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高硼鋼軋輥機床加工技術
高硼鋼軋輥機床加工技術
摘要：高硼鋼的熱處理制度為1050℃/0.5h水冷+810℃ /1h油冷;高硼鋼沖擊韌性不穩定，存在缺口敏感性，其機械性能不能滿足技術要求;文章總結和探討了4%Ni或2%Ni高硼鋼及0.5Ni-0.5%Mo高硼鋼的機械性能在機床加工中的現狀，重點分析和研究了高硼鋼軋輥在機床加工技術。
關鍵詞：高硼鋼軋;機床加工;數控技術
高硼鋼軋輥的切削加工性能差，軋輥車床在車削過程中要選擇合理的切削用量，促進高性能軋輥的正常加工。
切削用量包含三個方面：切削速度、切削深度、進給量。
切削速度在切削用量中是影響輥加工的最重要因素。
直接影響機床的震動及壽命、刀具的使用及壽命、軋輥加工精度狀況等等。
切削速度在實際軋輥加工中表現為主軸轉速的選擇，過快則影響加工精度及刀具壽命，過慢則影響切削力及加工效率。
1 提高機床系統剛度
軋輥車床系統剛度中有三項直接決定機床的工作能力，分別為機床主軸的回轉剛度、托板及刀架系統接觸剛度、尾座接觸剛度。
以CV8463軋輥車床為例說明問題。
1.1 機床主軸回轉剛度提升
軋輥車床主軸箱傳動鏈及支撐軸承示意圖見圖。
主軸箱傳動鏈是三級降速，高速I軸及Ⅱ軸傳遞速度高，齒輪嚙合作用力小，采用球軸承支撐結構;Ⅲ軸主動側齒輪與機床主軸齒輪嚙合，傳遞動力較大，采用雙列圓柱滾子軸承，很好地提高了主軸傳動源剛性，從而保證主軸箱整個傳動鏈的剛性匹配。
從圖可知，機床主軸為三支承結構，以前、中軸承為主，D3182140及D3182148為可調整徑向間隙高精度雙列向心短圓柱滾子軸承，主要承受軋輥加工過程中的徑向力。
D8244為推力軸承，兩套組合安裝，主要承受軋輥加工過程中的雙向軸向力。
為了提高主軸的剛性及回轉精度，匹配高硬度軋輥加工時的切削力，主要消除主軸的軸向游隙及徑向游隙，對主軸支撐軸承進行有效預緊。
主軸徑向預緊前、中雙列向心短圓柱滾子軸承，軸向預緊雙向推力軸承，從而有效提升主軸箱中主軸的回轉剛性、加工精度及加工能力。
l 軸承D31821402 軸承D8244 3 軸承D3182148 4 主軸
主軸箱傳動鏈及支撐軸承示意圖
1.2 托板及刀架系統接觸剛度
CV8463軋輥車床床身導軌為矩形與三角導軌組合結構，相應的與之相配合的大托板導軌為矩形、三角結構。
矩形導軌在于提高導軌的接觸剛度，三角導軌用于導向，導軌接觸精度及鑲條調整側隙決定其接觸剛度。
普通軋輥車床導軌接觸精度在(8-12)點/25 mm2，接觸精度為中等精度。
為提升托板系統的接觸剛度，將接觸精度提高到15點/25 mm2以上，并將調整鑲條安裝在非受力側，將導軌側間隙調整到過渡配合狀態，這樣，其接觸剛度將大大提高。
刀架與托板的配合導軌是燕尾形的，具有優良的抗傾翻能力，同樣將燕尾導軌的接觸精度提高到15點/25 mm2以上，并配合鑲條間隙的調整功能，將實現刀架系統的剛度提升。
1.3 尾座的剛度
軋輥車床尾座由上下兩部分構成，下座支承在床身上，上座裝有尾架套筒，用于裝配活頂尖用。
為了提高尾座的剛度，必須保證上下座自身及與床身良好接觸、尾座套筒及頂尖良好接觸，同時將活動頂尖改為固定頂尖，能夠有效地提高尾座工作剛度。
2 性能及幾何參數選擇
2.1 刀具性能
刀具性能包括：足夠的強度、較高的硬度、良好的耐磨性及高低速切削性能。
高強度保障刀具使用過程中刀刃的完整性和穩定性，高硬度保障刀具對于高硼鋼軋輥的切削加工性能，耐磨性及高低速性能保證刀具在使用過程中的合理壽命。
要實現以上刀具性能，必須選擇高性能材質刀具。
YD150硬質合金刀具具有高硬度、適中的強韌性、較好的切削性能，在性能參數上適合于高硼鋼軋輥孔型的加工。
YD150硬質合金密度大、硬度高、抗彎強度好，具有良好的強韌性，非常適合用于加工硬度為75HS的高硼鋼軋輥。
2.2 刀具幾何參數
刀具幾何參數主要是前角γ、后角αt、楔角β。
由于高硼鋼軋輥具有高硬度性能，刀具的幾何參數宜選擇大楔角，主要增大承受較大吃刀抗力的能力。
前角在0-30，后角3-50。
在這樣的幾何參數內，可有效提高刀具的工作強度，同時具有較好的加工性能。
2.3 刀具的裝夾
刀具的裝夾可確定刀具在加工過程中的工作角度。
在刀具幾何參數確定后，在裝夾時應保證刀刃實際高度與機床中心高等高，以確保加工前刀具實際幾何參數與實際修磨參數吻合。
3 高硼鋼軋輥加工切削用量的確定
高硼鋼軋輥的切削加工性能差，軋輥車床在車削過程中要選擇合理的切削用量，以保證軋輥的正常加工。
切削用量包含三個方面：切削速度、切削深度、進給量。
3.1 切削速度的確定
切削速度在切削用量中是影響軋輥加工的最重要因素。
它直接影響機床的震動及壽命、刀具的使用及壽命、軋輥加工精度狀況等等。
切削速度在實際軋輥加工中表現為主軸轉速的選擇，過快則影響加工精度及刀具壽命，過慢則影響切削力及加工效率。
對于Ф370 mmx1578 mm高硼鋼軋輥，加工時軋輥車床主軸轉速選擇(5-6)r/min。
此時，軋輥切削面的線速度適中，且加工效能與刀具壽命保持在合理的范圍內。
3.2 切削深度的確定
切削深度是影響切削力的決定性因素，同時影響機床的加工精度。
粗車軋輥時選擇較大的切削深度，數值控制在3mm-3.5 mm，以大切削深度提高加工效率。
精加工軋輥時重點因素為加工精度，數值控制在0.2 mm-0.5 mm，以達到軋輥孔型標示的形狀及位置誤差。
3.3 進給量的確定
進給量主要影響加工效率及加工表面質量，對切削力有一定的影響。
進給量過大，加工效率高，但表面質量差;進給量小，加工效率低，但表面質量好。
根據刀具的性能及軋輥孔型要求的精度范圍，選擇進給量在0.2 mm-0.3 mm之間，平衡軋輥加工效率及表面質量之間的關系。
4 結語
經過調整機床剛度、選擇正確的刀具材料、確定科學的刀具角度、采用合理的切削用量、正確裝夾孔型車刀刀體，利用普通軋輥機床加工高硼鋼軋輥，軋輥尺寸精度、孔型精度、表面質量均達到了設計要求。
參考文獻：
[1]劉紅軍，吳昌飛，利用普通軋輥機床加工高硼鋼軋輥適應性分析及實踐[J]，萊鋼科技，2010.8
[2]趙登軍, 利用普通軋輥機床加工高硼鋼軋輥[J],中國重型裝備,2011.1
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