轧辊磨削及缺陷控制

轧辊磨削及缺陷控制

孙占跃

首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山063200

摘要：文章简要的介绍了Ra0.4~0.6轧辊磨削过程和如何控制其存在的缺陷，指出了衡量轧辊磨削质量的两个主要指标：轧辊几何尺寸精度和表面精度。在轧辊磨削机理的基础上，分析了影响轧辊表面相糙度的主要因素，并详细阐述了工艺参数对轧辊磨削质量的影响及磨削缺陷的控制。最后，提出了提高轧辊磨削质量的具体策略和措施。

关键词：轧辊磨削；质量；精度；表面粗糙度

轧辊是轧机生产最重要也是最关键的零部件，轧辊表面质量的好坏直接决定轧机生产出来的产品质量好坏，而上机的轧辊都需要经过磨削处理，因此轧辊磨削工艺及缺陷控制显得尤为重要，文章跟踪国内先进轧辊磨削技术的发展，从冷轧实际情况出发得出：在磨削过程中，许多方面仍依赖于操作工的实际经验和技术熟练程度。本文对磨削加工的工艺控制和缺陷对策进行了简要阐述。

1轧辊磨削过程及参数的设定对表面质量影响

根据对下线轧辊的磨削，由于我们采用的是数控磨床，对轧辊的加工精度比较高，同时对轧辊的磨削时间、表面质量、辊型形状公差、圆度大小、配对范围等要求也很严格。本程序以磨削0.4-0.6um粗糙度的磨削过程为例，采用的是2个粗磨和3次精磨的方式。

1.1砂轮线速度（m/s）

如果其它参数量不变，砂轮直径逐渐变小时，轧辊表面粗糙度逐渐增大。所以要对轧辊线速度进行适当调节，来满足表面粗糙度要求。当砂轮直径最大时，磨削出的轧辊表面粗糙度很低，在粗磨削时，根据每一个磨床的性能不同，每一个行程磨下去的量很小，为了节省磨削时间，需要增大砂轮线速度来提高磨削效率，整个磨削过程砂轮线速度一次为40m/s，30m/s，12m/s，12m/s，12m/s。这样粗磨提高磨削效率，精磨提高轧辊表面粗糙度。随之砂轮直径逐渐减小，砂轮线速度依次相反调节，也要和实际磨床状态做相应的调节，砂轮速度太高，单位时间切过轧辊表面的磨粒数增多，磨屑厚度减小，摩擦作用加剧，磨削产生的热量显著增加，容易产生烧伤、黑印、走刀纹等。此外，磨床振动随之变大，在轧辊表面产生振纹和多角形缺陷。因此，为保证轧辊质量，应选取合适的砂轮速度。

1.2轧辊转速（rpm）

根据磨削原理得知，其它参数量不变，表面粗糙度随着轧辊转速提高，而粗糙度逐渐增大。根据磨削过程中变化，也要做一些相应调整，比如轧辊转速太低时，表面会出现一些走刀纹，斜纹，波浪纹等；另外，随着轧辊速度的增加，磨屑厚度逐渐加厚，磨削区的热源在轧辊表面上移动的速度加快，有利于降低轧辊表面温度的散热。因此，适当提高轧辊的速度，多角形深度减小，可以减轻轧辊工作表面烧伤的产生，并且可以避免螺纹线等缺陷的出现。

1.3Z轴移动速度

Z轴移动速度增大不仅可以提高磨削效率，还起到提高表面粗糙度的作用，在磨削时根据实际情况，来调节移动速度，从而控制粗糙度的变化和提高磨削速度。在精磨时，速度过快，走刀纹不易消去，容易形成宽刀花和左右纵向的斜纹，速度太低，会有很多窄刀花和斜影和亮纹等。正常磨削一般采用移动速度为3000mm/min，2300mm/min，1300mm/min，1000mm/min，800mm/min。

