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轧辊的磨削_图

  轧辊的磨削_能源/化工_工程科技_专业资料。轧辊磨床 轧辊 砂轮 磨削 ——基础知识 轧辊的磨削 谷兵 本次学习的主要目标 能够了解的内容 ?什么是轧辊? ? 为什么要磨削? ? 用什么磨削? ? 磨削系统包括哪些? 工作辊 支承辊

  轧辊磨床 轧辊 砂轮 磨削 ——基础知识 轧辊的磨削 谷兵 本次学习的主要目标 能够了解的内容 ?什么是轧辊? ? 为什么要磨削? ? 用什么磨削? ? 磨削系统包括哪些? 工作辊 支承辊 疲劳层 表面缺陷 改料 轧辊磨床 磨床 砂轮 磨削液 磨削工艺 轧辊是什么? ? 轧辊是轧机上承受轧制力并把轧制材料厚度均匀减小的圆柱形的贵重的大型工具。 分为支承辊(DSR辊)、工作辊,六辊轧机还有中间辊 ? 轧辊通常包括四个组成部分:辊身、辊颈、接头和顶尖孔 接头 辊身 辊颈 顶尖孔 轧辊的几个部位 ? 辊身:是轧辊的主要部分,直接与轧制材料接触 一般所谓的轧辊磨削就是指对辊身的磨削,为弥补轧制过程中的变形,辊身通常都磨 成凸形或凹形,CVC轧机是将工作辊磨成S型(或称花瓶型),上下辊反向180°配置 铝轧机对工作辊辊身硬度要求比较高,一般为HsD95~102,当表面硬度低于90个单 位时,轧制较薄的铝板材将变得困难;对辊身硬度的均匀性也有严格的要求,否则压 延时在软点处容易引起局部变形不均而起鼓,严重的还会造成断带 支承辊通常为平辊,为避免或减少辊身边缘处的剥落和改善弯辊效果,在辊身边缘部 分要磨成倒角。支承辊硬度比工作辊软,一般为HsD75左右 辊颈:用来安装轴承并通常做为轧辊磨削的支承面,硬度一般为HsD45~50 其正圆度和同心度有严格的要求,一般要求≤0.003mm。 由于轴承经常拆装以及支承磨削时的磨擦,辊颈的轴承部位容易被损伤。在允许的范 围内,可以对损伤处进行适度修磨 接头:用来和主传动接手相联接,一般也是磨削时安装夹具的地方 顶尖孔:是加工找正的基准 应保证其正圆和准确的锥角,对于采用顶尖孔直接磨削的轻型轧辊尤为重要 根据轧辊的轻重不同,换尖孔有60°、75°和90°等不同角度。 轧辊磨削多采用托架支承方式,顶尖孔只起初步定位作用,要求不高 ? ? ? 轧辊为什么需要磨削? 轧辊在使用过程中辊身会出现: 压花 疲劳层 粘伤 改料 磨 削 ? -般都要进行更换,按要求重新磨削后方能再次投入使用 应当了解的有关术语 轧辊的基本知识 所谓辊型是指辊身中间和两端有着不同的直径,以及这个直径差从辊身中间向 两端延伸的分布规律。通常分布是对称的。一般为72°的正弦曲线。 辊型在标注时要注明是直径值还是半径值。圆柱形辊型又称为“平辊” 辊型 金属材料对磨损和外力所能引起变形之抵抗能力的大小称为硬度。铝轧机轧辊的硬度常用 肖氏硬度来表示,注意肖氏硬度有HsC和HsD之分。 HsC 是1/12盎斯的重锤从10"高下落所打出的数值 HsD 是36g的重锤从3/4"高下落所打出的数值 轧辊的硬度大多采用HsD表示 轧辊的硬度 是指零件加工表面所具有的,较小间距和微小峰谷的微观几何形状不平度。国家标准 (GB1031--83)规定评定表面粗糙度有三个参数。即: 轮廓算术平均偏差——Ra; 微观不平度十点高度——Rz; 轮廓最大高度——Ry 表面粗糙度 是指工件表面绕中心线作无轴向移动回转时,在任一测量平面用千分表等测表 测量所显示的数值。