關(guān)于提高軋輥磨削質(zhì)量的對(duì)策分析

胥傳海

摘要：磨削是指用磨料、磨具等工具來(lái)加工比較精確零件的加工方法。磨削加工是切削加工零件的方法之一，這種方法與其它加工零件的方法相比，其過(guò)程比較繁瑣且成本較高。這種方法的磨削加工過(guò)程需要利用磨具的高速旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)零件的表面進(jìn)行切削加工。本文主要針對(duì)如何提高軋輥磨削質(zhì)量的對(duì)策進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：磨削加工;軋鋼生產(chǎn);質(zhì)量缺陷;控制;磨床

一、軋鋼軋輥概述

軋輥是軋鋼廠軋鋼機(jī)上的重要零件，利用一對(duì)或一組軋輥滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力來(lái)軋碾鋼材。它主要承受軋制時(shí)的動(dòng)靜載荷，磨損和溫度變化的影響。軋機(jī)部件中軋輥的工作條件最為復(fù)雜。軋輥在制造和使用前的準(zhǔn)備工序中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力。使用時(shí)又進(jìn)一步受到了各種周期應(yīng)力的作用，包括有彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪力、接觸應(yīng)力和熱應(yīng)力等。這些應(yīng)力沿輥身的分布是不均勻的、不斷變化的，其原因不僅有設(shè)計(jì)因素，還有軋輥在使用中磨損、溫度和輥形的不斷變化。所以軋輥除磨損外，還經(jīng)常出現(xiàn)裂紋、斷裂、剝落、壓痕等各種局部損傷和表面損傷。一個(gè)好的軋輥，其強(qiáng)度、耐磨性和其他各種性能指標(biāo)間應(yīng)有較優(yōu)的匹配。合理的輥形、孔型、變形制度和軋制條件也能減小軋輥工作負(fù)荷，避免局部高峰應(yīng)力，延長(zhǎng)軋輥壽命。

二、軋鋼軋輥磨削質(zhì)量影響因素分析

1、砂輪影響

砂輪是磨床的主要部件之一，它的質(zhì)量將直接影響磨床的磨削質(zhì)量。因此，在選擇砂輪時(shí)，應(yīng)綜合考慮砂輪的磨料、硬度、粒度和結(jié)合劑等因素。

（1）磨料的選擇

在砂輪行業(yè)中，磨削材料簡(jiǎn)稱(chēng)磨料，是制造砂輪的主要原料，切削工作主要由它完成。因此，在選擇磨料時(shí)，必須選擇鋒利、硬度高、韌性好，并且耐熱性好的材料。磨削用的磨削材料分天然和人造兩大類(lèi)，要根據(jù)具體的生產(chǎn)情況選擇磨料。

（2）硬度的選擇

硬度是指砂輪在外力作用下磨粒脫落的難易程度。如果選擇過(guò)硬的砂輪，磨鈍的磨粒不易脫落，砂輪易堵塞，就會(huì)增加磨削熱，很容易造成工件被燒傷，進(jìn)而降低磨削效率，影響磨削質(zhì)量;反之，選擇過(guò)軟的砂輪，磨粒還在鋒利時(shí)就會(huì)脫落，不但會(huì)增加砂輪的損耗，還很容易失去正確的幾何形狀，最終影響工件精度。所以，在工件的生產(chǎn)過(guò)程中，要選擇與軋輥硬度相匹配的砂輪，這樣既可以提高磨削效率，又能保證磨削精度。

（3）粒度的選擇

粒度是指磨料顆粒尺寸的大小。粒度小的砂輪具有性能穩(wěn)定、表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn);粒度大的砂輪則具有不易被堵塞、耐用度高和切削能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。砂輪粒度的選擇直接影響工件加工的粗糙度和磨削效率。一般來(lái)說(shuō)，粒度細(xì)，工件粗糙度小，磨削量小;反之，粒度粗，工件粗糙度大，磨削量也大。因此，在滿足粗糙度的前提下，應(yīng)盡可能選用粒度較粗的砂輪。

（4）結(jié)合劑的選擇

結(jié)合劑是將磨料黏接成各種砂輪片的材料。結(jié)合劑的種類(lèi)及其性質(zhì)將直接影響砂輪片的硬度和強(qiáng)度。在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，砂輪片經(jīng)常在高速旋轉(zhuǎn)中被磨削，而且又是在高溫、高壓、強(qiáng)沖擊載荷和強(qiáng)腐蝕性切削液的條件下工作。因此，在選擇結(jié)合劑時(shí)，要以磨料黏接的牢固強(qiáng)度，結(jié)合劑本身的耐熱、耐蝕性能為重要依據(jù)。

常用的砂輪結(jié)合劑有陶瓷結(jié)合劑和樹(shù)脂結(jié)合劑。由于陶瓷結(jié)合劑的物理性能和化學(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)各種環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，并且不怕水、油、酸和堿的侵蝕，價(jià)格便宜，而被廣泛應(yīng)用;而樹(shù)脂結(jié)合劑則具有結(jié)合強(qiáng)度高、有彈性、便于調(diào)整結(jié)構(gòu)和性能等優(yōu)點(diǎn)。

