谷兵軋輥磨床軋輥砂輪磨削——基礎(chǔ)知識(shí)軋輥的磨削

工作輥支承輥

疲勞層表面缺陷改料軋輥磨床磨床砂輪磨削液磨削工藝什么是軋輥？

為什么要磨削？

用什么磨削？

磨削系統(tǒng)包括哪些？本次學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)能夠了解的內(nèi)容軋輥是軋機(jī)上承受軋制力并把軋制材料厚度均勻減小的圓柱形的貴重的大型工具。分為支承輥（DSR輥）、工作輥，六輥軋機(jī)還有中間輥軋輥通常包括四個(gè)組成部分：輥身、輥頸、接頭和頂尖孔軋輥是什么？輥身頂尖孔輥頸接頭軋輥的幾個(gè)部位輥身：是軋輥的主要部分，直接與軋制材料接觸一般所謂的軋輥磨削就是指對(duì)輥身的磨削，為彌補(bǔ)軋制過(guò)程中的變形，輥身通常都磨成凸形或凹形，CVC軋機(jī)是將工作輥磨成S型(或稱花瓶型)，上下輥反向180°配置鋁軋機(jī)對(duì)工作輥輥身硬度要求比較高，一般為HsD95～102，當(dāng)表面硬度低于90個(gè)單位時(shí)，軋制較薄的鋁板材將變得困難；對(duì)輥身硬度的均勻性也有嚴(yán)格的要求，否則壓延時(shí)在軟點(diǎn)處容易引起局部變形不均而起鼓，嚴(yán)重的還會(huì)造成斷帶支承輥通常為平輥，為避免或減少輥身邊緣處的剝落和改善彎輥效果，在輥身邊緣部分要磨成倒角。支承輥硬度比工作輥軟，一般為HsD75左右輥頸：用來(lái)安裝軸承并通常做為軋輥磨削的支承面，硬度一般為HsD45～50

其正圓度和同心度有嚴(yán)格的要求，一般要求≤0.003mm。由于軸承經(jīng)常拆裝以及支承磨削時(shí)的磨擦，輥頸的軸承部位容易被損傷。在允許的范圍內(nèi)，可以對(duì)損傷處進(jìn)行適度修磨接頭：用來(lái)和主傳動(dòng)接手相聯(lián)接，一般也是磨削時(shí)安裝夾具的地方頂尖孔：是加工找正的基準(zhǔn)應(yīng)保證其正圓和準(zhǔn)確的錐角，對(duì)于采用頂尖孔直接磨削的輕型軋輥尤為重要根據(jù)軋輥的輕重不同，換尖孔有60°、75°和90°等不同角度。軋輥磨削多采用托架支承方式，頂尖孔只起初步定位作用，要求不高

軋輥為什么需要磨削？疲勞層壓花改料粘傷

－般都要進(jìn)行更換，按要求重新磨削后方能再次投入使用軋輥在使用過(guò)程中輥身會(huì)出現(xiàn)：磨削軋輥的基本知識(shí)所謂輥型是指輥身中間和兩端有著不同的直徑，以及這個(gè)直徑差從輥身中間向兩端延伸的分布規(guī)律。通常分布是對(duì)稱的。一般為72°的正弦曲線。輥型在標(biāo)注時(shí)要注明是直徑值還是半徑值。圓柱形輥型又稱為“平輥”

金屬材料對(duì)磨損和外力所能引起變形之抵抗能力的大小稱為硬度。鋁軋機(jī)軋輥的硬度常用肖氏硬度來(lái)表示，注意肖氏硬度有HsC和HsD之分。HsC是1/12盎斯的重錘從10＂高下落所打出的數(shù)值HsD是36g的重錘從3/4＂高下落所打出的數(shù)值軋輥的硬度大多采用HsD表示

是指零件加工表面所具有的，較小間距和微小峰谷的微觀幾何形狀不平度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1031--83)規(guī)定評(píng)定表面粗糙度有三個(gè)參數(shù)。即：輪廓算術(shù)平均偏差——Ra；微觀不平度十點(diǎn)高度——Rz；輪廓最大高度——Ry

輥型軋輥的硬度

表面粗糙度

應(yīng)當(dāng)了解的有關(guān)術(shù)語(yǔ)

徑向跳動(dòng)

是指工件表面繞中心線作無(wú)軸向移動(dòng)回轉(zhuǎn)時(shí)，在任一測(cè)量平面用千分表等測(cè)表測(cè)量所顯示的數(shù)值。這是對(duì)軋機(jī)和磨床都更有實(shí)際意義的測(cè)量數(shù)值

