鋁冷軋數(shù)控軋輥磨床的“8刀磨削法”

徐繼根

（江蘇蘇鋁鋁業(yè)有限責(zé)任公司，徐州221007）

0 前言

在鋁合金冷軋工作輥的使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)輥面被壓花、粘傷或者更換牌號(hào)等情況，一般都要求進(jìn)行更換或按照工藝要求進(jìn)行再次磨削方可再次使用，所以軋輥磨削的加工質(zhì)量直接影響到軋制鋁板的表面質(zhì)量和板形[1]。因此人們對(duì)冷軋工作輥的磨削表面質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)數(shù)控軋輥磨床操作技能的要求也越來(lái)越高。數(shù)控軋輥磨床在磨削工作輥時(shí)，每根工作輥每次磨削量均在0.10mm左右，磨削時(shí)間大約1.5h，表面粗糙度有差異，偶有網(wǎng)線現(xiàn)象，一次合格率96%。如何高效高質(zhì)量磨削軋輥，能否發(fā)明一套高智能的磨削工藝，保證軋機(jī)需要的高質(zhì)量軋輥，是每個(gè)軋輥磨床操作工夢(mèng)寐以求的一件事。本文根據(jù)25年的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)創(chuàng)了一種“8刀磨削法”，可使冷軋工作輥磨削智能化，大大減輕磨工工作壓力，擺脫了人工操作對(duì)數(shù)控磨床運(yùn)行精度的高度依賴性，合理避開了機(jī)床精度缺陷，取得極好的成效，值得大力推廣。

1 “8刀磨削法”工作原理簡(jiǎn)介

“8刀磨削法”的工作原理是利用砂輪轉(zhuǎn)速、軋輥轉(zhuǎn)速、拖板移動(dòng)速度和切削電流，計(jì)算出四者的比例關(guān)系，從而恒定軋輥切削量，實(shí)現(xiàn)軋輥輥型圓度無(wú)誤差。在此期間，對(duì)這4種參數(shù)進(jìn)行磨削參數(shù)的匹配，控制住軋輥粗糙度的峰谷值和均勻性，僅用8刀（4個(gè)來(lái)回）便可實(shí)現(xiàn)軋輥加工的恒定化、智能化和便捷化，滿足了冷軋輥、鋁箔輥的加工要求，加工合格率達(dá)到100%。

在對(duì)工作輥磨削工藝進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化前，首先從選擇砂輪入手，選擇粒度和硬度相匹配的砂輪，要求其自銳性要好、粗磨時(shí)切削性能好、金屬切除率高、精磨時(shí)砂輪的等高性、微刃性好、磨削發(fā)熱小、平衡性好，以便減少砂輪磨削時(shí)的修整量。由于對(duì)砂輪的選型和修整僅作為一項(xiàng)參考，故本文對(duì)此不作闡述。

下面將重點(diǎn)介紹磨削工藝的調(diào)整及優(yōu)化，以便更好地了解“8刀磨削法”的內(nèi)容及精髓。

2 “8刀磨削法”分步詳述

2.1 軋輥兩端直徑差的校準(zhǔn)

在此工藝階段中，可快速把軋輥兩端的尺寸誤差保證在0.01mm以內(nèi)，前提條件是軋輥兩端直徑差＜0.03mm。此階段也是所謂的粗磨，當(dāng)砂輪選擇高速（25～30m/s）時(shí)，會(huì)有較高的電流強(qiáng)度和較大的振動(dòng)，砂輪顯得較硬，所以選擇18m/s可降低金屬可除率，減小砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)。該步驟的操作參數(shù)如表1所示。

表1軋輥兩端直徑差

第一刀磨削過(guò)后，重點(diǎn)保證了軋輥的兩端直徑差。

2.2 圓滑正弦曲線輥型的磨削

在此工藝過(guò)程中，快速磨削出軋輥輥型，保證中高量的對(duì)稱性，其前提是原來(lái)的輥凸度與磨削的輥凸度一致。輥型通常為分布對(duì)稱、落差相對(duì)圓滑的72°正弦曲線。

第二刀選定的工藝參數(shù)不變，重點(diǎn)磨削出原有的軋輥輥型和凸度值。磨削參數(shù)如表2所示。

表2圓滑正弦曲線輥型的磨削參數(shù)

2.3 軋輥小缺陷的磨削

在此工藝階段中，可快速消除軋輥表面疲勞層和小亮線等使用缺陷，前提是所磨削軋輥不能有太大傷痕。磨削時(shí)進(jìn)給量不可太大，可微量手輪跟進(jìn)吃刀量，始終保持一定的切削量和恒壓力磨削。

粗磨時(shí)，需增加磨屑的厚度和長(zhǎng)度，相應(yīng)提高軋輥的轉(zhuǎn)速，降低砂輪速度，增加徑向進(jìn)給量。使用后軋輥出現(xiàn)的小缺陷的打磨工藝參數(shù)如表3所示。

表3軋輥小缺陷磨削工藝參數(shù)

第三刀的重點(diǎn)就是消除軋輥原使用表面的輕微劃傷等缺陷。

2.4 砂輪切削電流的初步穩(wěn)定

在此工藝階段中，在保證砂輪沒(méi)有鈍化現(xiàn)象、切削相對(duì)鋒利的基礎(chǔ)上，可快速保證切削電流的穩(wěn)定性。

對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的磨工，時(shí)刻會(huì)關(guān)注磨削電流，耐心地穩(wěn)定磨削電流，使其恒定在8A狀態(tài)下。此步驟對(duì)下一步的粗糙度控制尤為重要。砂輪切削電流的穩(wěn)定工藝參數(shù)如表4所示。

