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        軋輥磨削理論與工藝控制
        發布時間:2019-11-23 09:50:01    點擊次數:63

        軋輥是鋁箔軋制的重要工具,在鋁箔軋制過程中,工作輥輥身和鋁箔直接接觸,其尺寸、精度、表面硬度、輥型及表面質量對鋁箔表面、板形質量與軋制工藝參數的控制起到非常重要的作用。軋輥又分為工作輥和支承輥。軋輥使用一定時間后,為磨去軋輥表面疲勞層并獲得一定的凸度和粗糙度,必須進行磨削。
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        (1)
        工作輥尺寸。工作輥的直徑和輥身長度代表鋁箔軋機的公稱規格。工作輥的直徑對單張箔軋制的最小出口厚度影響很大:
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        工作輥輥身長度決定鋁箔軋制寬度,通常最大可軋制的鋁箔寬度是輥身長度的80%-85%,當投入板形控制系統時,最高可達
        90%,再寬,板形控制將非常困難。
        (2)軋輥的幾何精度。工作輥輥身和輥頸的橢圓度不大于0. 005 mm ,輥身兩邊緣直徑差不大于0. 005 mm,輥身和輥徑的同心度不大于0. 005 mm,當軋制為雙輥驅動時,一對工作輥的直徑偏差不超過0. 02mm。支承輥的輥身和輥頸的橢圓度不大于0. 03 mm ,輥身的圓錐度不大于0. 005 mm 。
        (3)軋輥的表面硬度。
        軋輥在生產運行過程中要承受相當大的壓力,一般都采用經過特
        殊處理的鍛造合金鋼來制造,軋輥表面硬度要求嚴格,同時還要有一定深度的淬火層。工作輥的表面硬度一般為95一102 HSD,淬火層深度不小于1 Omm,支承輥表面的硬度一般為75一80HSD,淬火層深度不小于20mm,輥頸的硬度一般為45一5OHSD.
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        (4)
        軋輥的輥型。為了獲得厚度均勻、板形平整的鋁箔產品,合理的選擇軋輥輥型是非常重要的。輥型是指輥身中間和兩端的直徑差和這個差值的分布規律,通常分布是對稱的,而把直徑差稱為凸度。如果凸度偏大,軋出的鋁箔會中間松兩邊緊,凸度偏小,軋出的鋁箔會中間緊,兩邊松。凸度的選擇,通過理論計算很困難,大多是根據實際經驗來選定。工作輥的凸度一般為0. 04一0. 08 mm,支承輥的凸度一般為0一0. 02mm,輥型的誤差應在標準值的士10%以內。
        二.軋輥的磨削

        軋輥是軋機上承受軋制力并把鋁材厚度均勻減小的圓柱形的大型工具。軋輥在使用過程中,會出現輥面被壓花、粘傷等情況,一般都要按要求重新磨削后方能再次投入使用。顯軋輥磨削的加工質量直接影響到鋁材的表面質量和板形
        軋輥的幾個常用的術語

        (1)輥型:所謂輥型是指輥身中間和兩端有著不同的直徑,以及這個直徑差從輥身中間向兩端延伸的分布規律。通常分布是對稱的。輥型在標注時要注明是直徑值還是半徑值。圓柱形輥型又稱為“平輥”。
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        (2)
        軋輥的硬度:鋁軋機軋輥的硬度常用肖氏硬度來表示,軋輥的硬度大多采用HsD表示。

        (3)表面粗糙度:表面粗糙度按國家標準( GB1031-83 )規定評定,評定指標包括輪廓算術平均偏差Ra、微觀不平度10點高度Rz,輪廓最大高度Ry。通常采用輪廓算術平均偏差Ra.
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        (4)
        徑向跳動:徑向跳動是對軋機和磨床都更有實際意義的測量數值。
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        軋輥的基本結構
        軋輥通常包括4個組成部分:輥身、輥頸、接頭和頂尖孔,   {5 e, z3 E) K* L6 z# R3 R8 D
        A輥身
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        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輥身的磨削。為彌補軋制過程中的變形,輥身通常都磨成凸形或凹形,鋁軋機對工作輥輥身硬度要求比較高,一般為HsD95一102。鋁軋機對輥身硬度的均勻性也有嚴格的要求,否則壓延時在軟點處容易引起局部變形不均而鼓起,嚴重的還會造成斷帶。