軋輥有什么特性？——軋輥輥身表面必須具有高而均勻的硬度，以此保證軋制帶材的尺寸精度和良好的表面——輥身淬硬層深度是工作輥所要求的性能中最主要的性能之一

因?yàn)檩伾肀砻娲阌矊由疃鹊脑黾樱稍龃筌堓伒目捎弥睆剑瑥?/p>

而有效地提高軋輥使用壽命；與之相應(yīng)，不需重新淬火，因此，

有利于降低生產(chǎn)成本——具有高彈性極限。防止在高軋制載荷作用下，輥身表面發(fā)生過(guò)

量的塑性變形。這一特性對(duì)于軋制薄帶材顯得尤為重要——具有高的耐磨損性能和粗糙度保持能力。當(dāng)然，這對(duì)磨削來(lái)講

也增加了難度——具有高的抗事故能力，特別是應(yīng)兼有高的抗熱沖擊和抗剝落性能——由于軋輥的抗事故能力對(duì)鋼的組織和性能不均勻性特別敏感，因

此，要求軋輥本身：一是純凈的冶金質(zhì)量；二是高的組織均勻性

軋輥的管理鋁軋機(jī)的工作輥、支承輥等都是用高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼經(jīng)特種冷熱加工精制而成，價(jià)格昂貴，加強(qiáng)對(duì)軋輥的使用和管理，是保證其良好的工作狀態(tài)和延長(zhǎng)其使用壽命的基礎(chǔ)——新輥應(yīng)對(duì)其各部尺寸、硬度、圓跳動(dòng)等進(jìn)行檢查；同時(shí)建立起管理卡片——新輥第一次使用時(shí)，應(yīng)在低速、低壓下運(yùn)行——使用中要保證軋制時(shí)潤(rùn)滑冷卻到位，修磨時(shí)應(yīng)徹底磨掉其表面的疲勞層。——選擇適當(dāng)?shù)纳拜啠６扰c硬度要匹配；對(duì)刀時(shí)要小心精力集中，嚴(yán)防磨削燒傷(燒傷層要徹底

清除后方可使用)——做好軋輥的歷史記錄，包括軋輥每次上下機(jī)前后的直徑、在機(jī)時(shí)間、軋制量、磨削量、磨削后

的檢查結(jié)果、是否出現(xiàn)軋制事故、軋制事故的種類、處理方法及處理結(jié)果等有關(guān)歷史資料——賦予軋輥人性化的管理，服役后的軋輥應(yīng)有充分的休息以消除服役疲勞，使軋輥能夠勞逸結(jié)合，這就要求軋輥有合理的服役節(jié)奏和合理的備輥數(shù)量——根據(jù)軋輥材質(zhì)、軋機(jī)及軋材規(guī)格材質(zhì)制定合理的軋輥服役周期——根據(jù)軋輥軋制量，制定合理的磨削規(guī)范，包括砂輪的選擇、進(jìn)刀量、磨削量及冷卻液的控制——進(jìn)行硬度檢查，有無(wú)明顯加工硬化區(qū)，確保軋輥表面硬度均勻，防止軋輥帶缺陷上機(jī)——對(duì)于事故軋輥如粘鋁、打滑、斷帶、過(guò)載等情況下要通過(guò)探傷或切槽的方法，確定表面裂紋、

壓痕等缺陷深度，要保證將裂紋去除干凈；檢查硬度與正常區(qū)域相比是否有異常（或高或低），消除熱影響區(qū)后才可上機(jī)

——合理修磨支撐輥邊部倒角、園弧，減輕軋輥邊部接觸疲勞，防止支撐輥邊部掉肩、剝落和工作

輥邊部剝落

何為軋輥磨床？其作用是什么？磨床整體示意圖軋制板材時(shí)，軋輥中部易產(chǎn)生熱膨脹，本來(lái)加工成圓柱形的軋輥，這時(shí)中間變得比兩頭粗，軋出的板材中間比兩邊薄。因而應(yīng)該使用中間部位直徑較細(xì)的軋輥。冷軋時(shí)，熱膨脹很少，由于軋制力的作用使軋輥?zhàn)冃危斐绍埑龅陌宀闹邢蜃兒瘢虼藨?yīng)該使用中間部位直徑較粗的軋輥。將軋輥加工成中間部位比兩端稍凸(鼓形)或凹(細(xì)腰形)的磨削叫做鼓形或凹形磨削(成型磨削)。用于對(duì)軋輥進(jìn)行成型磨削的磨床即是軋輥磨床軋輥磨床軋輥磨床和普通外圓磨床的幾點(diǎn)區(qū)別——成型機(jī)構(gòu)：軋輥磨床和外圓磨床最根本的區(qū)別在于軋輥磨床具有一套專門(mén)的成型機(jī)構(gòu)，使軋輥在磨削過(guò)程中具備工藝所要求的特定的形狀。——支承方式：普通外圓磨床的工件通常是支承在二個(gè)頂尖之間。而軋輥磨削由于時(shí)間較長(zhǎng)，重量大，磨削時(shí)是把輥頸支承在托架上，頂尖只起定位的作用。——工件的驅(qū)動(dòng)：外圓磨床上，工件由頂尖支承，撥盤(pán)單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)；而在軋輥磨床上，為使軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，采用對(duì)稱調(diào)節(jié)的兩個(gè)撥銷雙點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，為克服軋輥的對(duì)中誤差，減少頭架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的影響，撥盤(pán)一般設(shè)軋輥磨床的基本組成計(jì)為“萬(wàn)向節(jié)”形式軋輥磨床的分類及組成

