李曼，魏福貴

(1.河北鋼鐵股份有限公司承德分公司，河北承德 067000；2.安陽市睿恒數(shù)控機床有限公司，河南安陽 456150)

高速鋼材料作為工具鋼使用已經有百年的歷史，但是作為軋輥新材料使用僅有十幾年的歷史。高速鋼軋輥的表面硬度可達HS80～90，其輥身接觸屈服應力相當于赫芝接觸應力3 200 MPa，滾動疲勞強度為2 200 MPa，并且高速鋼軋輥具有很高的熱穩(wěn)定性和和紅硬性，使得高速鋼軋輥的軋鋼量是普通軋輥軋鋼量的15～25倍，能夠大大提高鋼材的軋制質量和軋機效率，使得高速鋼軋輥在短短的時間內得到了國內軋鋼公司的大力推廣。

由于高速鋼軋輥具有硬度高、耐磨性強的特點，使得高速鋼軋輥的加工難度相應增加，對用于棒線材軋機高速鋼軋輥的孔型加工難度更大。其加工工時是合金鑄鐵軋輥的3～4倍，通常在刀具選用合理、加工過程熟練的情況下，對于一支φ350 mm×600 mm軋輥，孔型加工需要2～3個班次，大約20多個小時，加工費用3 000～5 000元。切削參數(shù)如下:切削速度 5 m/min，進刀深度 0.1～0.2 mm［1-2］?？傊?，由于加工難度比較大，一直以來是限制高速鋼軋輥應用的瓶頸。

某公司在高速鋼軋輥在棒材線推廣應用過程中同樣遇到了上面的問題，通過和機床廠家共同合作和研究，實現(xiàn)了對高速鋼軋輥加工工藝的新突破，達到了理想的加工效率和切削成本控制。

1 機床的選擇

機床的選用很關鍵，對設備的要求如下:

機床:數(shù)控軋輥車床;

主軸轉速:0～300 r/min;

精車外圓精度:

圓度:0.005 mm;

圓柱度:0.02/300 mm;

重復定位精度:

X/Z軸:0.006/0.010 mm;

定位精度:

X/Z軸≤0.01/0.02 mm;

快速移動速度:

X/Z軸:12～15 m/min;

機床無故障間隔時間:

MTBF≥1 500 h。

該公司根據(jù)以上技術要求，選擇安陽市睿恒數(shù)控機床有限公司生產的RHCK8463/3000高精度數(shù)控軋輥車床。

該機床數(shù)控系統(tǒng)采用德國西門子828D數(shù)控系統(tǒng);機床主軸采用獨立主軸單元，機床尾座采用重型大載荷尾座，配置內置旋轉尾座;機床加工精度:IT6，表面粗糙度:Ra≤0.8 μm，機床X/Z軸定位精度:≤0.01/0.02 mm，零件圓度:≤0.005 mm，機床無故障間隔時間:MTBF≥1 500 h，能夠滿足高速鋼軋輥的高速、高效、可靠加工。

2 高速鋼軋輥選用

規(guī)格型號:軋輥直徑380 mm，每支有28個軋槽，軋槽直徑12 mm，輥身長度700 mm。

軋輥材質:高速鋼。

3 刀具的選擇

由于高速鋼軋輥硬度高，選擇使用高硬度CBN軋輥專用加工刀具。

刀桿:

規(guī)格:40×40 mm，中置;

刀片:

材質:立方氮化硼 (CBN);

規(guī)格:R=4.75 mm的圓形刀片;

安裝方式:反裝，刀尖朝下;

刀具冷卻:風冷(設備配備自動渦流冷風機，出風口溫度-10℃)。

4 切削用量選擇

合理的切削用量對于刀具的壽命和效率有很大的影響。

選擇切削用量如下:

切削速度:180 m/min;

進刀深度:0.4 mm;

主軸轉速:150 r/min;

進給速度:100 mm/min。

5 高速鋼軋輥加工程序編制

為了縮短加工及輔助時間，采用計算機自動編程，一次對刀，自動完成軋輥加工。

加工工藝流程:計算機繪圖→自動生成CNC程序→上傳CNC程序至數(shù)控軋輥車床→機床對刀→啟動加工程序→數(shù)控機床自動完成加工。

編程軟件采用CAXA，根據(jù)軋輥圖紙，繪制軋輥的電子圖紙，然后選擇要加工的輪廓。

圖1為軋輥單槽切削走刀示意圖，粗實線為槽的輪廓線，細線為走刀路徑。

圖1 軋輥單槽切削走刀示意圖

下面是CAXA自動生成的單槽復車程序:

加工程序編制完成后，通過CF卡或者U盤傳輸至機床的數(shù)控系統(tǒng)。

6 加工結果

加工結果見表1。

表1 加工時間統(tǒng)計表

7 經濟效益分析

加工時間分析:加工時間約3 h，是傳統(tǒng)高速鋼軋輥加工的5～10倍。

刀具費用分析:加工整只軋輥，消耗刀具費用大約160元。

人工工資分析:人工成本按20元/h，計60元。

機床耗電成本分析:按照機床總功率45 kW，實際使用50%，每小時耗電22.5 kW·h，切削時間按3 h計算，耗電67.5 kW·h，價值67.5元。

加工總費用=刀具費用+機床耗電+人員工資=287.5元。

8 結論

通過以上分析，利用以上工藝加工高速鋼軋輥，加工效率提高了7倍;加工成本至少降低了10倍。由于加工效率大大提高，人員人數(shù)相應大大降低。

通過以上分析，該加工工藝能夠滿足高速鋼軋輥的高速加工，能夠大幅度提高效率和降低軋輥加工和人工使用成本。

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