表4砂輪切削電流穩(wěn)定參數(shù)

第四刀的重點(diǎn)在于把磨削電流作為關(guān)注點(diǎn)，適當(dāng)降低了拖板運(yùn)行速度并提高工件轉(zhuǎn)速，以便減輕拖板快速運(yùn)行時(shí)的螺旋紋寬度。

2.5 慢降慢提穩(wěn)定砂輪切削電流

在此工藝過(guò)程中，在確保上一刀磨削電流波動(dòng)＜3A的基礎(chǔ)上，通過(guò)微調(diào)工件速度，再次降低拖板速度，從而進(jìn)一步穩(wěn)步恒定磨削電流。在第五步操作結(jié)束后已進(jìn)入了精磨階段，此時(shí)將粗磨痕跡去掉后，輥型和要求的尺寸基本就磨好了。故而此時(shí)的操作要點(diǎn)就是進(jìn)一步穩(wěn)定砂輪的磨削電流，具體參數(shù)見表5。

表5砂輪切削電流穩(wěn)定參數(shù)

第五刀的重點(diǎn)是觀察軋輥表面的缺陷是否為正常磨削而產(chǎn)生的缺陷，此時(shí)螺旋紋會(huì)變淡，寬度會(huì)變窄，利用手輪控制磨削電流為7A。

2.6 緩慢提速嚴(yán)格控制好切削電流波動(dòng)

在此工藝步驟中，在確保上一刀磨削電流波動(dòng)＜2A的前提下，提高工件速度，減少磨削量，減少磨削電流，從而進(jìn)一步控制軋輥表面粗糙度。切削電流波動(dòng)的控制參數(shù)如表6所示。

表6切削電流波動(dòng)控制參數(shù)

軋輥磨削的關(guān)鍵在于控制表面粗糙度，所以，從粗磨到精磨的全過(guò)程都必須要有效控制好吃刀深度和走刀量，適當(dāng)提高軋輥轉(zhuǎn)速，降低表面粗糙度。

由于工件轉(zhuǎn)速適當(dāng)再次提高了2r/min，第六刀重點(diǎn)減少了進(jìn)給量，減小了切削電流，其目的就是為了有效控制表面粗糙度。

2.7 磨削螺旋紋和振紋的控制

在此工藝操作中，在保證上一刀不出現(xiàn)大的橫振紋前提下，通過(guò)降低拖板運(yùn)行速度、減少進(jìn)給量，可有效消除表面的螺旋紋和水波紋現(xiàn)象，具體操作參數(shù)如表7所示。

表7磨削螺旋紋和振紋的控制參數(shù)

第七刀的重點(diǎn)在于有效控制好磨削所產(chǎn)生的磨削缺陷。

2.8 網(wǎng)紋線的消除

此工藝步驟中，運(yùn)用工件變速功能，可快速消除機(jī)床震動(dòng)出現(xiàn)的網(wǎng)線、細(xì)小螺旋紋，達(dá)到輥面均勻性一致（變速時(shí)間15s，軋輥?zhàn)兯贋?r/min）。

操作參數(shù)如表8所示。

表8網(wǎng)紋線的消除工藝參數(shù)

最后一刀的磨削屬于拋光狀態(tài)，就是無(wú)進(jìn)給自動(dòng)磨削，也可以靠操作者進(jìn)行手輪操作，將磨削電流控制在＜0.05A以內(nèi)。利用工件的變速，打亂或者減少軋輥機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各種頻率的振動(dòng)對(duì)磨削圓度和磨削波紋度的影響。利用砂輪低速時(shí)的擠壓，以及磨削電流的輕負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)軋輥的整體均勻，粗糙度≤0.002。

第八刀的重點(diǎn)是消除網(wǎng)線和僅能用強(qiáng)光手電所能看到的磨削缺陷，從而實(shí)現(xiàn)完美的磨削加工。

3 磨削效果

自公司將“8刀磨削法”運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)以來(lái)，通過(guò)磨削近2000根軋輥的使用結(jié)果來(lái)看，磨削效果良好，既省時(shí)高效，又安全穩(wěn)定可靠。這種對(duì)磨削工藝的創(chuàng)新使磨削次數(shù)基本控制在8刀左右，磨削量≤0.10mm，表面粗糙度0.35～0.41。如果需要表面粗超度0.3，可以把最后一步的拖板速度降至200mm/min，也可以更換細(xì)粒度砂輪，從而滿足拋光或達(dá)到鏡面磨削要求。

該磨削工藝的優(yōu)化和改進(jìn)，降低了磨削成本，減少了磨削量，每加工一根軋輥僅需40min，磨削時(shí)間減少了60%，并且合格率可達(dá)100%。與此同時(shí)，軋輥的使用壽命也大幅提升，達(dá)到2年以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

世上沒(méi)有完美的磨床，這就需要操作者不斷地去適應(yīng)所操作的磨床，摸清其特性，觀察磨削電流并穩(wěn)定控制，精準(zhǔn)控制切削量。熟練運(yùn)用此“8刀磨削法”，反復(fù)摸索探新，必將能磨削出高質(zhì)量的軋輥，不僅減少人工操作強(qiáng)度和壓力，更能大幅提高磨輥磨削質(zhì)量，為鋁合金軋制生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)可靠的設(shè)備保障。