曾婕
(廣西柳州鋼鐵(集團(tuán))公司 機(jī)械制造公司,廣西 柳州 545002)
膠輥是冷軋板坯設(shè)備上的易損易耗件,在一條生產(chǎn)線上,直徑小于Φ800 mm的膠輥組分15種約350條。在正常生產(chǎn)使用的情況下,平均每3個(gè)月需更換修復(fù)一次,是一塊具有經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目。然而,在生產(chǎn)訂單未達(dá)到一定批量時(shí),單針對(duì)冷軋連軋板坯設(shè)備而采購(gòu)專(zhuān)業(yè)磨床,顯然是不合適的。為此,對(duì)現(xiàn)有的C630普通車(chē)床進(jìn)行了適當(dāng)改造,將切削刀盤(pán)改裝成砂帶磨削磨頭,用最少的制作成本獲取最大的利潤(rùn)。
聚氨酯橡膠由聚酯或聚醚與二異氰酸酯類(lèi)化合物聚合而成,耐磨性高于其他橡膠,強(qiáng)度高,耐油性?xún)?yōu)良,其他如耐臭氧、耐氧及日光老化、氣密性等均很好。缺點(diǎn)是耐熱、耐水、耐酸堿性能差。而作為用聚氨酯及聚亞安酯作表襯的膠輥,具有高強(qiáng)度、抗耐磨、耐油、耐腐蝕、硬度范圍廣、與金屬粘接牢固不脫膠等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、煤炭、木材加工、化纖、紡織、印刷等各種行業(yè)。如冶金制造業(yè)中張力輥、壓力輥、擠壓輥、托輥、涂覆輥等;造紙業(yè)中壓榨輥、羅紋輥等。
(1)使用情況。在正常生產(chǎn)情況下,冷軋橡膠輥一般使用3~6個(gè)月就必須進(jìn)行修磨,每次最小的修磨量,應(yīng)能保證把疲勞層清除,此層深度一般為0.15~0.30 mm。夾送輥、張力輥、導(dǎo)輥等工作一段時(shí)間后,應(yīng)徹底清除毛面層和疲勞層(此層深度一般為2~5 mm),并在加工過(guò)程中防聚氨酯橡膠剝落。
圖1 膠輥切削用刀具
(2)膠輥切削用刀具。因膠輥表面硬度沒(méi)有普通的鋼材硬,具有較強(qiáng)的柔韌性,在切削膠輥磨損層時(shí),需要用專(zhuān)門(mén)的切削刀具,如圖1所示的用白鋼刀經(jīng)線切割所形成的具有較大切削刃及圓角的刀具,才適用于膠輥的切削。
(3)膠輥修磨方式。而膠輥硬度一般在60(邵爾A)以下的,可先在車(chē)床上用專(zhuān)用膠輥刀具將磨損膠輥表層旋切掉2~3 mm的磨損層,再以砂輪磨光;橡膠硬度在65(邵爾A)以上的膠輥,在車(chē)床上旋切至要求規(guī)格后,也可以用砂布進(jìn)行砂光,也可采用柔性砂布帶研磨裝置表面加工。
冷軋生產(chǎn)線上所使用的軋輥類(lèi)型與數(shù)量見(jiàn)表1。
表1 冷軋生產(chǎn)線上所使用的軋輥類(lèi)型與數(shù)量表
3.1 車(chē)床的選擇
(1)直徑≤400 mm、長(zhǎng)度≤1300 mm的表面襯聚氨酯、聚亞安酯的膠輥,可以考慮在普通的車(chē)床將走刀盤(pán)改成砂帶裝置,進(jìn)行磨削或砂輪磨削;
(2)直徑≥400 mm而≤1 200 mm、長(zhǎng)度≤4 500 mm的表面襯聚氨酯、聚亞安酯的膠輥,可以考慮在普通C611車(chē)床或外圓磨床M1380上進(jìn)行磨削(因?yàn)檩S頭直徑不可能大于輥身尺寸),磨頭可以采用砂輪,也可以選用砂帶磨削;
(3)其他的剪刃用平面磨床就可以滿(mǎn)足客戶(hù)使用要求,不再列入考慮范圍。
3.2 磨料的選擇
(1)砂輪選用超硬磨料人造金鋼石M-SD(粒度36/54~65/80),主要用于硬、脆材料的精磨、研磨和拋光等。
(2)砂帶采用耐水砂布帶法以棉布為背材,磨料宜用粒度為63~40標(biāo)準(zhǔn)氧化鋁、黑色或綠色碳化硅。
3.3 潤(rùn)滑冷卻劑的選擇
(1)采用加有2%濃度的氫氧化鈉水溶液作為潤(rùn)滑冷卻劑;
(2)采用蘇打水(Ⅱ),用于黑色金屬與非鐵金屬磨削,適于金剛石砂輪(樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪不用)。
3.4 磨削方式的選擇
砂帶磨削與普通磨削相比較,有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)磨削效率高。砂帶尺寸較大,有極高的金屬切除率。砂帶磨削的效率,已達(dá)到銑削的10倍,普通砂輪磨削的5倍,有“快削法”之稱(chēng)。
(2)可有效減少工件的變形、燒傷。砂帶磨削時(shí),砂帶和加工表面間的接觸面間的接觸面積較大,散熱時(shí)間長(zhǎng),散熱性好,有“冷態(tài)”磨削之稱(chēng)。加工精度一般可達(dá)到普通砂輪磨削的加工精度,有的尺寸誤差控制在±0.005 mm,最低可達(dá)0.001 2 mm,平面度誤差已控制在0.001 mm以下。
(3)具有適當(dāng)?shù)娜嵝?,有較好的跑合和拋光作用。砂帶磨削時(shí),砂帶可反貼于工作曲面進(jìn)行磨削,可磨削各種復(fù)雜的成形面,有“彈性”磨削之稱(chēng)。工件表面粗糙度可達(dá)Rα0.8~0.2μm,且比較均勻。