这是对轧机和磨床都更有实际意义的测量数值 径向跳动 轧辊有什么特性? ? ——轧辊辊身表面必须具有高而均匀的硬度,以此保证轧制带材的 尺寸精度和良好的表面 ? ——辊身淬硬层深度是工作辊所要求的性能中最主要的性能之一 因为辊身表面淬硬层深度的增加,可增大轧辊的可用直径,从 而有效地提高轧辊使用寿命;与之相应,不需重新淬火,因此, 有利于降低生产成本 ? ——具有高弹性极限。防止在高轧制载荷作用下,辊身表面发生过 量的塑性变形。这一特性对于轧制薄带材显得尤为重要 ? ——具有高的耐磨损性能和粗糙度保持能力。当然,这对磨削来讲 也增加了难度 ? ——具有高的抗事故能力,特别是应兼有高的抗热冲击和抗剥落性能 ? ——由于轧辊的抗事故能力对钢的组织和性能不均匀性特别敏感,因 此,要求轧辊本身:一是纯净的冶金质量;二是高的组织均匀性 轧辊的管理 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 铝轧机的工作辊、支承辊等都是用高级优质合金钢经特种冷热加工精制而成,价格昂贵,加强对轧 辊的使用和管理,是保证其良好的工作状态和延长其使用寿命的基础 ——新辊应对其各部尺寸、硬度、圆跳动等进行检查;同时建立起管理卡片 ——新辊第一次使用时,应在低速、低压下运行 ——使用中要保证轧制时润滑冷却到位,修磨时应彻底磨掉其表面的疲劳层。 ——选择适当的砂轮,粒度与硬度要匹配;对刀时要小心精力集中,严防磨削烧伤(烧伤层要彻底 清除后方可使用) ——做好轧辊的历史记录,包括轧辊每次上下机前后的直径、在机时间、轧制量、磨削量、磨削后 的检查结果、是否出现轧制事故、轧制事故的种类、处理方法及处理结果等有关历史资料 ——赋予轧辊人性化的管理,服役后的轧辊应有充分的休息以消除服役疲劳,使轧辊能够劳逸结 合,这就要求轧辊有合理的服役节奏和合理的备辊数量 ——根据轧辊材质、轧机及轧材规格材质制定合理的轧辊服役周期 ——根据轧辊轧制量,制定合理的磨削规范,包括砂轮的选择、进刀量、磨削量及冷却液的控制 ——进行硬度检查,有无明显加工硬化区,确保轧辊表面硬度均匀,防止轧辊带缺陷上机 ——对于事故轧辊如粘铝、打滑、断带、过载等情况下要通过探伤或切槽的方法,确定表面裂纹、 压痕等缺陷深度,要保证将裂纹去除干净;检查硬度与正常区域相比是否有异常(或高或 低),消除热影响区后才可上机 ——合理修磨支撑辊边部倒角、园弧,减轻轧辊边部接触疲劳,防止支撑辊边部掉肩、剥落和工作 辊边部剥落 何为轧辊磨床?其作用是什么? ? 磨床整体示意图 将轧辊加工成中间部 位比两端稍凸(鼓形) 或凹(细腰形)的磨削 叫做鼓形或凹形磨削 (成型磨削)。用于对 轧辊进行成型磨削的 磨床即是轧辊磨床 轧辊磨床 轧制板材时,轧辊中部易产生热膨胀,本来加工成圆柱形的轧辊,这时中 间变得比两头粗,轧出的板材中间比两边薄。因而应该使用中间部位直径 较细的轧辊。冷轧时,热膨胀很少,由于轧制力的作用使轧辊变形,造成 轧出的板材中向变厚,因此应该使用中间部位直径较粗的轧辊。 轧辊磨床和普通外圆磨床的几点区别 ? ——成型机构:轧辊磨床和外圆磨床最根本的区别在于轧辊磨床具 有一套专门的成型机构,使轧辊在磨削过程中具备工艺所要求的特 定的形状。 ? ——支承方式:普通外圆磨床的工件通常是支承在二个顶尖之间。 而轧辊磨削由于时间较长,重量大,磨削时是把辊颈支承在托架上, 顶尖只起定位的作用。 ? ——工件的驱动:外圆磨床上,工件由顶尖支承,拨盘单点驱动; 而在轧辊磨床上,为使轧辊转动平稳,采用对称调节的两个拨销双 点驱动,为克服轧辊的对中误差,减少头架转动时的影响,拨盘一 般设轧辊磨床的基本组成计为“万向节”形式 轧辊磨床的分类及组成 ? 