数控铣床在轧钢生产中的应用

总 第 2 0 7期 2 0 1 3年 第 3期 河 北冶4 H EBEI M ETA LLU R GY To t a lN0 2 0 7 2 0 1 3 Nu mb e r 3 数控铣床在轧钢生产 中的应用 尹 燕涛 河北钢铁集 团 宣钢公 司 宣龙高线 厂 河北 宣化 0 7 5 1 0 0 摘要 介绍 了 X K 9 3 5 0 F A数控机床在轧钢生产中轧辊加 工 辊环轧槽 加工和使用 后磨削 中的应用 以及 为适应生 产进行 的刀具改进 利用数控技术开发的数控月牙槽专用铣床 大大简化 了轧辊 辊环修磨加 工过 程 提高 了加工质量 使轧钢生产 的机修设备配备及工作能力满足生产所需 关键 词 数控车床 轧钢 应用 中图分类号 T G 6 5 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 5 0 0 8 2 0 1 3 0 3 0 0 6 4 0 2 AP PLI CATI ON OF NUMERI CAL CONTROLLED M LI NG M ACHI NE I N S TEEL ROLLI NG PR0DUCTI ON Yi n Ya n t a o Xu a n l o n g Hi g h S p e e d Wi r e P l a n t Xu a n h u a I r o n a n d S t e e l C o mp a n y He b e i I r o n a n d S t e e l Gr o u p Xu a n h u a He b e i 0 7 5 1 0 0 Ab s t r a c t I t i s i n t r o d uc e d t h e a p p l i c a t i o n o f XK93 5 0FA n ume r i c a l c on t r ol l e d mi l l i n g ma c h i ne i n r o l l wo r ki n g r ol l r i ng gr oo v e wo r k i n g a n d r ol l g r i nd i ng a f t e r us e d a s we l l a s t h e i mp r ov e me nt o n c u t t i ng t o o l s t o s u i t f o r t h e p r o du c t i o n P ur p os e d n um e ric a l c o n t r o l l e d c r e s c e n t g r o ov e m i l l i n g m a c hi n e i s d e v e l o p e d a nd i t m a k e s r e p a i r i n g r ol l a n d r o l l r i n g s i m p l e r i m p r ov e s w o r k i n g qu a l i t y Ke y W o r d s nu me r i c a l c on t r ol l e d l a t he s t e e l r ol l i n g a p pl i c a t i o n 1 前 言 随着 现代 钢铁 工 业 的 飞速 发 展 轧 机 的轧 制 速 度不 断提 高 进 一步 提高 轧机 的利用 率和 生产 效率 合理 编制 换辊 周 期 辊 环修 磨 制 度 成 为轧 钢 生 产 的 一 个 关键 螺 纹钢 生产需 要在 轧辊 上 的月 牙槽 轧 出 凸棱 同时螺纹钢的规格 等级等信息也必须在轧辊 上加工出来 目前 国内高线生产厂的精轧机一般 采用 摩根 技术 精 轧成 品螺纹辊 环 的材质 为碳 化钨 必须 由高精度 专用 螺纹辊 环铣 床加 工 宣 钢 高速 线 材 生产线 上 的精 轧 机组 为整体 机座 由 1 0个辊 组 组 成 使 用碳 化钨 基硬 质合 金辊环 机修 车 间承担 螺 纹 钢 轧辊 月牙槽 加 工和辊 环使 用磨损 后 的重磨 修复 2 数 控铣床 的选 型 在进行铣床的选型时 与数控车床比较 普通车 床 的缺 点是 1 采用成型刀加工轧槽 手工参照磨刀样板 收 稿 日期 2 0 1 2 1 2 1 7 作者简介 尹燕涛 1 9 7 8一 男 工程师 2 0 0 1年毕业 于北 京科技 大 学机械工程学院机械 自动化专业 现在 河北钢铁集 团宣钢公 司从 事 设备管理工作 E m a il x u a n g a n g y y t s i n a c o m 6 4 刃磨 刀具 只是一个 模拟 的方 法 无 法用 数字衡 量 它 准确程 度 2 由于侧 壁 斜 度不 准确 使 得 轧 辊 零 位 检 查 效果 不好 影 响轧 槽 的轴 向调 整 量 如果 再 加 上 过 渡 圆弧加工 不好 两 项综 合 因素 会 造 成 局部 应 力 集 中 增 加 了生产过 程 中断辊 的机率 3 辊身光洁度不好 由于 车刀接触 面积大 一 是 容易产 生震 纹 二 是 切 削 刀刃 不 光 滑会 使 震 纹 严重 辊身光 洁度 不好 这种 