轧辊磨削工艺.doc

轧辊磨削工艺（1）2007-12-07 12:001砂轮的选择和使用砂轮是有许多极硬的磨粒经过结合剂粘结而成的切削工具。砂轮表面上的多棱多角的坚硬颗粒称为磨料，起着切削作用。把磨料粘在一起的粘结材料叫做结合剂。磨料、结合剂之间有许多空隙，起着散热和容纳磨屑的作用。磨料、结合剂和空隙构成砂轮结构的三要素。为了使砂轮能正常磨削，一般砂轮的工作面要经过修整，以形成无数等高的微刃，起磨削作用。在磨削过程中，磨粒的微刃在不断变化，由峰利而变钝，钝化了的磨粒继续进行磨削，作用在磨粒上的力就不断增加。有时磨粒所受到的压力超过结合剂的粘结力，磨粒就会白行脱落；有时磨粒所受到的压力尚未超过结合剂的粘结力，但足以使磨粒自身蹦碎而形成新的锋利的刃口。钝化了的磨粒绷碎或自行脱落，又出现锋利的磨粒使砂轮保持原来的切削性能，砂轮的这种性能称为“自锐性”。砂轮的自锐性是砂轮独有的性能，对磨削的影响极大。处理的好坏将直接影响磨削的质量和生产效率。由于砂轮上每颗磨粒没有确切的几何角度，这就使砂轮的选择显得比较复杂。一般砂轮的选择主要是从砂轮的特性着手的。1.1砂轮的特性砂轮的特性包括以下几个部分：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织和强度。每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适应范围。所以在磨削加工时，必须根据具体条件，如工件的材料、工件的硬度及加工表面的要求，来选用合适的砂轮。磨料磨料是砂轮的主要部分，它直接担负切削工作。在磨削时，它要经受剧烈的摩擦、挤压以及高温的作用。所以磨料必须具有很高的硬度、耐热性以及相当的韧性，还要具有比较锋利的切削刃口。粒度粒度是指磨料颗粒的大小即粗细程度。表示粒度号的方法有两种：一种是颗粒尺寸大于40微米的磨粒，用筛子筛分的方法测定，粒度号代表的是磨粒所通过的筛网在每英寸长度上所含的孔眼数。如80#粒度是指它可以通过每英寸长度上有80个孔眼的筛网，但不能通过每英寸长度上有100个孔眼的筛网。因此用这种方法表示的粒度号数越大，磨粒越细。另一种是尺寸很小的磨粒，成微粉状，用显微镜测量的方法测定粒度。320#粒度以上的砂轮都属于这一种。砂轮的粒度对磨削的表面粗糙度和磨削效率有很大的关系，磨削时要合理选择砂轮的粒度。结合剂-结合剂是将磨粒粘固成各种砂轮的粘结材料。结合剂的种类及其性质将影响砂轮的强度、耐冲击性、耐热性和耐腐蚀性等。结合剂对磨削粗糙度和磨削温度也有一定的影响。常用的结合剂分有机结合剂和无机结合剂两大类。无机结合剂最常用的是陶瓷结合剂。有机结合剂最常用的是有树脂结合剂橡胶结合剂两种。硬度-砂轮的硬度是指结合剂粘结磨粒的牢固程度，也是指磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落下来的难易程度。砂轮硬，就是磨粒粘的牢，不易脱落；砂轮软，就是磨粒粘的不牢，容易脱落。所以，砂轮的硬度和磨料的硬度不是一个概念。砂轮的硬度对磨削生产率和磨削的表面质量影响极大，因此要选择适当。如果选的太硬，磨粒子变钝后仍不能脱落，会使磨削力和磨削热显著增加，磨削效率降低，当磨粒还很锋利时就脱落，这样就会使砂轮损耗过快，并很快地失去正确的外部形状，工件的精度难于控制，同时工件的表面也容易被脱落的磨粒划伤。砂轮的组织-砂轮的组织是表示砂轮的松紧程度的。砂轮的松紧程度与磨粒、结合剂和气孔三者的体积比例有关。砂轮组织的分类和分级是以磨粒占砂轮体积的百分比来划分的，工分三种组织状态和十二个组织号，每个号的组织都按磨粒所占全部体积的百分比表示。砂轮组织级数越低，越紧密，磨粒占砂轮体积的百分比越大，因而磨粒与磨粒之间的气孔小。相反，磨粒之间的气孔大。砂轮内部气孔的大小直接影响磨削加工的声厂效率和表面质量。气孔在磨削过程中，除容纳磨屑外，还可以将磨削液和空气带入磨削区域，以降低温度，减少工件发热变形和避免减少烧伤。