轧辊磨床的基本结构根据轧辊重量的不同,轧辊磨床可分为两大类 ——轧辊移动式 ——砂轮架移动式 ? 其基本结构大致相同,主要由以下几部分组成 ——床身 ——头架 ——尾座 ——托架(中心架) ——砂轮架 ——冷却液系统 ——电控设备等。 轧辊磨床组成-床身 床身是保证磨削精度的基础。轧辊移动式轧辊磨床,床身用来支承轧辊,砂轮架是固定的。 而砂轮架移动式轧辊磨床,为便于加工、安装、运输、避免彼此影响保持高精度,床身一 般分为独立的两部分:工件床身用来支承轧辊,是固定不动的;操作台床身用来支承砂轮 架 轧辊磨床组成-头架 用来驱动轧辊,为保证驱动的平稳性和减震,一般采用多级皮带传动 在重型轧辊磨床上大都安装有辅肋起动电机,以克服重轧辊起动时较大的 惯性 为使轧辊转动平稳,床头拨盘上应有两个拨销且要均匀受力 轧辊磨床组成-尾架 尾座由上下两部分组成,下部延床 身移动,上部可横向移动,以使两 顶尖连线与砂轮轴线平行 顶尖可伸缩 金刚石砂轮修正装置一般设在尾座 轧辊磨床组成-中心架 托架用来支承住轧辊,一般有 上(侧)、下两个支承点——托 瓦,托瓦上部与轧辊接触处为 较柔软的“巴氏合金”。一般 下托瓦的调节采用的是斜铁, 调节的范围为20~50mm,因 此,若希望磨削不同规格的轧 辊,就应配齐相适应的不同的 托瓦 轧辊磨床组成-砂轮架 砂轮架是轧辊磨床的核心,通常由 架体、主轴、砂轮动平衡装置、横 向进给机构、微进给机构等组成 砂轮架有两层式和三层式之分 主轴是轧辊磨床核心的核心,其关 键在于主轴支承。大多数主轴为动 压式,动压润滑条件直接受主轴转 速影响;动静压联合主轴承,在动 压没有形成之前靠静压支承主轴; 纯静压轴承则完全靠单独的油压系 统来支承主轴 轧辊磨床组成-测量系统 轧辊测量系统主要完成对圆度、同心度、直径的测量,同时在磨削过程中通 过自动叠加反向补偿曲线完成轧辊横向找正功能 轧辊磨床组成-冷却液系统 轧辊磨床对冷却液的要求很高,磨削时冷却液中含有磨屑和砂粒是造成辊面“零星划痕”的 主要原因,因此轧辊磨床一般采用过滤效果较好的磁力和纸带联合过滤器。另外,冷却液中 混入杂油过多(尤其是抗磨液压油),会影响砂轮的切削能力和效果,使磨削表面发亮,易出现 振纹。 轧辊磨削工艺系统 组成:输入 → 磨削过程 → 输出 ? 系统输入 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 工件: ——工件形体:形状要素(形状、尺寸、结构)加工要素(尺寸、形状、位置精度、表面质量) ——材料:成分、力学性能、化学性能 砂轮: ——砂轮修整:修整方法、修整器形状、修整用量 ——实体:磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、强度(安全速度)、平衡性 ——磨损:砂轮形貌、脱落、破碎、磨耗、粘着堵塞 磨削液: ——类型:水基、油基、乳化剂 ——性能:冷却、润滑、化学、油温 ——供液方式 机床(含夹具): ——-结构:特点、精度、静动刚度 ——电机种类、控制方式(液电控制、NC控制、检测元件、传感器) ——加工条件:V砂、n工、t(切削深度)、进给速度 测量:机构、结构特点、精度、测量原理、测量方法 环境条件:温度、振动干扰、环境尘埃 轧辊磨削工艺系统 组成:输入 → 磨削过程 → 输出 ? 磨削过程(会出现的现象) 弹性变形 塑性变形 切屑生成 摩擦 磨削力 磨削热 砂轮磨损 界面化学作用 砂轮与工件接触弧长度 能量消耗 ? 轧辊磨削工艺系统 组成:输入 → 磨削过程 → 输出 ? 磨削结果 ? 切屑:体积、形态、形状、火花 ? 