數控磨削軋輥技術的發展及缺陷分析

摘要：本文淺談當今磨削技術的發展，并結合生產實際分析了鍛鋼軋輥磨削過程中產生的輥型缺陷和表面振動紋，切削痕，螺旋紋缺陷產生的原因和危害性，并闡述了缺陷的控制方法。

關鍵詞：磨削技術；砂輪；振動紋；切削痕；螺旋紋

軋輥磨削就是為軋機提供二次可以滿足生產需求軋輥表面的切削工藝流程，去除舊軋輥表面疲勞應力層、輥印、微裂紋等。本篇主要針對軋輥在磨削過程中產生的輥型缺陷、軋輥表面缺陷等，分析其產生的原因和危害性以及缺陷的控制方法。

1 磨削技術發展概述

一般來講，冷軋鍛鋼軋輥磨削主要采用線速度Vs<45 m/s的普通磨削，高速磨削及超高速磨削在現階段對于砂輪及磨床的剛性需求較大，暫時不適合批量周期生產。按磨削粗糙度的高低等級將磨削分為普通磨削、精密磨削、超精密磨削。隨著科學集成化的發展，可能后期的軋輥磨床會將幾個工序給整合起來，集成激光或者噴丸毛化效果以滿足高檔汽車及面板的市場需求。

在磨削技術中，最重要的還要是砂輪的開發。國內外都采用超精密磨削、精密修整、微細磨料磨具進行亞微米級以下切深磨削的研究，以獲得亞微米級的尺寸精度。微細磨料磨削，用于超精密鏡面磨削的樹脂結合劑砂輪的金剛石磨粒平均直徑可小至4 μm。

磨削技術發展很快，在機械加工中起著非常重要的作用。目前，磨削技術的發展趨勢是發展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削機理并開發其新的磨削工藝技術，研制高精度、高剛性的自動化磨床。

2 磨削缺陷的分析

我公司負責高質量冷軋板帶的生產，在很大程度上依賴于高磨削質量的軋輥，因此在軋輥磨削過程中準確診斷和分析已發現的磨削缺陷，找出產生的原因，及時采取正確的方法來消除和預防，是提高板面質量的有效途徑。軋輥的磨削技術要求是：1）軋輥表面不允許有明顯螺旋紋，切削痕，振動紋等。2）軋輥的凸度（直徑）允許的誤差值要在公差范圍內。3）輥面徑向跳動<=0.001mm。軋輥的主要缺陷概括為兩大類，輥型缺陷和軋輥表面缺陷。其中輥型缺陷直接影響到板材的板形，造成板形縱向厚差，橫向厚差超標以及中凸度超標或不夠，是板材生產中最經常碰到的質量問題。軋輥的表面缺陷除了影響板帶的表面質量外還影響到鍛鋼軋輥的使用壽命，增加軋制的生產成本。

2.1 軋輥磨削時的輥型缺陷

輥型缺陷的原因分析，主要是軋輥磨床進給系統沒有微量補償，在實際磨削過程中，砂輪選擇太軟，砂輪脫粒太快，到了軋輥中間砂輪切入輥面的深度已經大大降低，造成曲線失真，如圖1所示。

輥型缺陷的解決方法：

（1）選擇合理的砂輪硬度 砂輪的硬度由軟→硬有：E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W這些等級，在實際生產中，對于冷軋鍛鋼的軋輥磨削，我們選擇了較硬的砂輪，一般采用H-K的硬度。

（2）選擇合理的精磨工藝參數 降低拖板速度，控制在每分鐘20mm；降低砂輪的進給量，每個行程只進0.005mm，不要采用大進給量，此時磨削出的軋輥中高值最接近理論中高曲線，而且對軋輥表面質量的控制良好，修改參數后的軋輥中高值曲線如圖2所示，參數建議設定見表1。

2.2 軋輥磨削時的主要表面質量缺陷

鍛鋼軋輥磨削時表面質量缺陷主要有以下三種：

2.2.1 振動紋

該缺陷有幾種形態

第一是明暗相見的條紋（類似輪胎?。?，輥身的橫向寬度根據振動的頻率所決定5mm-20mm不等。第二是振紋不是整個輥身，只占輥身長度傳動側或者操作側2/3或者1/2不等。第三是在軋輥圓周方向上，間距比較大，但是也有周期性的表現，一般情況有一到多條不等的明暗紋，明暗紋寬度15 mm左右。該表面振紋的缺陷主要由磨輥過程中造成的，不易檢查，只有精磨過后測光可見。