        支撐輥通常為平輥,為避免或減少輥身邊緣處的剝落和改善彎輥效果,輥身邊緣部分要磨成倒角。支撐輥硬度比工作輥的軟,一般為HsD75左右。
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        B
        輥頸
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        輥頸用來安裝軸承并通常作為軋輥磨削的支撐面,其正圓度和同心度一般要求不大于0. 003 mm 。

        由于軸承經常拆裝以及支撐磨削時的摩擦,輥頸的軸承部位容易被損傷。在允許的范圍內,可以對損傷處進行適度修磨。輥頸的硬度一般為HsD45一50。

        C接頭
        接頭用來和主傳動接手相連接,一般也是磨削時安裝夾具的地方。

        D頂尖孔

        頂尖孔是找正的基準,應保證其正圓和準確的錐角,對于采用頂尖孔直接磨削的輕型軋輥尤為重要。根據軋輥的輕重不同,頂尖孔有60°, 75°和90°等不同角度。軋輥一般較重,大多采用托架支撐方式,頂尖孔只起初步定位作用,因此要求不高。

        三.軋輥的加工精度

        A軋輥加工的尺寸精度

        對鋁加工的軋輥磨床來說,軋輥磨削的尺寸精度要求為:
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        (1 )
        輥身的徑向跳動:一般不大于0. 003 mm 。

        (2)輥身兩端直徑差(俗稱“錐度”):一般不大于0. O15mm。

        (3)輥型的準確度:包括兩個方面,一是輥型誤差,一般不大于給定值的10%一20%;二是輥型位置,軸向偏移量不大于5mm。
        (4)配對輥徑差:要小于0. 02mm 。

        B表面狀況

        (1)表面粗糙度:軋輥的表面粗糙度與一般加工件的表面粗糙度含義不太一樣,它包含著一種用特定的磨削工藝所磨削出來的表面狀態。比如,同樣磨削一個Ra=0. 25 μm的工件用80號砂輪和用150號砂輪磨出的效果就不相同,其他如不同的磨削液、不同的磨削工藝加工出來的效果也會不一樣。

        軋輥的表面粗糙度根據軋機生產工藝要求而定,軋輥磨床主要關心的是表面粗糙度的越勻性。一般表面粗糙度的數值越低,其允許的誤差也越小。

        (2)表面感官質量:軋輥磨削后表面不介許有螺旋紋(或稱之為“砂輪印”、“刀花”)、振紋、小劃道等影響板材表面質量的缺陷。" {' Q* V0 A0 |
        四.軋輥的檢查
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        (1)
        外形尺寸的檢查。軋輥表面的感官質量主要是通過人的眼睛,在充足的光線照射下,從一定的角度、合適的距離去觀察。
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        外徑千分尺可以用來檢測直徑值、錐度、配對輥徑差和大致的輥型資料。軋輥磨床應配備量程齊全的千分尺。為避免劃傷輥面,影響板材質量,磨后的軋輥在使用寬度內不允許測量。

        千分表主要用于檢測軋輥的徑向跳動?,F在軋輥磨床上都安裝了精密的軋輥檢測裝置,可以檢測軋輥的圓度、輥型等資料,還可以打印記錄。
        (2)表面粗糙度的檢查。
        (3)硬度的檢測。一般使用硬度計來檢測硬度。
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        (4)
        軋輥裂紋等缺陷的檢查。軋輥裂紋等缺陷的檢查主要是使用渦流探傷儀,通過高頻渦流探頭和軋輥表面之間的電磁感應變化,從而探測出軋輥表面裂紋所在的部位及深度。該探傷儀的使用可以減小軋輥的磨削量,延長軋輥的使用壽命,提高軋輥的質量。