加 T轧 辊 方法 从 成 型 刀 的刃磨到 上位 对 车 都 十分 复 杂 正 常 的作 业 主 要 依赖 经验 丰富 的熟 练 工 人 对 于 复 杂 的切 分 轧 辊 K 3和 K 4孔 即使 是 经 验 丰 富 的熟 练 工 人 也 难 以 刃磨 出符合 样 板 的成 型 刀 轧 辊 的加 工 质 量 和效 率 十分 低 劳 动强 度大 4 对 于 辊 环 修 磨 普 通 车 床 无 法 满 足 高 精 度 的要 求 对此 宣钢 宣龙高 线厂决 定增 设 2台数 控铣 床 经过 调研 和合理 的选 型 我们 选 用 了 XK 9 3 5 0 F A 数 控轧辊加工机 床 该机床可 加工高硬度碳 化钨辊 环 高速钢轧辊 高镍铬轧辊 的带肋钢筋横肋 其特 河 北 冶 金 2 0 1 3年 第 3期 点是 1 机床床身 头架 等为框架结构 刚性高 抗 震性好 机床床 身导轨副采用超音频淬火 精度保 持 性好 2 采 用 高 性 能 的 数 控 系统 可 自动 切 削不 同 旋 向 任意升 角 的月 牙槽 可 自动作 任意 等分 的分 度 或 空格 XK 9 3 5 0 F A型 数控 月牙 槽 轧辊 铣 床集 摆 头 结构和飞刀装置于一身 加工月牙槽和刻图案融为 一 体 无需中间过程 方便用户操作 3 配备 日本三菱伺服 系统 系统 内存储 多种 类 型 的轧辊 槽数 学模 型 用户 只需 输入 主要 数 据 系 统 将 自动执 行宏 程 序 无 需用 户编 程计 算 4 飞刀结构紧凑 合理 刚性强 机床防护 清 屑 防 油措施 到 位可靠 摆头 主轴 采用 电主 轴 锁 紧 装置操作方便 可靠 机床纵 向设计为高精密型滚 珠 丝杆 传 动 传 动 精 确 摆 头 装 置 采 用 精 密 滚 动 圆 弧 导轨 定位 支承 5 使用 专用 切 削 刀具 高速 切 削 一切 成 型 加 工 出的 轧 辊 质 量 高 可 确 保 生 产 出 的钢 筋 达 到 E N1 3 1 2 8 GB 1 4 9 9 2 0 0 7标准尺寸 精 度要求 飞 刀铣削头 摆动铣削头可根据 轧辊外径大小各 自调 整加工尺寸 能单独调整切削用量 可在切削过程 中换刀 后 系统 可 以 由暂 停位 置继 续切 削 有 断 电保 护 作用 6 应 用 了 现 代 数 字 控 制 技 术 与 新 型 传 动 结 构 克服了传统的轧辊月牙槽弊端 具有 飞刀 和 摆头 两大功能 实现轧辊轧槽 螺纹辊环铣槽 任 意数量和位置 的跳槽 自动对刀 自动编程 自动刻 字 能 自动 加工 切 削 不 同旋 向 任 意 升 角 的 月牙 槽 可完成带肋加工 更换刀具后再次切削刀具定位准 确 工 作 精度 高 最 小可 达 0 0 0 1 mm 满 足高 强 度棒 线材 螺 纹 大 批 量 生 产 中 轧 辊 轧 槽 和 辊 环 的 自行 修 磨 3 加 工原 理 XK 9 3 5 0 F A 型数控 机床 的旋 飞 切 削式 原 理见 图 1 机床 的刀 杆 轴 z轴 与 工 件 回转 轴 y轴 互 成 9 0 角 刀杆轴 轴 线 置 于轧 辊 孔 型 中心 刀 杆 刀 头 中 心位 于工 件 轴 线 与 刀 杆 轴 垂 直 的平 面 机 床 工 作 时 刀杆 轴 Z轴 与 轧 辊轴 y轴 完成 旋 转 插 补 运 动 以在 轧辊孔 型 内切 出要 求斜 角 的横肋槽 机床在完成 主切削运动的 同时 刀杆轴作趋 向 轧辊 中心 x轴 方 向 的进 给运 动 直 至被加 工 的轧 辊横肋槽到达要求深度 结束轧辊一个孑 L 型横肋槽 加工 后 刀杆 轴 退 出 沿 轧 辊 轴 向 A 轴 方 向 移 动 进入 下 一个 孔型 的加 工 丁 y 星 莩 旋 飞 飞 刀 切 削 式 原 理 4 刀 具 改造 刀具 是铣 削 月牙槽 的关键部 件 根据 月 牙槽 形 状 的要 求 铣 刀头 必须 为指 定形 状 从理 论 上讲 其 刀 尖部 位速 度 为 0 因此 对 刀 具 要 求 很 高 为 了增 加刀头使用寿命 满足生产需要 对刀具进行 了必要 改造 1 更换 铣 槽 用 铣 刀 刀 杆 为合 金 材 质 并 修 改 铣 刀孔 开槽 形状 原 刀杆 与刀 头 的连接 为分 体 式结 构 它们 通 过 扣 连 接 过 盈 配 合 容 易 引起 开 槽 处 裂 纹 经 分析论 证 对刀 具进 行 了整体 结构 改 造 把 刀 头焊接在刀杆上面 增加刀头的使用寿命 由每把刀 开 1 个槽 增 至开 4个槽 2 螺纹 钢 肋 的 形 成 与 螺 纹 辊 环 肋 槽 的 深 浅 角 度有 直接 关 系 螺 纹 辊 环 肋 槽 原 始 设 定 高 度 为 1 0 1 0 5 mm 如 果单 纯 增 加 肋 高 可 能 会 直接 提 高肋 的高度 但是孔型到吨位后修磨量会 同时增大 无形 中增加了成本 因为肋的增高会对辊环 的强度 产生 影 响 增 加 炸辊 的机率 通 过铣 刀 刀头 的改 进 对 肋 的 切 人 角 进 行 了 改 动 由 原 来 的 5 5 减 小 到 4 9 5 使 肋 的 咬人 角 增 大 有 利 于 肋 的形 成 及 脱 槽 增 加 了成 品辊环 的轧 制 吨位 4 应 用效 果 目前 宣钢 公 司宣 龙 高