李順銀，張喆

淺談輥壓機壓輥軸頸的精加工方式

Discussion of Finish Machining Way for Roll Axle Neck of Roller Press

李順銀，張喆

典型的輥壓機壓軸結(jié)構(gòu)如圖1所示。粗糙度Rd1.6已接近車削加工能力的粗糙度極限，而由于d1接近于d2而遠小于D，工件轉(zhuǎn)速無法達到使d1處線速度滿足粗糙度加工的要求，車床光刀的辦法很難實現(xiàn)。因此，對d1處車削粗加工、半精加工后，采取其他加工方法進行精加工。我公司嘗試過砂輪磨、砂帶磨、珩磨、滾壓、拋光輪拋光、豪克能鏡面加工，也考慮過使用外圓磨床，下面就采用上述幾種加工方法進行輥壓機輥軸軸頸精加工的情況談談自己的體會，供同行參考。

1 外圓磨床

起初，遇到輥壓機輥軸軸頸精加工問題時，首先想到的是采用外圓磨床（見圖2）。由于最大工件重量高達近50t，總長近6m，直徑1.8m，能夠加工如此之大工件的外圓磨床，國內(nèi)沒有定型產(chǎn)品，需要定做，普通外圓磨床也需要500萬元以上，該費用尚不含土建基礎(chǔ)、電源、場地等配套費用。在當前加工量不滿足機床利用率的情況下，加工費用十分昂貴。

2 砂輪磨

2010年，我公司利用現(xiàn)有重型臥式車床，在刀架上安裝砂輪磨（見圖3）。與此同時，添加乳化冷卻液裝置、機床導軌保護及乳化液循環(huán)回收系統(tǒng)。此種方法投資不多且加工滿足要求，但帶來乳化液飛濺損失，影響環(huán)境，同時因需要架設(shè)這些設(shè)施造成加工準備時間較長。另外，由于縱向進刀傳動比小，進刀量不易掌握，容易造成磨削量過大和燒皮等。

圖1 輥壓機壓軸結(jié)構(gòu)

圖2 外圓磨床

圖3 砂輪磨

3 砂帶磨

利用現(xiàn)有重型臥式車床，在刀架上安裝砂帶磨（見圖4），同時采取機床導軌保護措施。這是建材機械行業(yè)普遍采用的辦法，我們也一直在使用。這種加工方法使用方便，安全可靠，效率較高，但軸向占用空間較大，砂帶更換頻繁。

4 珩磨

圖4 砂帶磨

圖5 珩磨機頭

珩磨一般用來對圓柱度和粗糙度要求較高的孔進行精加工。我們利用現(xiàn)有的重型臥式車床，在刀架上安裝外圓珩磨機頭（見圖5），珩磨輪軸線與工件軸形成一定角度，同時采取機床導軌保護措施。在刀架的推動下，珩磨輪壓向工件表面，產(chǎn)生一定的接觸，在工件旋轉(zhuǎn)帶動下轉(zhuǎn)動并相對滑動摩擦，在刀架的帶動下軸向往復運動，從而實現(xiàn)表面磨削。珩磨輪本身不需要單獨增加動力，占用空間較小，使用方便，安全可靠，光潔度較高，珩磨輪更換次數(shù)較少。

5 拋光輪拋光

裝有拋光輪的拋光機（見圖6）裝在車床刀架上，同時對機床導軌采取保護措施，在床側(cè)設(shè)置隔擋措施。工件旋轉(zhuǎn)的同時，拋光輪外沿壓在工件表面高速旋轉(zhuǎn)，在刀架上沿與工件軸向平行的導軌緩慢往復移動，直到達到工件尺寸和粗糙度要求。拋光輪一般采用千葉砂氈輪，與砂帶磨相比，效率相近，拋光輪使用時間較長，但灰塵較大，環(huán)境較差。

6 滾壓

滾壓加工是將高硬度且光滑的滾柱與金屬表面滾壓接觸，將表面凸起部分碾平，而使凹陷部分隆起，使其表面層發(fā)生局部微量的塑性變形從而改善表面粗糙度的塑性加工法的一種。其特點是，短時間內(nèi)改善表面粗糙度的同時表面被加工硬化，表面硬度得到提高。工件精車到剩單面0.05～0.1mm后，利用現(xiàn)有重型臥式車床，在刀架上安裝滾壓頭（或稱滾壓刀，見圖7），對軸頸表面施加一定壓力。滾壓頭在工件轉(zhuǎn)動的帶動下轉(zhuǎn)動，碾壓工件表面，在刀架上沿與工件軸向平行的導軌緩慢往復移動，直到達到工件尺寸和粗糙度要求。這種方法不需對機床導軌采取保護措施，也不用在床側(cè)設(shè)置隔擋措施，不僅可以提高工件表面光潔度，還可增加工件表面硬度HB20左右，缺點是加工效率低。

圖6 拋光輪

圖7 滾壓頭

圖8 豪克能鏡面加工

表1 工藝過程與工藝參數(shù)比較

表2 加工效果比較

表3 能耗與輔料消耗比較

表4 操作環(huán)境與安全比較

7 豪克能鏡面加工（圖8）

豪克能鏡面加工機理是通過高頻振動的硬質(zhì)滾輪作用于待加工金屬工件表面，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性變形，在塑性變形的過程中產(chǎn)生冷作硬化，達到改善表面質(zhì)量的目的。這種表面質(zhì)量的改善是綜合性的，既有硬度的提高，又有表面粗糙度的降低，同時也彌合了一些微觀裂紋，提高了工件的疲勞強度。

超聲沖擊刀具以一定壓力觸壓工件（這個壓力只有純滾壓的1%左右），超聲沖擊刀具表面和工件表面以相同的線速度滾動，同時超聲沖擊刀具以每秒3萬次的高頻率對工件進行能量沖擊。

在車床上，用普通刀具將工件尺寸加工基本到位后，再用豪克能金屬表面加工設(shè)備的豪克能刀具代替原普通刀具加工一遍，即可使被加工工件表面光潔度提高3級以上（粗糙度Ra值輕松達到0.2以下），且工件的表面顯微硬度提高20%以上，并可大大提高工件的表面耐磨性和耐腐蝕性。

2013年，我公司將豪克能刀具用在輥壓機輥軸軸頸精加工上，效果明顯，滿足加工要求。

8 幾種加工方法綜合對比

我們以G160-140輥壓機輥軸的軸頸外圓精加工為例，對上述幾種加工方法的加工情況進行了比較。工藝過程與工藝參數(shù)比較見表1，加工效果比較見表2，能耗與輔料消耗比較見表3，操作環(huán)境與安全比較見表4。

9 結(jié)語

選擇關(guān)鍵零件、關(guān)鍵工序的加工方法時，不僅要考慮能否達到加工質(zhì)量要求，還要從安全、環(huán)保、加工設(shè)備購置費用、配套費用、加工使用費用（包括耗材、耗能、人工、使用場地等）、加工效率、質(zhì)量穩(wěn)定性等方面綜合考慮。對于輥壓機輥軸軸頸的精加工，目前豪克能鏡面加工是最佳方案。該加工方法也適用于輥磨輥軸以及其他表面粗糙度高的軸頸精加工。

TQ172.632

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1001-6171（2015）02-0080-03

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2014-07-20；編輯：趙蓮