连轧机辊零件的加工
连轧机辊零件的加工
摘要：轧管是将空心毛管轧成接近成品尺寸的荒管。常见的轧管方法有自动轧管机、连续式轧管机（全浮动式MM、限动心棒MPM）、皮尔格轧管机（周期式轧管机）、三辊轧管机、狄舍尔轧管机、顶管和钢热挤压机等。连轧机辊用于连轧机。
关键词：加工难点 工件装夹 加工方法
引言：
本文主要介绍天管258机组1#机架119连轧机辊的机加工工艺，车削加工刀具的选择，型腔及孔型的加工。产品图见附图。
一、 连轧机辊的使用特性及技术要求
1、技术要求
（1）天管1#机架191连轧机辊材料为珠光体球墨铸铁，化学成份见下表1-1
表1-1 191连轧机辊化学成分（wt%）
（2）铸造方法采用离心复合铸造或静态铸造，本公司采用离心复合铸造。
（3）辊身工作部分硬度53-58HSD，辊颈硬度40-55HSD。
（4）抗拉强度бb≥600MPa。
（5）辊身辊颈传动扁司处R必须交叉抛光，型腔处圆角必须数控车床加工并交叉抛光。
（6）在图示处刻印标志。
二、连轧机辊的加工难点和工艺流程
1、主要加工难点：
（1） 型腔的加工
由图1分析，型腔轮廓是各种圆角与斜面的过渡连接，结构比较复杂，在精加工时若用普通车床加工，加工不能很好保证各圆角尺寸以及圆角与斜面的光滑连接，所以选择数控车床CKW61125半精加工、精加工型腔。通过数控编程进行加工，这样可以保证较好的尺寸的精度，也使加工更简便。最后抛光型腔，保证其表面粗糙度要求。用样板检验。但在粗加工阶段，为了切除较多的金属余量，型腔可选择在普通车床上进行粗加工，留半精加工和精加工余量，在数控车床进行精加工。
（2）孔型的加工
孔型由5段圆弧和2段斜线构成，曲线构成较为复杂，如在普通车床上进行加工难度比较大，而且轮廓形状精度和尺寸精度很难保证，为保证零件的加工精度，我选择数控车床CKW61125进行半精加工和精加工。在粗车孔型时，选择普通车床进行，为了充分发挥普通车床加工能力，降低生产成品，但加工中由于曲线不能直接测量，只能通过粗车孔型样板进行比对，来保证轮廓形状精度和尺寸精度。由于通过样板进行比对测量，误差较大，所以精加工要保证轮廓形状精度和尺寸精度，最终精加工选择数控车床进行，并借用成品样板进行复检。
（3）扁司的加工
扁司加工中最重要的是对称度的保证，用百分表以精磨外圆为基准测量，超差部分打磨，本文不予展开讨论。
2、加工工艺流程
主要加工工艺流程见表2-1
表2-1 加工工艺流程
三、 型腔与孔型的加工工艺分析
1、刀具的选择
首先从加工部位及形状考虑，选择刀具种类和刀头几何形状。本零件车刀选用93°右偏刀，R6的圆头刀，30°尖刀。
其次从材料考虑，选择刀具切削部分的材料。119连轧机辊材料为珠光体球墨铸铁，非常耐磨，有快速磨坏刀具材料的倾向。另外球墨铸铁的多孔性导致断续切削，这更降低了刀具的寿命。刀片选择应考虑到刀片材料的耐磨性，抗塑性变形和刃口微崩能力。
从以上两点出发，刀片采用：93°右偏刀 肯纳KC9325
R6圆角刀 特固克RCMT120400 MTTT1300
尖角刀 特固克DNMG150608 MTTT1300
2、切削参数的确定
在加工过程中选用较低的切削速度，主要是为了防止在加工球墨铸铁材料时，刀具温度过高出现暴刀，刀具快速磨损影响到加工的精度。
半精加工：主轴转速 15-30r/min
进给量 0.15-0.3mm/r
切削深度 0.5-1mm
精加工： 主轴转速 30-35r/min
进给量 0.1-0.15mm/r
切削深度 0.1-0.2mm
3、工件的装夹
根据连轧机辊的结构特征，属于轴类零件，轴类零件一般采用一夹一顶或二顶尖装夹方式，本零件我采用以顶两端中心孔定位，并用四爪卡盘夹紧，即可保证同轴度要求。注意：由于在精加工型腔和孔型前，轴颈已精磨至成品，为保证外圆不被卡爪夹伤，必须垫铜块或包铜皮。
4、 型腔的加工
（1）加工方法
型腔的示意图如下图2所示：
图2 型腔
在加工左右型腔的时候， 选用R6圆头刀具进行加工，对刀时，应使用9号刀沿。因为从端面到型腔底部深30mm，在切削时，可能出现让刀情况，同时型腔是由45°、15°斜面和多个圆角R相连形成，所以用左右刀补（G41/G42/G40）编程加工。
