損深度約0．5～0．8mm,大拖板平面局部磨損嚴(yán)重，深度達(dá)1mm以上，該配合面的修復(fù)是大修重點(diǎn)。

（2）對(duì)坐標(biāo)系、中心支座及測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)，符合設(shè)備安裝及測(cè)試要求。

3.2 床身磨損修復(fù)方法

磨床床身采用導(dǎo)軌磨磨削修復(fù)方式，在保證床身淬硬層的前提下，采取最小磨量加工，確保機(jī)床床身使用硬度及再次修復(fù)的修磨量。本次大修共將拉傷的表面加工掉0．8毫米。磨損的拖板導(dǎo)軌采用活化填充聚四氟乙烯材料修復(fù)，除修復(fù)自身磨損1．2毫米外，另將床身導(dǎo)軌最終0．8毫米修復(fù)量進(jìn)行補(bǔ)償，恢復(fù)機(jī)床原始安裝尺寸高度。

3.3 拖板導(dǎo)軌修復(fù)過(guò)程

首先將托板磨損層進(jìn)行機(jī)加工，加工后用汽油或丙酮清洗表面，然后準(zhǔn)備粘結(jié)活化填充聚四氟乙烯材料（以下簡(jiǎn)稱F4）。

（1）選擇F4厚度和配膠。F4的厚度選擇根據(jù)床身導(dǎo)軌及托板加工及磨損量之和進(jìn)行選擇，同時(shí)考慮膠厚度及刮研量，最終將厚度為2．2毫米，粘結(jié)時(shí)F4的涂膠面先用丙酮清洗后再涂膠。粘結(jié)劑為J-2021雙組分導(dǎo)軌膠，按1：1比例配制，攪拌均勻即可使用。

（2）粘接、固化及配研。粘接時(shí)，將配好的粘接劑均勻地涂在粘接的導(dǎo)軌面上和F4面上，厚度為0．1mm。由于磨床導(dǎo)軌副屬于付配型，可直接付扣，付扣前在床身導(dǎo)軌面上鋪一層薄油紙，以防止擠壓出的膠上、下粘死。對(duì)于常規(guī)固化時(shí)間夏、秋季固化2天，由于是在冬季施工，固化時(shí)間為2天。固化后為滿足磨床精度要求，采用床身導(dǎo)軌與托板修復(fù)后的F4材料著色驗(yàn)接觸面積，以保證床身配合面總體接觸面積在90%以上，同時(shí)保證每平方英寸接觸點(diǎn),最后按原設(shè)計(jì)開(kāi)油槽。

（3）采用該方法的優(yōu)點(diǎn)。采用該修復(fù)工藝的主要思路是考慮聚四氟乙烯與金屬材料相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，具有低而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，保護(hù)了床身導(dǎo)軌，以便于以后出現(xiàn)問(wèn)題僅修復(fù)托板床身，避免多次對(duì)床身導(dǎo)軌修磨，既簡(jiǎn)便了修復(fù)工藝，又縮短了大修工期。

3.4 磨床各導(dǎo)軌副調(diào)整及數(shù)據(jù)

（1）拖板床身V形導(dǎo)軌（導(dǎo)軌ⅠⅡ）的直線度調(diào)整及數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。在拖板床身V形導(dǎo)軌上放置專用檢具，將光學(xué)準(zhǔn)直儀安裝在V形導(dǎo)軌一端，并將光學(xué)反射鏡固定在V形檢具上，移動(dòng)檢具，每移動(dòng)檢具長(zhǎng)度記錄一次數(shù)據(jù)，按直線度計(jì)算方法算出導(dǎo)軌的誤差值，根據(jù)誤差值調(diào)整直線度。

（2）工件床身導(dǎo)軌對(duì)拖板床身導(dǎo)軌的平行度調(diào)整，在垂直及水平面內(nèi)，在拖板床身上放置專用檢具和固定指示器，使指示器測(cè)頭分別垂直觸及置于工件床身導(dǎo)軌上的專用檢具表面，等距離移動(dòng)檢具檢驗(yàn)并調(diào)整。

（3）經(jīng)測(cè)量拖板床身平導(dǎo)軌對(duì)V形導(dǎo)軌的平行度及工件床身平導(dǎo)軌在垂直截面內(nèi)的直線度誤差等導(dǎo)軌副符合精度要求。

表2 拖板床身V形導(dǎo)軌的直線度調(diào)整數(shù)據(jù)

表3 床身導(dǎo)軌對(duì)拖板床身導(dǎo)軌的平行度

4 修復(fù)效果

從軋輥磨削輥型曲線圖看，帶負(fù)凸度的輥型基本與設(shè)定輥型曲線相同，另外通過(guò)軋機(jī)剛度測(cè)試，同套輥在F2軋機(jī)的剛度偏差也得到了改善，在整體剛度有所提升的同時(shí)，剛度分叉問(wèn)題得到了解決。

5 結(jié)語(yǔ)

大修后磨床恢復(fù)出廠精度要求，不僅磨輥凸度符合設(shè)計(jì)要求，軋輥輥型的改善更從熱軋線生產(chǎn)上得到了驗(yàn)證，解決了軋機(jī)剛度差及板型等問(wèn)題。