        五. 軋輥的管理

        (1)新輥進廠后應對其各部尺寸、硬度、圓跳動等進行檢查,同時建立起管理卡片。
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        (2)
        軋輥應存放在干燥、溫度高于10°C的環境中,以免銹蝕。
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        (3)
        新輥第一次使用時,應在低速、低壓下運行。
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        (4)
        使用中要保證軋制時潤滑冷卻到位,修磨時應徹底清除其表面的疲勞層。

        (5)選擇適當的砂輪,粒度與硬度要匹配;對刀時要小心,精力集中,嚴防磨削燒傷(燒傷層要徹底清除后方可使用)。

        (6)使用時要確保輥身、輥頸的冷卻,潤滑均勻而到位,這樣既可保證軋制的平穩進行,又可減少軋輥產生剝落和斷頸事故的發生。
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        (7)
        軋制環境要干凈,避免異物壓人;斷帶處理要及時,防止出現疊軋。

        (8)軋輥使用的一般原則是:新輥軋寬帶、薄帶,用于精軋;舊輥軋窄帶、厚板,用于初軋。
        (9)磨燒傷(嚴重者磨時即會起皮)、粘傷、過度疲勞等都容易引發晶界裂紋,而這些裂紋是導致輥身網紋狀剝落的起源,會使軋輥過早報廢,應努力避免。
        六.軋輥磨床

        用于對軋輥進行成形磨削的磨床即是軋輥磨床。軋輥磨床是外圓磨床的一個分支,是一種專用磨床。

        1. 軋輥磨床的基本結構

        根據軋輥質量的大小,軋輥磨床可分為兩大類:一類是軋輥移動式;一類是砂輪架移動式。其基本結構大致相同,主要由床身、頭架、尾座、托架、砂輪架、冷卻液系統和電控設備等組成。

        (1)床身。床身是保證磨削精度的基礎。軋輥移動式軋輥磨床,床身用來支撐軋輥,砂輪架是固定的。砂輪架移動式軋輥磨床,為便于加工、安裝、運輸,避免彼此影響且保持高精度,床身一般分為獨立的兩部分:工件床身用來支撐軋輥,是固定不動的;操作臺床身用來支撐砂輪架。
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        (2)
        頭架。頭架用來驅動軋輥,為保證驅動的平穩性和減振,一般采用多級皮帶傳動。在重型軋輥磨床上大都安裝有輔助驅動電機,以克服重型軋輥啟動時較大的慣性。為使軋輥轉動平穩,床頭撥盤上應有兩個撥銷且要均勻受力。
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        (3)
        尾座。尾座由上下兩部分組成,下部沿床身移動,上部可橫向移動,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在尾座。,
        (4)托架。托架用來支撐住軋輥,一般有上(側)、下兩個支撐點—托瓦,托瓦上部與軋輥接觸處為較柔軟的“巴氏合金”。一般下托瓦的調節采用的是斜鐵,調節的范圍為20一5Omm,磨削不同規格的軋輥,應配齊相適應的不同尺寸的托瓦。4 O, e2 I; x& [, v& @
        (5)砂輪架。砂輪架是軋輥磨床的核心,通常由架體、主軸、砂輪動平衡裝置、橫向進給機構、微進給機構及曲線磨削裝置
        等組成。

        (6)主軸。主軸是軋輥磨床核心的核心,其關鍵在于主軸支撐。純靜壓軸承完全靠單獨的油壓系統來支撐主軸。
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        (7)
        冷卻液系統。軋輥磨床對冷卻液的要求很高,磨削時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濾效果較好的磁力和紙帶聯合過濾器。另外,冷卻液中混入雜油過多(尤其是抗磨液壓油),會影響砂輪的切削能力和效果,使磨削表面發亮,易出現振紋,因此,如何解
        決冷卻液中的雜油也是應該認真對待的問題。
        七.軋輥磨削工藝