1.4连续进给量和末端进给量

粗磨时，为了提高磨削效率，增加进给量来提高磨削速度，因此，连续进给量第一步粗磨为0.01~0.04mm，第二步粗磨为0.01~0.02mm，末端近给量第一步粗磨为0~0.01mm，第二步粗磨为0~0.005mm，适量选择进给量可以提高磨削速度，如果过大已产生深刀花，在精磨过程中不易去掉；另外，为了避免出现由于切深过大而使轧辊烧伤和产生螺纹线的情况，横向进给量也不能过大。

1.5砂轮压力

增大砂轮压力，可以提高磨削量和提高轧辊表面的粗糙度，根据砂轮由大变小的过程，对0.4~0.6粗糙度的轧辊磨削整个磨削过程的砂轮压力值为35~18，18~10，11~4，7~3，5~2，粗磨时量太大会引起砂轮震动，所以我们要根据实际情况进行调节，精磨时也控制好，因为量太会有刀花，量太小会粗糙度太低达不到磨削要求。

1.6砂轮电流增益

整个磨削程序的电流增益值一般选用0.2，0.3，0.6，0.8，1A电流值越大时磨削越稳定，但是越大辊型不好控制，辊型的偏差太大，最关键在于粗磨过程中，砂轮电流增益的控制，既不要太大也不要太小。

1.7修正

辊型的控制很重要，磨削过程中需要进行一些修正，砂轮连续磨削，经常磨削，会出现砂轮钝化现象，除了平时对砂轮在金刚石上修磨外，在磨削时也要有一些简单的修正，对辊型和砂轮都能进行一些修复作用。

1.8Z轴速度增益变量

Z轴速度增益变量，适应与曲线轧辊和辊型超差时进行改变Z轴速度来达到快速修复辊型和提高磨削效率的作用，在磨削正常范围的平辊时，Z轴速度增益变量不起作用，设置为0，主要为了防止轧辊突然震动、测量臂粘上大量砂轮泥测量臂收缩不能及时回到轧辊上，导致测量出现误差，辊型发生大量变化，Z轴速度增益变量就会快速Z轴降低速度，最终会出现扎刀现象。

1.9半精磨和精磨的道次数

在粗磨结束后，我们往往修改半精磨和精磨的道次数来满足最终的轧辊磨削质量要求，道次数越多，轧辊表面越光滑，粗糙度越低，但道次越多会延长磨削时间，降低磨削效率；道次数越多，轧辊表面会出现一些斜纹、螺旋纹和亮印等，因为在精磨的过程中没有进给量，只是靠砂轮和轧辊之间的浅层摩擦来去除轧辊表面由磨粒产生的峰值，提高表面的光泽度和亮度，所以在磨削0.4~0.6粗糙度的轧辊时，没有必要太多的磨削道次，就可以达到质量要求的效果，三个精磨的道次均为1，如果粗磨后粗糙度偏高和刀花严重时，在第一个精磨时增加一个道次。

由上述可知，磨削工艺参数对表面粗糙度和加工精度都有显著的影响，因此，合理控制加工参数的范围是提高磨削质量的有效措施。表1是对Ra0.4～0.6磨削工艺参数的取值范围的设定。同样的程序和磨床磨削后的结果也会相差很大，因为和砂轮的外部形状和自己结构特性、轧辊自身硬度的变化都有很大关系，根据现状的变化适当的调节程序来适应不同的变化。

2结语

在进行轧辊磨削中提高表面质量和精度控制方面，不仅仅只依靠长期积累的磨削实践经验，更重要的是分析出有利于提高轧辊磨削质量的影响因素，为磨削加工过程提供强有力的理论依据。当然，不同的设备不同的状态所对应的调整幅度也不同，因地制宜，事半功倍。

参考文献

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[2]蔡光起，冯宝富，赵恒华.磨削磨料加工技木的最新发展[J].航空制造技术，2003，（02）：22-26

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