【某精密轧辊磨床工作辊、第一中间辊、第二中间辊磨削质量分析案例5900字】

某精密轧辊磨床工作辊、第一中间辊、第二中间辊磨削质量分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u28655某精密轧辊磨床工作辊、第一中间辊、第二中间辊磨削质量分析案例 运用性能优良的磨头的高精密轧辊磨床是高质量轧辊磨削的先决条件，其它磨削条件的改进也会提高轧辊的磨削质量[21]。辊形精度主要包括圆度、圆柱度和辊形曲线三个方面[22]。1.1.1圆度圆度是指回转体的同一正截面上实际轮廓对其理想圆的变动量，是属于宏观几何形状误差，直接影响着轧辊的配合精度、旋转精度、振动等[23]。影响圆度精度的因素包括：（1）LYNSONV330-17轧辊磨床采用两顶尖进行磨削，因此轧辊中心孔的形状、锥角、圆度、清洁度以及中心孔与顶尖的接触状况都将直接影响辊面的磨削圆度[24]。修整轧辊中心孔，提高中心孔圆度，并使中心孔与顶尖接触长度在10mm左右（接触长度短能减小两端中心孔同轴度误差对加工精度的影响[25]），是提高辊面磨削圆度的有效措施[26]。（2）砂轮未修圆、修整质量差，或者砂轮钝化未及时修整也会影响轧辊磨削圆度[27]。砂轮磨损、钝化后要及时进行修整，对于高精度高质量的轧辊磨削，砂轮修整应分为粗修、半精修、精修三个阶段，以确保砂轮修整效果[28]。1.1.2圆柱度圆柱度即任一垂直界面最大尺寸与最小尺寸差，包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差[29]。圆柱度误差会直接影响轧辊的工作性能和传动精度，甚至会使辊系产生振动。影响圆柱度精度的因素有：（1）磨床几何精度超差：轧辊回转轴心线与砂轮Z轴运动方向不平行，Z轴导轨在水平平面内直线度误差超差[30]。其中Z轴导轨在水平平面内的直线度将直接表现为磨削辊面的母线直线度[31]。及时修复磨床精度，定期调整导轨精度，有助于提高轧辊辊面的圆柱度[32]。（2）在磨削过程中，砂轮进给速度太慢或太快导致砂轮在辊面停留时间太长或太短，砂轮行程超越辊面太多或太少都会影响辊面圆柱度；砂轮头架滚珠丝杠啮合间隙过大会影响砂轮架沿Z轴横移的稳定性，从而造成磨削辊面圆柱度超差[33]。正确维护保养机床，确保滚珠丝杠啮合良好，砂轮进给速度调整为0.3-0.2mm/min，砂轮行程超越辊面约为砂轮宽度的1/3-1/2，这些方法将是提高辊面磨削圆柱度的有效措施。（3）砂轮磨损、钝化造成磨削辊面母线直线度超差[34]，需要及时对砂轮进行修整。1.1.3辊形曲线辊形曲线是指在实际轮廓线上两条相互平行包容的曲线的距离D，如图1.4所示，所有偏差都应包容在这两条曲线内[35]。图1.4辊形曲线示例辊形曲线精度对于提高带材轧制板形质量有决定性的意义，良好的板形控制是以高精度的轧辊辊形曲线为前提的。宝钛20辊轧机轧辊磨削辊形精度，主要存在第一中间/第二中间辊辊形误差超差的现象，如图1.5所示为锥度为taper0.725*360mm的第一中间辊辊形曲线，其中红色线为误差包容曲线，蓝色线为实际辊形曲线，可以看出在锥度部分，实际辊形曲线已经超差。LYNSONV330-17轧辊磨床虽然具备辊形补偿能力，但还不能满足对轧辊辊形曲线误差控制的要求。还需要通过磨削实验，优化磨削工艺参数，来消除辊形曲线超差的现象，具体措施将在第五章的辊形精度优化方案中说明。图1.5第一中间辊（taper0.725*360）磨削辊形曲线1.4磨削表面质量分析轧辊磨削表面质量主要表现在表面粗糙度，辊面是否有振纹、螺旋纹、划痕等其它可视缺陷[36]。1.4.1表面粗糙度任何机械加工方法都不能获得理想表面，总会存在一定程度的微观不平度、加工中冷作硬化及表面残留应力和金相组织变化[37]。表面粗糙度是指加工表面具有较小间距和微小峰谷的不平度，是由磨粒磨削后在加工表面上形成残留轮廓和工艺系统振动所引起的波纹所决定的，属于微观几何形状误差，表面粗糙度越小，则表面越光滑[38]。影响轧辊表面粗糙的因素包括砂轮特性、砂轮修整状况、轧辊材质、砂轮线速度、轧辊转速、砂轮横移速度、抛光次数、砂轮进给量及磨削液等，其中砂轮横移速度、进给量和抛光次数对粗糙度的大小具有决定性的影响[39]。