        1. 磨削的準備

        A工作前,磨工必須穿戴好以下勞保用品:
        工作服、工作褲、工作鞋、手套(進行屏幕及按鈕、按鍵操作時不允許戴)。
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        B
        開機設備條件的確認

        (1)有足夠的照明和通風,尤其是檢查軋輥表面質量的光線應充足。

        (2)環境溫度的變化在1h之內不大于2°C,一天之內不大于6°C。
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        (3)
        各電機運轉正常,無振動和異常聲響,溫度適當。
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        (4)
        砂輪安裝牢靠,無損傷,轉動平穩,防護罩確認鎖緊。
        4 ~% A( q0 m% r$ ?, y; V3 d7 X3 G# Y
        (5)
        各個功能鍵和手柄操作靈活,動作準確。

        (6)各油箱(孔、池)中的油應清潔、量足,油泵工作正常,油路暢通。

        (7)磨削液充足、清潔,且濃度和pH值符合要求。
        (8)各導軌軌面應清潔有油,無損傷。( N( w3 J# C" ~$ y  |* V
        2.砂輪的準備

        A砂輪的選擇

        砂輪的特性主要包括磨料、粒度、硬度、結合劑、組織、形狀和尺寸等。軋輥磨床所用砂輪都是平形的,選擇砂輪主要是根據軋輥的材質、硬度及表面粗糙度的要求對砂輪的磨料、粒度、硬度、結合劑及組織進行選擇。

        選擇砂輪的原則是:粗磨時切削性能好,金屬切除率高;精磨時砂輪的等高性、微刃性好,磨削發熱小。
        3. 磨料的選擇
        磨料是砂輪的主要成分,是其能起磨削作用的最根本的因素。磨料分為普通磨料和超硬磨料兩大類,普通磨料又主要有剛玉系(主要成分是氧化鋁)、碳化物系等種類。對于鋼質軋輥宜選用剛玉磨料。
        b粒度的選擇
        粒度對工件的表面粗糙度和磨削效率有很大影響,是表示磨粒尺寸大小的參數。根據磨料標準,粒度共有41個粒度號。下表為砂輪粒度與加工表面粗糙度的一般關系。

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        4.
        硬度的選擇
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        砂輪硬度是指其表面上的磨粒在外力作用下從結合劑中脫落的難易程度,與金屬的硬度概念不同。砂輪的硬度分為7大級,分別用不同的字母表示。軋輥磨削常用的是J(軟3)和K(中軟1)兩種。

        d結合劑的選擇
        結合劑是將磨粒粘結成各種砂輪的材料,應用最多的是陶瓷結合劑(V)、樹脂結合劑(B)和橡膠結合劑(R)。陶瓷結合劑(V) 砂輪耐腐蝕,存貯時間長,保持砂輪的外形輪廓好,樹脂結合劑(B)砂輪不耐堿,存放期一年,自銳性好,適于大切削量的粗磨;橡膠結合劑(R)砂輪不耐油,存放期二年,一般用于拋光砂輪。* G) t( X# w; K
        5.組織的選擇" H' _2 n" q8 E. M0 x; {7 T
        組織是表示砂輪內部結構松緊程度的參數,一般以磨粒占砂輪體積的百分比,即磨粒率來劃分,共分為15個組織號,數字越大越疏松。軋輥磨床除磨膠輥等軟材料要用大氣孔砂輪外,一般都采用中等組織的砂輪,即5-8.
        下表為軋輥磨削砂輪選擇參考數據。
        B砂輪的安裝
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        6.
        裝新砂輪
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        仔細檢查砂輪外觀有無破損,輕敲時應發出清脆的金屬般的響聲,邊部有缺口及敲擊時音啞的嚴禁使用。砂輪與法蘭盤間應墊0.5-lmm厚的紙板(或其他軟質物),擰緊固螺絲時采用對稱緊固法且用力要均勻。
        0 L( B) ?3 D) ]% G9 A4 Q* d( M7 A
        b
        砂輪的平衡