2、磨削冷卻液的影響

軋輥磨削時(shí)，由于軋輥材料變形的內(nèi)摩擦與砂輪和軋輥材料的外摩擦，將產(chǎn)生大量的磨削熱，磨削產(chǎn)生的高溫可使軋輥表面燒傷、產(chǎn)生裂紋。因此，磨削時(shí)的冷卻是非常重要的。磨削冷卻液在磨削過(guò)程中可起到了潤(rùn)滑、冷卻、清洗和防銹的作用。根據(jù)磨削液的作用，磨削液應(yīng)該滿足下列要求：磨削液的化學(xué)成分要純，不應(yīng)含有毒性的雜質(zhì)。磨削液的酸度PH值應(yīng)呈中性，以免腐蝕軋輥、磨床和刺激人的皮膚;不易變質(zhì);不易燃燒，不易揮發(fā);透明度好，便于觀察磨削情況;不腐蝕砂輪結(jié)合劑。

3、磨削用量的影響

在磨削加工中，磨削用量指砂輪圓周速度、工件圓周速度、縱向進(jìn)給量和橫向進(jìn)給量。磨削用量的選擇直接關(guān)系著工件的表面質(zhì)量、加工精度和生產(chǎn)率。一般來(lái)說(shuō)，加大任何一個(gè)磨削用量，都能達(dá)到提高生產(chǎn)率的目的。但是，各用量對(duì)工件表面粗糙度、燒傷和加工精度的影響不同，必須根據(jù)具體的加工條件合理選擇磨削用量，在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率。

三、提高軋輥磨削質(zhì)量的對(duì)策

1、優(yōu)化砂輪的選型操作

在軋輥磨削工藝中，砂輪選型是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。砂輪如果合適，不僅可以出現(xiàn)在磨削過(guò)程中的磨削缺陷，還可以提升軋輥/砂輪損耗比，從而使生產(chǎn)成本降低。其中粒度、硬度與結(jié)合劑是砂輪選型的關(guān)鍵。由于磨削后軋輥表面的粗糙度范圍與砂輪粒度有著非常大的關(guān)系，所以選擇砂輪時(shí)其粒度非常重要，要嚴(yán)格按照軋輥與砂輪粗糙度的對(duì)照來(lái)進(jìn)行選擇。冷軋高鉻輥在磨削時(shí)，選擇樹(shù)脂結(jié)合劑的砂輪比較合適。可以通過(guò)磨削1mm軋輥中砂輪直徑的消耗的計(jì)算對(duì)砂輪的使用性能進(jìn)行粗略的評(píng)定。整片測(cè)試砂輪消耗完畢后才可以進(jìn)行評(píng)定，將軋輥與砂輪每次磨削時(shí)的消耗情況進(jìn)行記錄，兩者的損耗比以及砂輪損耗曲線都可以通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得出。

2、加強(qiáng)計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制

（1）磨床的自動(dòng)化

目前，數(shù)控磨床的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，在追求磨床自動(dòng)化的過(guò)程中，首要明確，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化追求目的是降成本增效益，提質(zhì)量達(dá)目標(biāo)。如何提高磨床的自動(dòng)化程度，加工工藝水平和磨床本身的硬件條件兩者缺一不可。磨削過(guò)程分為磨前、磨中和磨后。加工工藝在磨削過(guò)程中貫徹始終，是自動(dòng)化磨削過(guò)程的專(zhuān)業(yè)技術(shù)力量。其目的是能夠進(jìn)行穩(wěn)定、可靠的加工生產(chǎn)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，都會(huì)直接影響磨床的自動(dòng)化加工。數(shù)字控制系統(tǒng)是自動(dòng)化磨床的前提，不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)科技技術(shù)滿足了我們磨床的日益發(fā)展的需要，結(jié)合數(shù)字控制系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)、修正系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等都是一臺(tái)全自動(dòng)化磨床的使用發(fā)展基礎(chǔ)。

（2）用高端CNC裝備磨床

數(shù)控磨床對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求很高，其數(shù)控系統(tǒng)是開(kāi)放式的，是基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。在磨床的操作過(guò)程中，各種磨削參數(shù)是需要不斷修正，這就意味著磨床的數(shù)控系統(tǒng)必須具有高速運(yùn)算的特性。此外，磨削過(guò)程中還有很多循環(huán)程序，相當(dāng)于一個(gè)個(gè)的宏指令。我們?cè)趯?zhuān)用的數(shù)控磨床系統(tǒng)里面運(yùn)用“圖形編程”功能，操作者只需畫(huà)出圖形，程序就會(huì)自動(dòng)生成。因此，對(duì)于數(shù)控磨床，不止要包含核心功能的簡(jiǎn)約型數(shù)控系統(tǒng)，還需要一套高端的磨床軟件設(shè)施，在數(shù)控系統(tǒng)的平臺(tái)上，進(jìn)行二次研究開(kāi)發(fā)，以滿足磨削精度的需要。

結(jié)束語(yǔ)

鋼鐵企業(yè)的軋線產(chǎn)量以及軋鋼質(zhì)量直接取決于軋輥磨削的效率和質(zhì)量，因此軋輥磨削對(duì)機(jī)時(shí)產(chǎn)量以及鋼輥耗成本的控制有著非常重要的意義。由于先進(jìn)的數(shù)控軟件和技術(shù)對(duì)維修技術(shù)和故障判斷的要求很高，磨削工藝的復(fù)雜性要求進(jìn)一步提高軋輥磨削的質(zhì)量和效率。再加上，軋輥的數(shù)量大，種類(lèi)多以及較快的更換頻率，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定、操作工藝以及磨床設(shè)備效率都提出了很高的要求。因此磨床磨削工藝的不斷改進(jìn)與優(yōu)化，成為解決這個(gè)問(wèn)題的有效保證。

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