(4)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本低。砂帶磨床比普通磨床結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單,其傳動(dòng)鏈短,機(jī)床功率利用率可達(dá)85%以上。
(5)適應(yīng)性強(qiáng)??稍谄胀C(jī)床(車(chē)床、立式車(chē)床、龍門(mén)刨床等)上,利用砂帶磨頭對(duì)外圓、內(nèi)圓、平面進(jìn)行磨削加工。
(6)磨削穩(wěn)定性好。砂帶裝在接觸輥(上輪)上,接觸輥(輪)極少磨損,傳動(dòng)比固定不變,可使砂帶保持恒速,從而增加了磨削的穩(wěn)定性。
(7)輔助時(shí)間少。工件一次定位后,可多次更換砂帶完成全部加工,無(wú)需像砂輪那樣進(jìn)行平衡和修整。
(8)操作簡(jiǎn)單,維修方便,安全可靠。
砂帶磨削雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn),但由于砂帶磨床中某些部件(如接觸輥)的結(jié)構(gòu)性能差異、砂帶的選擇及砂帶的速度與削液的選用等因素的影響,在砂帶磨削中也常會(huì)產(chǎn)生一些缺陷,但都可以采取一些技術(shù)措施進(jìn)行消除,不作為主要的考慮因素。
將C620普通車(chē)床及C611車(chē)床的走刀箱進(jìn)行改造,設(shè)計(jì)兩套砂帶磨頭,采用砂帶磨削的方式進(jìn)行膠輥或其他輥件的磨削。采用耐水砂布帶法以棉布為背材,磨料宜用粒度為63~40標(biāo)準(zhǔn)氧化鋁、黑色或綠色碳化硅;采用加有2%濃度的氫氧化鈉水溶液作為潤(rùn)滑冷卻劑進(jìn)行磨膠輥?,F(xiàn)用的M1380磨床則可以選取用人造金鋼石M-SD(粒度36/54~0/0.5)進(jìn)行普通磨削磨膠輥,或正常磨削含鉻的其他輥軸。砂帶磨頭的設(shè)計(jì),具體闡述如下:
(1)如圖2所示,電機(jī)選擇一普通的三相電機(jī)Y100L1-4就能滿(mǎn)足砂帶粗磨圓周速度為15~35 m/min及精磨時(shí)則為0.1 m/min的要求。
圖2 砂帶磨頭設(shè)計(jì)示意圖
(2)底座的螺孔要與待改造機(jī)床上的刀架孔吻合,即在設(shè)計(jì)前要先對(duì)拆卸刀架后的走刀箱上的螺栓位置進(jìn)行測(cè)量,磨頭底座的螺孔位置尺寸要與實(shí)際測(cè)量尺寸來(lái)制作。
(3)粗磨時(shí),為了提高磨削速度及強(qiáng)度,直接采用(如圖2)砂帶2的方式,即工作砂帶輪直接對(duì)著輥面進(jìn)行磨削,精磨時(shí)再換成(如圖2)砂帶1的磨削方式,即利用2個(gè)工作砂帶輪中間的砂帶進(jìn)行精磨、拋光。
(4)如圖2所示,調(diào)整塊上下滑動(dòng)便于砂帶的安裝及張緊,如只進(jìn)行粗磨時(shí),還可以拆卸。
(5)整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可行,整套工裝的生產(chǎn)成本按現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)核算,不超過(guò)1 600元。
砂帶磨削的操作技術(shù),參照《中級(jí)磨工技術(shù)》。
必須注意的是:砂輪或砂布帶在研磨過(guò)程中的圓周速度為15~35 m/min,精磨時(shí)則為0.1 m/min,砂輪與砂布帶旋轉(zhuǎn)方向與膠輥的旋轉(zhuǎn)方向一致。在砂輪和膠輥產(chǎn)生磨削的接觸點(diǎn)上,其旋轉(zhuǎn)方向是相反的,研磨時(shí)不得使膠輥膠層發(fā)熱。
膠輥表面精度的檢驗(yàn),參照《橡膠工業(yè)制品加工技術(shù)》中的膠輥表面加工。
通過(guò)對(duì)普通車(chē)床上的刀架進(jìn)行改造,基本達(dá)到了磨削膠輥精度要求,并從經(jīng)濟(jì)上分析可以看出,整個(gè)設(shè)計(jì)制作成本不高,簡(jiǎn)單易行。實(shí)踐證明,采用簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)磨頭工裝,在現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)備情況下,以最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)膠輥的修磨,為企業(yè)創(chuàng)造了效益。
[1]邵奇惠.中級(jí)磨工技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.
[2]翁國(guó)文.橡膠工業(yè)制品加工技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.