        引起砂輪不平衡的主要原因有兩方面,一是由于砂輪制造誤差造成的,如組織不均、外形尺寸誤差等;二是安裝在法蘭盤上產生的。砂輪不平衡會使砂輪產生振動,是磨削表面出現振紋的主要原因之一,甚至會損壞主軸及軸承,引起砂輪爆裂,因此必須將其平衡好。砂輪的平衡方法主要有靜平衡和動平衡。
        砂輪的靜平衡:將裝好法蘭盤的砂輪小心安裝在靜平衡架上,待砂輪自由轉動停止后,再反復調整法蘭盤上的平衡塊,若砂輪旋轉任意角度而穩住不動,則說明已平衡好。# P0 j( g0 R6 O& {' k! `
        砂輪的動平衡:軋輥磨床上通常都安裝了自動動平衡裝置,該裝置的形式和結構有多種。正確地使用自動動平衡裝置,可使砂輪在磨削過程中所產生的振幅小于0. 001 mm,從而不影響磨削的質量。但自動動平衡裝置的平衡能力有限,砂輪必須經過靜平衡才能使用。
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        7.
        砂輪的修整
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        新砂輪或砂輪表面出現磨粒鈍化、表面堵塞、外形失真等現象時(其直接結果就是軋輥磨削表面出現振紋),必須及時修整。用砂輪修整工具將砂輪工作面已磨鈍的表層修去,以恢復砂輪的切削性能和正確的幾何形狀。軋輥磨床常用的是金剛石砂輪刀車削法,見圖
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        (1)金剛石砂輪刀金剛石顆粒大小的選擇:砂輪直徑在護φ400mm左右時,選0.2g (1克拉)的金剛石顆粒;砂輪直徑在φ600mm左右時,選0.3g (1.5克拉)的金剛石顆粒;砂輪直徑在φ75Omm以上時,選0.4g (2克拉)的金剛石顆粒。
        (2)修整用量的選擇見下表:
         
        (3)砂輪修整的注意事項:安裝金剛石砂輪刀時,刀桿不應伸出太長,安裝要牢固。修整前砂輪要進行一次動平衡并先要檢查金剛石砂輪刀是否有尖角。若無尖角,則應將緊固砂輪刀的螺絲松開,轉動砂輪刀至有尖角對著砂輪,然后擰緊螺絲固定。若砂輪刀已找不出尖角,則應更換新的。修整時,砂輪趨近并接觸金剛石后,要先開冷卻液再開始走刀。修整過程中冷卻液要充足,以免金剛石碎裂。修整后要用廢砂輪塊和油石將砂輪兩邊精心倒圓,其倒圓弧之半徑為3一5mm.

        8.冷卻液的選擇
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        磨削過程中,砂輪和工件表面接觸處溫度可達1000℃左右。為降低磨削溫度,減小磨削力,提高砂輪的耐用度和改善工件表面質量,一般都要使用冷卻液。
        * P0 {( H; F5 G# P- a# ~2 u/ G4 d
        A
        冷卻液的作用
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        (1)
        冷卻作用。冷卻液的熱傳導作用,能有效地改善散熱條件,帶走絕大部分磨削熱,降低磨削溫度。

        (2)潤滑作用。冷卻液能滲人到磨粒與工件的接觸表面之間,粘附在金屬表面上,形成潤滑膜,減少磨粒和工件之間的摩擦,從而提高砂輪的耐用度,減小工件表面粗糙度。
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        (3)
        沖洗作用。冷卻液可以將磨屑和脫落的磨粒沖洗掉,防止工件表面劃傷。
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        (4)
        防銹作用。要求冷卻液有防銹作用,以免工件和磨床發生銹蝕。

        B冷卻液的選用

        (1)冷卻液有油型、水型和磨削液型。
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        (2)
        油型冷卻液潤滑性能好而散熱性差,易堵塞砂輪,一般不適用于軋輥磨床。
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        (3)
        磨削液型冷卻液冷卻和散熱性較好,但清洗性能差,易變質,使用壽命短。