若砂轮的气孔大，则单位面积上的磨粒树木就少，砂轮的轮廓形状就不容易保持，影响加工表面的粗糙度和精度。强度-砂轮告诉旋转时，砂轮上任一部分都受到很大的离心力作用，如果没有足够的强度，砂轮就会破裂而引起严重事故。砂轮所受的离心力与砂轮线速度的平方成正比例，所以当砂轮线速度增大到一定数值时，离心力就会超过砂轮强度所允许的数值，使砂轮碎裂。因此，砂轮的强度通常用安全线速度来表示。安全线速度比砂轮碎裂是的速度低的多，在这个速度下正常工作，可以保证生产安全。各种砂轮，按强度高低，都规定了安全线速度，并注杂砂轮上或说明书中，供使用者选择。1.2砂轮的选择砂轮对磨削过程的影响是多方面的，其中包括加工精度、表面粗糙度和生产效率。为了获得良好的磨削效果，正确选择砂轮十分重要。选择砂轮时主要考虑下列一些因素：工件材料的物理性能（强度、硬度、韧性等）；工件的加工精度和表面粗糙度的要求;工件的形状和尺寸；工件的磨削量；磨削方式和磨床的性能；冷却液的种类；由于影响选择砂轮的因素非常复杂，要提出对各种加工条件都适应的具体方法,实际上是不可能的,因此,在实际生产过程中，应该从具体情况出发加以分析,选择比较合适的砂轮。在前面粗糙度的介绍中已经强调，轧辊磨削仅仅保证粗糙度Ra值，并不能满足轧制工艺要求，必须用特定的砂轮，按规定的磨削工艺磨出的轧辊，才能保证铝箔轧制的需要。由于轧辊的表面硬度很高，磨削的时间比较长，所以砂轮的消耗量比较快。为了保证连续工作，砂轮就要有足够的储备。另一方面，砂轮受结合剂的影响，存放时间不能太长，砂轮结合剂不同，存放的时间也不同。陶瓷结合剂的砂轮可存放两年，树脂结合剂的砂轮存放期为一年。在选用砂轮时应注意另一个问题就是要保证砂轮的性能稳定，同一国歌型号（相同的磨料、结合剂、组织、硬度）的砂轮，生产厂家不同，磨削效果也不一样，在更换砂轮供应商时应该特别注意。在砂轮粒度选择时也应注意，日本、欧洲、美国的砂轮粒度型号相同，但砂粒尺寸的平均直径标准并不一样。1.3砂轮的检查和安装砂轮的检查和安装是一项重要细微的工作。因为砂轮工作时圆周速度很高，而一般砂轮又呈脆性，如果安装不当，就可能造成严重事故，或者使砂轮失去平衡而引起震动，影响磨削精度和磨床精度。安装砂轮之前，首先要仔细检查砂轮是否有裂纹，方法是将砂轮吊起，用木棰轻敲听其声音。没有裂纹的砂轮发出清脆的声音，有裂纹时则声音嘶哑。有裂纹或声音嘶哑的砂轮应禁止使用。大孔径的砂轮，一般都用法兰盘装夹。砂轮内孔与法兰盘轴颈部分应有适当的间隙，一般为0.1-0.5mm。如果发现砂轮内孔与法兰盘轴颈配合过紧，可以修刮砂轮内孔，不可用力压入，以免使砂轮碎裂。如果太松，砂轮中心与法兰盘的中心偏移太大，砂轮将会失去平衡。这时，必须在法兰盘外径与砂轮内孔之间均匀的垫上一层硬纸片加以消除。如果砂轮内孔比法兰盘外径大的太多，则应中心配制法兰盘或更换砂轮。砂轮的两个平面和法兰盘之间安装时要垫上1-2mm有弹性的纸板，纸板的直径要比法兰盘的直径稍大一些。紧固螺栓时，不可用力过猛，一般要按对角顺序逐步拧紧螺栓，使砂轮受力均匀。轧辊磨削工艺（2）2007-12-07 12:011.4砂轮的平衡砂轮在制造过程中，会因形状精度不好和砂粒分布不均而存在不平衡。砂轮不平衡热闹后是由于砂轮中心与回转轴线不重合而引起的。在新砂轮的外圆上能使砂轮平衡的重量，称为砂轮的原始不平衡度。砂轮的原始不平衡度是评定砂轮质量的指标之一。为了使砂轮精确而平稳地工作，砂轮必须经过平衡校正。不平衡的砂轮作高速旋转时，将产生迫使砂轮偏离轴心的离心力，引起磨床振动，使轧辊表面产生振痕，主轴振动，会使轴承加快磨损，严重的会使砂轮碎裂。直径大于125mm的砂轮都要进行平衡校正。砂轮的平衡一般是指静平衡。镜平衡是在平衡架上进行的。平衡架使用时必须处于水平位置。静平衡的指标，是指砂轮在平衡架上水平任何位置上都能保持静止状态。调整静平衡的方法是：根据砂轮的不平衡情况，适当调整砂轮法兰盘上环形槽内的平衡块位置，使砂轮的中心与它的回转中心重合。