首先用刀补G41从上往下半精车型腔（见图3），但为防止底部15°斜面，车至￠320就可以退刀了。余量较多时，可分多刀加工，但是必须留有精车余量。加工完上半部分必须取消刀补G40。再用刀补G42从下往上车（见图4）。因为已经将上半部分半精加工完成，所以在车至￠330左右时就可以退刀了，此处也应注意留最后的精车余量。精车从下往上车，保证。最后抛光型腔，保证表面粗糙度要求，型腔加工完成。
在此加工过程中应注意左右刀补以及刀补的撤销。
图3 刀补G41 图4 刀补G42
（2）型腔加工的数控程序
ZXY1
G90 G54 G94
M41 M03 S30
T4 D1
N01 G01 X900 Z10 F2000
N02 X785 Z5
N03 X740 Z0
N04 X433 F30
N05 X900 Z10 F2000
M00
T7 D1
N06 G01 G41 X620 Z20 F2000
N07 G01 X490
N08 X468.711
N09 Z0
N10 G02 X433.355 Z-7.322 CR=25
N11 G01 X393.858 Z-27.071
N12 G03 X379.716 Z-30 CR=10
N13 G01 X320
N14 G40 G01 Z20 F2000
N15 G01 X900
M00
T7 D1
N16 G42 G01 X700 Z45 F2000
N17 X295
N18 X272 F30
N19 G01 Z0
N20 G02 X272.818 Z-3.106 CR=12
N21 G01 X282.464 Z-21.106
N22 G02 X305.646 Z-30 CR=12
N23 G01 X379.716
N24 G02 X393.858 Z-27.071 CR=10
N25 G01 X433.355 Z-7.322
N26 G03 X468.711 Z0 CR=25
N27 G01 X480
N28 G01 G40 X900 Z20 F2000
N29 M02 M05
5、孔型的加工
孔型图见图5所示
图5 孔型
（1）加工方法
加工孔型的难度，一是对刀时的精度，二是R与斜面、R与R可能出现台阶，对于加工质量影响较大。
在对刀时，为保证端面与辊面中心122.5±0.05，应首先确保端面长度尺寸245±0.1，然后对刀，此处采用30°尖刀进行加工，刀尖可选择刀尖圆弧￠0.8对其中心，即可确保122.5±0.05。
在加工时，各R与斜面、R与R要求光滑连接，先用G42从右车到中间，继续车20mm左右，注意留精车余量（图6）。再用G41从左车到中间，注意留精车余量（图7）。做完G42/G41后，必须取消刀补G40。最后精车，用刀补G42从右车到左，一刀完成，同时保证大外圆的尺寸。孔型尺寸不便测量，用成品样板复检。
图6 刀补G42 图7 刀补G41
（2） 孔型加工的数控程序
ZXY2
G90 G54 G94
M41 M03 S30
T5 D1
N01 G01 X900 Z10 F2000
N02 G42 G01 X700
N03 X697.002 F30
N04 Z0
N05 G01 X709.327 Z-10.674
N06 G03 X705.991 Z-52.231 CR=38.9
N07 G02 X679.393 Z-73.250 CR=310.1
N08 G02 X679.393 Z-171.75 CR=98.5
N09 G02 X705.991 Z-192.787 CR=310.1
N10 G03 X709.327 Z-234.326 CR=38.9
N11 G01 X697.002 Z-245
N12 G01 Z-250
N13 G01 G40 X900 F2000
N14 Z20
N15 M02 M05
四、结束语
本文主要介绍了天管258机组1#机架119珠光体球墨铸铁连轧机辊的技术要求，分析在机加工过程中的主要难点，提出解决方法，并制定合理的加工工艺。本文为本人在从事多年数控车床加工的经验总结，通过选用合理的刀具、切削参数，加工工艺，编制较优化的加工程序，使加工效率不断的提高，产品的加工质量、尺寸精度、形位公差精度有大幅度的提高，得到公司领导的一致好评。
参考文献：
1.《机械工人切削手册》
2.《高级数控工艺与技能训练》.中国劳动社会保障出版.2006
3.《机械制造工艺基础》. 中国劳动社会保障出版.2006
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