经济性:成本、效率 ? 加工质量:精度(尺寸、形状、位置) 表面(表面形貌、残留应力 表面变质层、裂纹与烧伤) ? 磨削工作系统示意图 磨 削 用 量 砂轮速度 工件速度 径向进给量 轴向进给量 工 件 状 况 材料性质 形状 尺寸 重量 热处理 硬度 前工序 (或使用) 情况 磨 床 状 况 磨削方式 主轴精度 机床刚度 抗振性能 规格型号 进给装置 修 修整工具 整 方法 条 用量 件 冷 磨削液性能 却 供液压力 条 供液流量 件 供液方式 磨 具 特 性 形状 尺寸 磨料 粒度 硬度 组织 结合剂 最高线 速度 工 件 成 品 精度 粗糙度 表面质量 加工效率 加工成本 轧辊磨削质量与板带材质量的关系 轧辊磨削的加工质量直接影响到轧制材料的表面质量和板型,因此,如何保证轧辊 的磨削质量是每个铝板带生产企业都必须认真研究和解决的问题 ? 从润滑轧制的角度,铝材表面质量可以从轧件表面粗糙度、表面光亮度和表面显微 形貌三个方面来反映。影响辊缝内轧件表面质量的因素很多,如轧辊表面粗糙度、 轧件原始表面粗糙度、润滑剂粘度、添加剂及含量、润滑方式、润滑剂的油含量、 轧制压下率、轧制速度、开卷张力、喂料高度等等。 ? 其中,辊面粗糙度与轧件表面质量的关系: ? 轧辊表面通常通过磨削加工而获得很小的表面粗糙度。一般认为,低的粗糙度的 轧辊表面将会轧出低表面粗糙度、高表面光亮度的轧件。然而,在润滑轧制条件 下,辊面粗糙度对铝材表面质量的影响程度,会受到轧件与轧辊之间油膜厚度与 状态的制约。当轧制平均表面粗糙度与轧辊平均表面粗糙度的比值大小不同时, 轧后轧件表面粗糙度会呈现几种情况。一般情况下,该比值大于1,即能有效阻止 辊面与轧件表面的直接接触,又能发挥光亮辊面对轧件表面的压平与抛光作用, 因而轧件表面粗糙度和表面光亮度得到有效改善,即获得光滑、光亮的轧件表面。 而当油膜厚时(尤其在高速轧制条件),即使辊面粗糙度很小,亦难以让轧件“传递” 高光洁表面 铝及铝合金板带材缺陷分类之一 ? 据缺陷对产品质量的影响和标准规定,铝板带材的缺陷可分为以下三类: ? ——不允许有的缺陷: ? 这类缺陷的产生就意味着产品绝对报废,它包括使组织不致密、破坏晶粒间 结合力的贯穿气孔、夹杂物、过烧等;破坏产品抗蚀性能的腐蚀、扩散、白 斑、硝石痕、滑移线;破坏产品整体结构的撕裂、裂边、裂纹、收缩孔等以 及使用要求或标准要求不符的力学性能、尺寸精度等 ? ——允许有的缺陷: ? 这类缺陷在标准上作了具体规定或可以归类到某种已做规定的缺陷里,其虽 然降低了产品的综合性能,但只要符合标准要求仍可使用。如在面积和深度 方面规定的缺陷:表面气泡、波浪、擦划伤、乳浓痕、凹陷、压过划痕、印 痕、粘伤、横波、起皮等缺陷;允许轻微存在的缺陷有:压折、非金属压人、 金属压入、松枝花纹等缺陷;符合标样的缺陷有:小黑点、折伤等缺陷 ? ——其他缺陷: ? 标准中没有明确规定和虽有规定但很不具体的缺陷,把它们归入这一类,如: 侧弯、油痕、水痕、表面不亮、花纹、漆膜等缺陷 与轧辊有关的冷轧材的主要缺陷 ? ——辊印、辊眼、光泽不均 ? 它主要是轧辊引起的缺陷,分为点、线、面三种。最显著的特点是周期出现。造成 这种缺陷的主要原因为:轧辊不正确的磨削;外来物损伤轧辊:来料缺陷印伤轧辊; 轧辊疲劳;辊间撞击、打滑等。,所有可以造成轧辊表面损伤的因素,均可对铝材 轧制形成危害。因为铝材轧制辊面光洁度很高,轻微的光泽不均匀也会影响其表面 状态。定期的清理轧机,保持轧机的清洁,保证清辊器的正常工作,定期换辊,合 理磨削,均是保证铝材轧后表面均匀一致的基本条件 ? ——横波: ? 