軋輥磨床的基本結(jié)構(gòu)根據(jù)軋輥重量的不同，軋輥磨床可分為兩大類——軋輥移動(dòng)式——砂輪架移動(dòng)式其基本結(jié)構(gòu)大致相同，主要由以下幾部分組成——床身——頭架——尾座——托架（中心架）——砂輪架——冷卻液系統(tǒng)——電控設(shè)備等。軋輥磨床組成-床身床身是保證磨削精度的基礎(chǔ)。軋輥移動(dòng)式軋輥磨床，床身用來(lái)支承軋輥，砂輪架是固定的。而砂輪架移動(dòng)式軋輥磨床，為便于加工、安裝、運(yùn)輸、避免彼此影響保持高精度，床身一般分為獨(dú)立的兩部分：工件床身用來(lái)支承軋輥，是固定不動(dòng)的；操作臺(tái)床身用來(lái)支承砂輪架軋輥磨床組成-頭架用來(lái)驅(qū)動(dòng)軋輥，為保證驅(qū)動(dòng)的平穩(wěn)性和減震，一般采用多級(jí)皮帶傳動(dòng)在重型軋輥磨床上大都安裝有輔肋起動(dòng)電機(jī)，以克服重軋輥起動(dòng)時(shí)較大的慣性為使軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，床頭撥盤(pán)上應(yīng)有兩個(gè)撥銷且要均勻受力軋輥磨床組成-尾架尾座由上下兩部分組成，下部延床身移動(dòng)，上部可橫向移動(dòng)，以使兩頂尖連線與砂輪軸線平行頂尖可伸縮金剛石砂輪修正裝置一般設(shè)在尾座軋輥磨床組成-中心架托架用來(lái)支承住軋輥，一般有上(側(cè))、下兩個(gè)支承點(diǎn)——托瓦，托瓦上部與軋輥接觸處為較柔軟的“巴氏合金”。一般下托瓦的調(diào)節(jié)采用的是斜鐵，調(diào)節(jié)的范圍為20～50mm，因此，若希望磨削不同規(guī)格的軋輥，就應(yīng)配齊相適應(yīng)的不同的托瓦軋輥磨床組成-砂輪架砂輪架是軋輥磨床的核心，通常由架體、主軸、砂輪動(dòng)平衡裝置、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、微進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成砂輪架有兩層式和三層式之分主軸是軋輥磨床核心的核心，其關(guān)鍵在于主軸支承。大多數(shù)主軸為動(dòng)壓式，動(dòng)壓潤(rùn)滑條件直接受主軸轉(zhuǎn)速影響；動(dòng)靜壓聯(lián)合主軸承，在動(dòng)壓沒(méi)有形成之前靠靜壓支承主軸；純靜壓軸承則完全靠單獨(dú)的油壓系統(tǒng)來(lái)支承主軸軋輥磨床組成-測(cè)量系統(tǒng)軋輥測(cè)量系統(tǒng)主要完成對(duì)圓度、同心度、直徑的測(cè)量，同時(shí)在磨削過(guò)程中通過(guò)自動(dòng)疊加反向補(bǔ)償曲線完成軋輥橫向找正功能軋輥磨床組成-冷卻液系統(tǒng)軋輥磨床對(duì)冷卻液的要求很高，磨削時(shí)冷卻液中含有磨屑和砂粒是造成輥面“零星劃痕”的主要原因，因此軋輥磨床一般采用過(guò)濾效果較好的磁力和紙帶聯(lián)合過(guò)濾器。另外，冷卻液中混入雜油過(guò)多(尤其是抗磨液壓油)，會(huì)影響砂輪的切削能力和效果，使磨削表面發(fā)亮，易出現(xiàn)振紋。軋輥磨削工藝系統(tǒng)系統(tǒng)輸入