砂轮横移速度粗糙度是随着砂轮横移速度的减小而降低，砂轮横移速度应根据相应的粗糙度要求来选择，同时对不同粒度的砂轮也有所不同[40]。要获得理想的辊面粗糙度，合理选择砂轮横移速度非常重要。进给量砂轮一次进给量反映砂轮与轧辊之间的接触压力，要获得理想的表面粗糙度，合理选择进给量非常重要[41]。磨削过程中，为了避免由于砂轮切入太深而使辊面烧伤，破坏砂轮微刃，所以进给量不能过大[42]。抛光次数在精磨阶段的最后，为了获得光滑的轧辊表面，需要进行抛光，即没有进给量的一个磨削行程。抛光次数不可过多，一般1-3次即可，过多会使辊面产生硬化。1.4.2螺旋纹螺旋纹（又称刀花、走刀痕）是沿轧辊周向呈螺旋状的条纹，这种缺陷产生在轧辊与砂轮边沿轴向进刀侧接触的位置，在轧辊表面周向呈螺旋分布，当砂轮横移方向反向时，螺旋纹的方向也相反[43]。产生螺旋纹的原因：轧辊转速、砂轮线速度、砂轮横移速度和砂轮径向进给量4者不匹配而引起的轧辊磨削缺陷。可以通过磨削实验，分析找出最佳的参数配比。砂轮横移速度过大，不仅会使砂轮切向磨削阻力过大，还会使靠轴向进给侧砂轮受侧向阻力过大，导致砂轮棱边与辊面单边接触，在轴向进给侧辊面形成螺旋形走刀痕[44]。通过磨削实验发现，降低砂轮的横移速度，对降低螺旋纹的产生有明显效果；另外，利用圆弧修整器将砂轮两个锐角倒圆，这个措施也能有效消除螺旋纹[45]。1.4.3振纹振纹（又称振痕、砂轮振痕）。振纹是轧辊表面沿轧辊轴向呈明暗相间的条纹，数量较多，条纹间距在辊面圆周上具有周期性；单个条纹长度不大于磨削用砂轮宽度[46]。振纹是磨削过程中砂轮系统受迫振动或自激振动，在磨削过程中对轧辊表面的切削作用不稳定，导致轧辊表面形成周期性的明暗相间的条纹[47]。轧辊辊面产生振纹的因素主要有：砂轮动平衡差，产生强迫振动。由于砂轮制造过程中存在密度的不均匀和几何尺寸的误差，以及砂轮与法兰盘装配时的间隙误差，因此砂轮在磨削作业前必须进行动平衡。特别是新砂轮必须在确保修圆后再进行动平衡，否则将会影响砂轮动平衡效果。工作结束后，让砂轮空转2-3min，甩干砂轮空隙中的磨削液，防止聚集于砂轮一处造成不平衡振动。砂轮在使用一段时间后，由于自身损耗，原有的动平衡可能发生变化，需要再次进行动平衡调整，以减小砂轮在工作中的振动。砂轮太硬，自锐性差。砂轮是由磨料、结合剂、气孔3部分组成，砂轮的特性包括磨料、粒度、结合剂、组织、硬度、强度、形状和尺寸等[48]。一般来说，径向进刀量越大，轧辊在直径方向的切削效率越高；但当径向进刀量过大时，砂轮和辊面之间的压力增加，磨料颗粒过深进入轧辊表层，受到更大的阻力，导致磨料颗粒整个剥落，砂轮的自锐性变差，切削能力反而下降；同时导致砂轮快速磨损，砂轮容易堵塞，砂轮切削能力进一步减弱，切削阻力增加，引起砂轮振动。因此，需要根据轧辊硬度及砂轮最大线速度等因素，合理选择砂轮类型和径向进刀量。磨削液浓度太高或太黏，导致砂轮表面气孔堵塞。磨削液在磨削过程中起到润滑、冷却、清洗、防锈作用。在轧辊磨削过程中，通过磨削液的冲洗，带走砂轮和轧辊产生的大量磨屑、结合剂残渣、磨料残渣，避免砂轮堵塞，从而避免磨削阻力增加；由于磨削液的润滑作用，减少了磨削区域的磨削阻力；充分的磨削液冷却，可以避免磨削过程中辊面烧伤，减少砂轮损耗。因此，磨削液选型及浓度配比合理，可以有效降低磨削力，避免砂轮振动产生振纹。尾座顶紧力太大或太小。磨削过程中，为了防止轧辊轴向窜动，采用磨床尾座的伸缩回转顶尖顶住轧辊，使轧辊在轴向固定在磨床头架和尾座之间[49]。尾座与轧辊接触压力要适当，接触压力不足，在砂轮横移进行磨削时容易导致轧辊轴向窜动；接触压力过大时，磨削过程中轧辊顶尖孔与顶尖摩擦阻力大，异常发热，会导致顶尖的支撑刚性和回转精度较差，使轧辊在磨削过程中产生振动。LYNSONV330-17轧辊磨床尾座顶尖采用内置轴向弹性装置，根据轧辊重量来设定顶尖预紧力。1.4.5划痕轧辊表面出现逗号状不规则分布的划伤即为磨削划痕。在磨削过程中，砂轮脱落的磨粒或砂轮切削面上存在的个别凸起的磨粒，以及