其本质为张力不足以使铝材拉平。横波产生的主要原因是由于板形控制不良,包括 轧辊磨削不正确,辊型不对,来料板形不良及调整板形不正确 ? ——亮点 ? 主要是因为轧辊面不均引起轧制不均变形,外观呈麻皮或异物压入状。保持来料清 洁和轧辊的辊面均匀是解决这类缺陷的有效措施。当然改变压下量和选择优良的铝 板也是必要的 ? ——振痕 ? 振痕是指轧材表面周期性的横波。产生振痕原因有两种:一种是由于轧辊磨削时形 成的,周期在10~20mm左右;另一种是轧制时由于油膜不连续形成振动,常产生在 一个速度区间,周期为5~lOmm。产生振痕的根本原因是油膜强度不足,通常可以 采用改善润滑状态来消除 砂轮的基本知识 ? 砂轮的特性主要包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、形状和尺寸等。轧辊 磨床所用砂轮都是平形,特定磨床的砂轮尺寸基本不变,因此选择砂轮,主要 是根据轧辊的材质、硬度及表面粗糙度的要求对砂轮的磨料、粒度、硬度、结 合剂及组织进行选择。 磨料 ——主要有刚玉类(棕、白、微晶、单晶等)和碳化硅(绿、黑) 粒度 ——筛分法、沉降法 硬度:与通常材料硬度的不同 结合剂 ——陶瓷、树脂、橡胶(保存期限) ? 砂轮的修整 新砂轮或砂轮表面出现磨粒钝化、表面堵塞、外形失真等现象时(其直接结果便 是轧辊磨削表面出现振纹),必须及时修整 用砂轮修整工具将砂轮工作面已磨钝的表层修去,以恢复砂轮的切削性能和正 确几何形状的方法,称作砂轮的修整 轧辊磨床常用的是金刚石砂轮刀车削法 砂轮的安全使用要求 ? 砂轮是一种脆性物体,在高速旋转时能产生很大的离心力。若砂轮有缺陷或安装不当,就会在高速 旋转时破裂飞出,很容易造成操作者伤害;一旦离心力超过砂轮的强度,也会破裂伤人,当砂轮受 到高(低)温影响,受震荡或使用不当,也会出现同样的事故。所以,掌握在储存、运输、安装和 使用砂轮中的有关保障安全的注意事项是非常重要的,对于保证磨削加工人员的安全也是十分必要 的。使用砂轮时应注意的安全技术问题如下: ? ? ? 1、在搬运和储存砂轮过程中,不应使砂轮受到强烈的震动和撞击,不然就会造成裂纹、破碎和磕边 缺口现象,从而给使用留下隐患 2、在使用前要仔细检查砂轮有无裂纹,有裂纹的砂轮不得安装使用 3、砂轮的允许速度应和砂轮机的速度相符合,否则禁止安装。磨削速度大于15m/s时,要检查砂轮 上打印的额定线速度是否符合使用要求,并要控制送进量 ? ? ? 4、安装砂轮的砂轮盘要符合要求。夹持砂轮的法兰盘直径不得小于砂轮直径的三分之一。而且两个 夹盘盘径必须相应。对有平衡块的法兰盘,要装上砂轮后进行平衡试验,合格后方可使用 5、一般直径大于125mm的砂轮,都要进行静平衡试验;要注意调整砂轮的动平衡,如果砂轮在运 行时不平衡,会发生危险,因此要设法加以平衡,这对直径250mm以上的砂轮尤为重要 6、砂轮应保持干燥,防止长期受潮降低强度。要选择不使砂轮受潮、受冻和受高温的地方储存砂轮, 以确保其强度。以橡胶为结合剂的砂轮要避免与油类接触;以树脂为结合剂的,以两年存放年限为 宜,超过存放年限的砂轮,要经过严格的检验,确认无问题方可使用 7、所有的砂轮要安装砂轮防护罩,砂轮防护罩的形状有圆形和方形两种,防护罩要有足够的强度挡 住碎块飞出,材料为抗拉强度不低于415N/mm2的钢材。防护罩开口尺寸要合适,其最大开口角度 不允许超过90°,以防止碎块水平飞出伤人。防护罩的安装要牢固可靠,不得随意拆卸或丢弃不用 ? 谢谢! 祝各位朋友: 生活美好! 越来越好!! 家庭幸福 事业有成 身体健康