砂轮在使用过程中要经常修整使用面，每次修整后都会产生新的微量不平衡，为此，砂轮在每次修整后都要进行动平衡，高精度的轧辊磨床都有砂轮动平衡装置。HERKULES轧辊磨床的动平衡装置，是安装在砂轮主轴的砂轮一侧，用电流表来显示调整精度，（电流表的显示值来源于装在砂轮架上的一个振幅传感器）动平衡的调整值应小于1uA。砂轮动平衡是靠主轴内平衡装置小半径上的平衡量，来平衡砂轮半径上的不平衡量，它的平衡能力是有限的。所以，即使装有砂轮动平衡的轧辊磨床，新砂轮在使用前都必须要进行静平衡才能使用。1.5砂轮的修整砂轮的修整直接关系到轧辊的表面质量和生产效率。因此，砂轮修整十分重要。用砂轮修整工具将砂轮工作面已磨钝的表面修去，以恢复工作面的切削性能和正确几何形状的方法，叫做砂轮修整。在磨削带有凸度的轧辊时，为了消除砂轮磨削痕迹，砂轮修整时必须对砂轮两个硬角进行处理，砂轮的表面也可以修整成圆弧形。砂轮修整用的金刚笔上的金刚石，它的大小和形状对砂轮休整的结果有一定的影响。对于砂轮直径400mm以上的砂轮，金刚石应不小于1.5克拉，使用变钝了的金刚石要注意调换角度。2磨削液的作用轧辊磨削时，由于轧辊材料变形的内摩擦与砂轮和轧辊材料的外摩擦，将产生大量的磨削热，在磨削区内最高温度有时可达1000左右。磨削产生的高温可使轧辊表面烧伤、产生裂纹。因此，磨削时的冷却是非常重要的。磨削液能起以下作用：（1）冷却作用-通过磨削液的热传导作用，能有效地改善散热条件，带走绝大部分磨削热，降低磨削区域的温度。冷却作用的大小与磨削液的种类、性能、用量、和使用方法有关。磨削液的传导热系数越大，冷却作用就显著。如水的散热能里就比油强的多。（2）润滑作用-磨削液渗入到磨屑、磨粒与轧辊的接触表面之后，粘附在金属表面上形成润滑膜，能减少磨粒和轧辊之间的摩擦，减轻磨屑与磨粒的粘结现象，从而提高轧辊表面的质量和砂轮的寿命。由于接触表面上的压力较大，纯矿物油不易渗到磨削区，因此，一般磨削液中都加入一些硫、氯、磷等极压添加剂。这些添加剂与钢、铁表面接触后能迅速发生化学变化。产生新的化合物（硫化铁、氯化铁等），吸附在金属上，能显著提高润滑效果。（3）清洗作用-磨削液可以将磨屑和碎裂而脱落的磨粒冲洗掉，防止轧辊磨削表面划伤。（4）防锈作用-在磨削液中加入防锈添加剂后，能在金属表面上形成保护膜，使轧辊和磨床免受氧化作用，起到防锈作用。根据磨削液的作用，磨削液应该满足下列要求：、磨削液的化学成分要纯，不应含有毒性的杂质。磨削液的酸度PH值应呈中性，以免腐蚀轧辊、磨床和刺激人的皮肤；不易变质；不易燃烧，不易挥发；透明度好，便于观察磨削情况；不腐蚀砂轮结合剂。陶瓷结合剂不受磨削液的侵蚀，树脂结合剂易受碱性磨削液的侵蚀，橡胶结合剂易受油质磨削液的侵蚀。3轧辊磨削的准备从轧机上卸下来的轧辊，要冷却到室温才能磨削（必要时也可以用磨削液冷却轧辊）。3.1轧辊磨削前要用顶尖使轧辊对中，然后用支架找正。目的是使轧辊的垂直、水平母线与砂轮的中心线保持平行，保证轧辊磨削精度。在找正过程中，由于下支承点不是处在垂直位置，所以调整起来比较难。在找正过程中应采用两个检测点，同时检测轧辊在垂直方向和水平方向的位移，这样才能更快更准确的找正。找正时要考虑轧辊两端的直径差，并在调整时加上差值。3.2轴向定位在找正轧辊后，要在两个顶尖和轧辊之间各放上一个特制塑料块，是垫块在顶尖和轧辊之间轻松转动，防止轧辊在磨削中产生轴向移动。3.2轧辊磨削轧辊磨削一般分为三个阶段：即粗磨、中磨、精磨。粗磨以去掉轧辊表面硬化层和可见缺陷为主要目的。粗磨要求在短时间内尽可能磨掉多余的表层，原则上是强力磨削，所采用的砂轮粒度较大，磨削的表面粗糙度也比较粗。粗磨时砂轮的走刀速度为砂轮宽度的2/3。由于粗磨时砂轮的损耗较大，为提高磨削效率、保证轧辊磨削辊型和表面粗糙度的均匀一致，操作时要经常观察电流表，使磨削在相对恒定的电流下进行。中磨是为了去掉粗磨的走刀痕迹，并为精磨准备好辊形。精磨是为了得到轧辊最终理想的表面粗糙度。对于中轧和精轧用轧辊，一般要根据轧制工艺的要求用不用的砂轮来磨削，选择合适的砂轮非常重要。