工件：——工件形體：形狀要素（形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)）加工要素（尺寸、形狀、位置精度、表面質(zhì)量）

——材料：成分、力學(xué)性能、化學(xué)性能

砂輪：——砂輪修整：修整方法、修整器形狀、修整用量——實(shí)體：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度、組織、強(qiáng)度（安全速度）、平衡性——磨損：砂輪形貌、脫落、破碎、磨耗、粘著堵塞磨削液：——類型：水基、油基、乳化劑——性能：冷卻、潤(rùn)滑、化學(xué)、油溫——供液方式機(jī)床（含夾具）：——-結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)、精度、靜動(dòng)剛度——電機(jī)種類、控制方式（液電控制、NC控制、檢測(cè)元件、傳感器）——加工條件：V砂、n工、t(切削深度)、進(jìn)給速度測(cè)量：機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、測(cè)量原理、測(cè)量方法環(huán)境條件：溫度、振動(dòng)干擾、環(huán)境塵埃組成：輸入→磨削過(guò)程→輸出軋輥磨削工藝系統(tǒng)磨削過(guò)程（會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象）彈性變形塑性變形切屑生成摩擦

磨削力磨削熱砂輪磨損界面化學(xué)作用砂輪與工件接觸弧長(zhǎng)度能量消耗

組成：輸入→磨削過(guò)程→輸出軋輥磨削工藝系統(tǒng)磨削結(jié)果切屑：體積、形態(tài)、形狀、火花經(jīng)濟(jì)性：成本、效率加工質(zhì)量：精度（尺寸、形狀、位置）表面（表面形貌、殘留應(yīng)力表面變質(zhì)層、裂紋與燒傷）

組成：輸入→磨削過(guò)程→輸出磨削工作系統(tǒng)示意圖磨床狀況

磨削方式主軸精度機(jī)床剛度抗振性能規(guī)格型號(hào)進(jìn)給裝置磨削用量

砂輪速度工件速度徑向進(jìn)給量軸向進(jìn)給量磨具特性形狀尺寸磨料粒度硬度組織結(jié)合劑最高線速度修整條件

修整工具方法用量冷卻條件

磨削液性能供液壓力供液流量供液方式工件狀況

材料性質(zhì)形狀尺寸重量熱處理硬度前工序（或使用）情況工件成品

精度粗糙度表面質(zhì)量加工效率加工成本軋輥磨削質(zhì)量與板帶材質(zhì)量的關(guān)系

從潤(rùn)滑軋制的角度,鋁材表面質(zhì)量可以從軋件表面粗糙度、表面光亮度和表面顯微形貌三個(gè)方面來(lái)反映。影響輥縫內(nèi)軋件表面質(zhì)量的因素很多，如軋輥表面粗糙度、軋件原始表面粗糙度、潤(rùn)滑劑粘度、添加劑及含量、潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑的油含量、軋制壓下率、軋制速度、開(kāi)卷張力、喂料高度等等。其中，輥面粗糙度與軋件表面質(zhì)量的關(guān)系：軋輥表面通常通過(guò)磨削加工而獲得很小的表面粗糙度。一般認(rèn)為，低的粗糙度的軋輥表面將會(huì)軋出低表面粗糙度、高表面光亮度的軋件。然而，在潤(rùn)滑軋制條件下，輥面粗糙度對(duì)鋁材表面質(zhì)量的影響程度，會(huì)受到軋件與軋輥之間油膜厚度與狀態(tài)的制約。當(dāng)軋制平均表面粗糙度與軋輥平均表面粗糙度的比值大小不同時(shí)，軋后軋件表面粗糙度會(huì)呈現(xiàn)幾種情況。一般情況下，該比值大于1，即能有效阻止輥面與軋件表面的直接接觸，又能發(fā)揮光亮輥面對(duì)軋件表面的壓平與拋光作用，因而軋件表面粗糙度和表面光亮度得到有效改善，即獲得光滑、光亮的軋件表面。而當(dāng)油膜厚時(shí)(尤其在高速軋制條件)，即使輥面粗糙度很小，亦難以讓軋件“傳遞”高光潔表面軋輥磨削的加工質(zhì)量直接影響到軋制材料的表面質(zhì)量和板型，因此，如何保證軋輥的磨削質(zhì)量是每個(gè)鋁板帶生產(chǎn)企業(yè)都必須認(rèn)真研究和解決的問(wèn)題