        (4)水型冷卻液散熱性能和清洗性能好,不易變質,透明,磨削過程中便于觀察,軋輥磨削大都使用這類磨削液。

        八.軋輥的磨削
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        A
        粗磨

        粗磨的目的一般是去掉軋輥表面的疲勞層、去掉“砂眼、啃傷”等缺陷、軋輥配對。粗磨是軋輥磨削的初加工,它要求以最少的時間切除大部分的磨削量,一般選較粗的(即粒度大的)砂輪,且作粗修整,并采用較大的磨削用量。粗磨時,砂輪的損耗較大,在數控軋輥磨床上,為保證恒壓力磨削,彌補砂輪的損耗,采用設定每分鐘進給若干微米的方式進行,一般為3一10μmm.

        磨削時,砂輪和軋輥速度的匹配要合適,當砂輪速度/軋輥速度=30時,磨除量最大。
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        粗磨時,進給量不可過大,以免軋輥發生“磨燒傷”,甚至損傷砂輪主軸及軸承;砂輪鈍了要及時修整,否則,即使磨削電流(壓力)很大,磨削效率也很低。
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        精磨和拋光(超精磨)

        精磨主要用來去掉粗磨的痕跡,磨好輥型和要求的尺寸。拋光(超精磨)主要是磨出要求的粗糙度和表面,磨削量很小。( u( e: w# M9 L4 a) z$ D
        軋輥磨削的關鍵在于控制表面粗糙度。表面粗糙度要均勻,而且表面不能有振紋、螺旋紋、劃痕等缺陷。為此,必須從粗磨到拋光的全過程都要平衡有效地控制吃刀深度和走刀量,合理地選擇砂輪和軋輥的速度。

        C軋輥磨削參數

        軋輥磨削參數主要有砂輪速度、軋輥速度、軸向進給速度(量)和徑向進給速度(量)。

        (1)砂輪速度。砂輪速度有兩種表達方式,一是轉速(r/min );二是圓周速度(線速度,m/s ),即砂輪外圓表面上任意一點在單位時間內所經過的路程。
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        (2)
        軋輥速度。軋輥速度一般用轉速( r/min)表示。
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        (3)
        軸向進給速度(量)。軸向進給速度(量)又稱為縱向進給速度(量)、走刀速度(量),是指軋輥每轉一轉相對砂輪在縱向移動的距離,一般用“( 0. 1一0. 6 )砂輪寬度/軋輥每轉”來表示。
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        (4)
        徑向進給速度(量)。徑向進給速度(量)又稱為橫向進給量、磨削深度。
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        磨削參數的選擇
        (1)
        砂輪速度的選擇見表
         
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        軋輥磨削砂輪速度參考值:粗、精磨鋼質軋輥為25 m/s;拋光(超精磨)為16一20m/s.
        軋輥速度的選擇見下表
         
         
        (3)
        徑向進給速度(量)的選擇見下表

        常見軋輥磨削缺陷產生的原因及對策措施
        常見軋輥磨削缺陷產生的原因及對策措施見表。
         
         
         

        G軋輥磨削后的幾項工作

        (1)軋輥涂防銹油。防銹油的種類很多,宜選豁度小的,以免污染軋制油;涂油時注意盡量少滴落,以免混人冷卻液。
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        (2)
        裹紙(防塵)。一般用新聞紙,最好是浸過油的,若軋輥使用頻繁,更換周期短,也可不浸油。

        (3)填寫軋輥磨削質量檢測記錄。記錄要準確,為使軋機對輥方使,一般還需貼一份在軋輥上。

        (4)吊軋輥下磨床。由于軋輥較重,吊下軋輥時要仔細,不要碰壞設備和傷人。
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        當班工作結束后,要正確停機:先停止冷卻液,使砂輪空轉5一lOmin,以甩干其中的冷卻液;停止機床所有的運動后再按總開關,但要保持微機電源供電。
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        最后是清潔磨床各部及周圍地面,收拾好工量具,清理雜物。
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