振動紋的解決方法：第一種橫向振紋是砂輪線速度過大，砂輪趨近于剛性較高的體征、單道次進給量過大，形成的切削力過高、砂輪架和工件側床身的中心架剛性不夠產生顫振；第二種、第三種振紋是床頭輥卡變形或者連接不牢、讓軋輥在旋轉過程中自由度過高，也就形成軋輥與砂輪接觸接觸時在旋轉的個別角度會同時產生進刀或者退刀的現象。軋機換輥時輥縫打開速度過慢，操作不當造成輥子與帶鋼壓靠所形成的壓靠?。ǖ韧窦y）等。

2.2.2 表面切削痕

切削痕是指工件表面出現的一些比工件光滑表面的溝紋要深一些寬一些的痕跡。也稱“拉毛”或“劃傷”。這種劃痕常態下是沒有規律的零星分布，也有密密麻麻分布的劃痕。磨粒的切削過程可分3個階段 （1）相對滑擦階段（2）耕犁階段（3）切削階段。

切削痕產生的原因歸為以下幾點。（1）粗磨時的磨削量較大，橫移速度過快，砂輪和軋輥的線速度不匹配；（2）砂輪選型過硬導致磨粒在磨削過程中不易脫落，軋輥磨屑填堵砂輪間隙；（3）在磨削過程中降低砂輪與軋輥的接觸面；（4）冷卻方法不良，冷卻液不足，熱量排不出；（5）冷卻液和輥面潔凈度不夠；如圖4。

解決方法：（1）冷卻液應該經過良好的過濾，定期檢測冷卻液濃度并及時清理更換。（2）檢查好砂輪修磨器，保證修整后的表面完好。（3）合理的選用砂輪及磨削參數，保證精磨半精磨磨削道次。（4）砂輪的動靜平衡要通過。（5）冷卻液的過濾要達到工藝標準，保證噴嘴處沒有堵塞。（6）選用合適的磨削用量

2.2.3 螺旋紋

圖5是常見的螺旋紋。

產生螺旋形的缺陷原因及防止措施：

（1）在長期磨削倒角或者凸度較大的輥面時砂輪同軋輥部分接觸，常常是砂輪的一個邊接觸軋輥；因此在精磨和超精磨磨削時切深不宜過大，現在我們根據經驗一般都設計在0.005—0.01毫米/次。

（2）修磨砂輪時冷卻液沖洗砂輪不均勻，導致砂輪受熱不均勻，砂輪表面與軋輥表面不完全接觸，產生螺旋形缺陷。見圖7。

（3）磨床工件側床身剛性較差，當采用大磨削壓力或者大的切深度時，軋輥中心線會產生偏移，見圖8。在這種情況下，應該減少磨削用量降低磨削力的辦法來解決。

（4）砂輪法蘭與砂輪本體的間隙較大，在砂輪架橫向移動過程中，砂輪有微擺動現象，產生螺旋線缺陷。

（5）中心架拖瓦的高度沒有調整好，或者供油量過大，軋輥的中心線與砂輪架的中心線不平行，砂輪在磨削時出現與軋輥單面接觸（也就是我們常說的單面磨削）。因此必須提高拖瓦調整絲杠本身精度和優化程序參數，如將INTERVAL間歇參數調整為3=WH+HS。

（6）砂輪組織不均或者冷卻液噴嘴不能完全覆蓋砂輪表面，則應該更換砂輪、調整噴嘴角度。

3 結束語

軋機軋輥磨削的好壞直接影響到了生產線機組的產量以及質量，通過合理的參數設定，明確的缺陷辨識度，提高磨床磨削作業效率，保證了軋輥的磨削質量，生產出優質合格的板材。

參考文獻：

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[4]周志雄，鄧朝暉，陳根余，宓海青.磨削技術的發展及關鍵技術

[5]馬鋼（合肥）薄板深加工項目1550mm磨輥間技術附件

作者簡介：

管超（1988-），男，本科，技術員，從事技術管理工作。