鋁及鋁合金板帶材缺陷分類之一據(jù)缺陷對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋁板帶材的缺陷可分為以下三類：——不允許有的缺陷：這類缺陷的產(chǎn)生就意味著產(chǎn)品絕對(duì)報(bào)廢，它包括使組織不致密、破壞晶粒間結(jié)合力的貫穿氣孔、夾雜物、過(guò)燒等；破壞產(chǎn)品抗蝕性能的腐蝕、擴(kuò)散、白斑、硝石痕、滑移線；破壞產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)的撕裂、裂邊、裂紋、收縮孔等以及使用要求或標(biāo)準(zhǔn)要求不符的力學(xué)性能、尺寸精度等——允許有的缺陷：這類缺陷在標(biāo)準(zhǔn)上作了具體規(guī)定或可以歸類到某種已做規(guī)定的缺陷里，其雖然降低了產(chǎn)品的綜合性能，但只要符合標(biāo)準(zhǔn)要求仍可使用。如在面積和深度方面規(guī)定的缺陷：表面氣泡、波浪、擦劃傷、乳濃痕、凹陷、壓過(guò)劃痕、印痕、粘傷、橫波、起皮等缺陷；允許輕微存在的缺陷有：壓折、非金屬壓人、金屬壓入、松枝花紋等缺陷；符合標(biāo)樣的缺陷有：小黑點(diǎn)、折傷等缺陷——其他缺陷：標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確規(guī)定和雖有規(guī)定但很不具體的缺陷，把它們歸入這一類，如：側(cè)彎、油痕、水痕、表面不亮、花紋、漆膜等缺陷與軋輥有關(guān)的冷軋材的主要缺陷

——輥印、輥眼、光澤不均它主要是軋輥引起的缺陷，分為點(diǎn)、線、面三種。最顯著的特點(diǎn)是周期出現(xiàn)。造成這種缺陷的主要原因?yàn)椋很堓伈徽_的磨削；外來(lái)物損傷軋輥：來(lái)料缺陷印傷軋輥；軋輥疲勞；輥間撞擊、打滑等。，所有可以造成軋輥表面損傷的因素，均可對(duì)鋁材軋制形成危害。因?yàn)殇X材軋制輥面光潔度很高，輕微的光澤不均勻也會(huì)影響其表面狀態(tài)。定期的清理軋機(jī)，保持軋機(jī)的清潔，保證清輥器的正常工作，定期換輥，合理磨削，均是保證鋁材軋后表面均勻一致的基本條件——橫波：其本質(zhì)為張力不足以使鋁材拉平。橫波產(chǎn)生的主要原因是由于板形控制不良，包括軋輥磨削不正確，輥型不對(duì)，來(lái)料板形不良及調(diào)整板形不正確——亮點(diǎn)主要是因?yàn)檐堓伱娌痪疖堉撇痪冃危庥^呈麻皮或異物壓入狀。保持來(lái)料清潔和軋輥的輥面均勻是解決這類缺陷的有效措施。當(dāng)然改變壓下量和選擇優(yōu)良的鋁板也是必要的——振痕振痕是指軋材表面周期性的橫波。產(chǎn)生振痕原因有兩種：一種是由于軋輥磨削時(shí)形成的，周期在10～20mm左右；另一種是軋制時(shí)由于油膜不連續(xù)形成振動(dòng)，常產(chǎn)生在一個(gè)速度區(qū)間，周期為5～lOmm。產(chǎn)生振痕的根本原因是油膜強(qiáng)度不足，通常可以采用改善潤(rùn)滑狀態(tài)來(lái)消除砂輪的基本知識(shí)

砂輪的特性主要包括磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織、形狀和尺寸等。軋輥磨床所用砂輪都是平形，特定磨床的砂輪尺寸基本不變，因此選擇砂輪，主要是根據(jù)軋輥的材質(zhì)、硬度及表面粗糙度的要求對(duì)砂輪的磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑及組織進(jìn)行選擇。磨料——主要有剛玉類（棕、白、微晶、單晶等）和碳化硅（綠、黑）粒度——篩分法、沉降法硬度：與通常材料硬度的不同結(jié)合劑——陶瓷、樹(shù)脂、橡膠（保存期限）砂輪的修整新砂輪或砂輪表面出現(xiàn)磨粒鈍化、表面堵塞、外形失真等現(xiàn)象時(shí)(其直接結(jié)果便是軋輥磨削表面出現(xiàn)振紋)，必須及時(shí)修整用砂輪修整工具將砂輪工作面已磨鈍的表層修去，以恢復(fù)砂輪的切削性能和正確幾何形狀的方法，稱作砂輪的修整軋輥磨床常用的是金剛石砂輪刀車削法砂輪的安全使用要求砂輪是一種脆性物體，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)能產(chǎn)生很大的離