精磨时砂轮的走刀速度为砂轮宽度的1/5。要想得到轧辊的理想表面粗糙度，砂轮和轧辊的转数与砂轮进刀量的匹配要得当。为了避免辊颈发热和轧辊出现振动，粗磨和中磨时轧辊专署不宜太高。精磨的关键在于控制表面粗糙度，既要达到轧制工艺要求又要保证轧辊的表面粗糙均匀一致。要做到这一点，就要求磨床操纵手从粗磨到精磨的全过程中，平衡有效地控制轧辊的横向进刀量和轧辊的纵向走刀量，合理选择轧辊的转数和砂轮的转数。轧辊制造技术和轧辊磨床的现代化，为轧辊磨削提供了良好的条件，但是，并非有了两好的轧辊和现代化的轧辊磨床，就一定能够磨出合格的轧辊。要保证每对轧辊都能完全满足轧制和工艺的要求，最终还要靠技术熟练的轧辊磨床操纵手来精心细致的操作。切削用量的选择2007-12-07 12:04切削用量的选择切削速度,进给量和切削深度三者称为切削用量.它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素.车削时,工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度,以v(m/min)表示.其计算公式:v=dn/1000(m/min)式中:d工件待加工表面的直径(mm)n车床主轴每分钟的转速(r/min)工件每转一周,车刀所移动的距离,称为进给量,以f(mm/r)表示;车刀每一次切去的金属层的厚度,称为切削深度,以ap(mm)表示.为了保证加工质量和提高生产率,零件加工应分阶段,中等精度的零件,一般按粗车一精车的方案进行.粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量,使工件接近要求的形状和尺寸.粗车以提高生产率为主,在生产中加大切削深度,对提高生产率最有利,其次适当加大进给量,而采用中等或中等偏低的切削速度.使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下:切削深度ap=0.81.5mm,进给量f=0.20.3mm/r,切削速度v取3050m/min(切钢).粗车铸,锻件毛坯时,因工件表面有硬皮,为保护刀尖,应先车端面或倒角,第一次切深应大于硬皮厚度.若工件夹持的长度较短或表面凸不平,切削用量则不宜过大.粗车应留有0.51mm作为精车余量.粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.56.3m.精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求,生产率应在此前提下尽可能提高.一般精车的精度为IT8IT7,表面粗糙度值Ra=3.20.8m,所以精车是以提高工件的加工质量为主.切削用量应选用较小的切削深度ap=0.10.3mm和较小的进给量f=0.050.2mm/r,切削速度可取大些.精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求.减上表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点.(1)合理选用切削用量.选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积,使Ra值减小.(2)适当减小副偏角Kr,或刀尖磨有小圆弧,以减小残留面积,使Ra值减小.(3)适当加大前角0,将刀刃磨得更为锋利.(4)用油后加机油打磨车刀的前,后刀面,使其Ra值达到0.20.1m,可有效减小工件表面的Ra值.(5)合理使用切削液,也有助于减小加工表面粗糙度Ra值.低速精车使用乳化液或机油;若用低速精车铸铁应使用煤油,高速精车钢件和较高切速精车铸铁件,一般不使用切削液.顶尖安装工件2007-12-07 12:06顶尖安装工件较长的(长径比L/D=410)或加工工序较多的轴类工件,常采用两顶尖安装.工件装夹在前,后顶尖之间,由卡箍(又称鸡心夹头),拨盘带动工件旋转