轧辊磨床初级培训教程(01)-基本知识-180320

轧辊磨床初级培训教程之一轧辊磨床的基本知识张丹成2018.03目录一、概述二、轧辊磨床的现状三、砂轮四、轧辊磨床数控轴的定义五、头架六、托架七、软着陆装置八、翻箱机构九、尾架十、床身十一、测量系统十二、液压系统十三、冷却与过滤十四、电气系统一、概述什么是轧辊？轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件。利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。1.1为什么要磨削轧辊？•轧辊在钢板轧制过程中因高温氧化和机械磨损等原因，会造成辊面几何精度的下降，这就需要周期性地对轧辊表面进行修复。•为了满足对钢板成形工艺要求，轧辊辊面母线需按照不同的要求，需要加工成各种相应的曲线形状。•轧辊通常分为工作辊与支撑辊。工作辊与支承辊的辊面母线相互要按一定的几何形状与尺寸要求实现匹配。为了实现上述要求，就必须用轧辊磨床来磨削轧辊。常用的轧辊材料有:8CrMoV、60CrMnMo等1.2轧辊1.2轧辊1.3轧辊的主要磨削要求•辊身的圆度＜0.002mm•辊身的圆柱度＜0.002mm•辊颈和辊身的同轴度＜0.0015mm•辊身表面的光洁度：Ra0.2-0.8级•需要的曲线:凸、凹等类型轧辊磨床轧辊磨床视频-1.1轧辊磨床视频-1.2轧辊磨床-2.1轧辊磨床-2.21.1轧辊磨床工作原理•轧辊磨床主要由头架、尾架、托架、磨架、床身、翻箱机构、测量装置及液压装置等部件组成。可分为驱动系统、磨削系统、测量系统、液压系统和控制系统等。•工件由头架、尾架和托架支撑，并由头架驱动旋转。数控系统根据轧辊表面母线的要求，由数控程序控制机床作复合运动。在运动过程中实现砂轮对辊面的磨削。•在线测量系统实时地将轧辊的相关数据反馈给磨床控制系统，并由控制系统对机床作出进一步的磨削调整。如此往复循环，最终完成对轧辊的磨削。1.2磨削加工的特点磨削加工，一般是指在磨床上用高速旋转的砂轮，去除工件表面上多余的金属层，使工件的加工表面达到技术要求的一种工艺方法。它有如下特点：1.磨削时砂轮相对于工件作高速旋转运动。砂轮转动的线速度通常会超过30m/s。2.磨削能使工件表面获得很高的加工精度和表面粗糙度。3.磨削加工可以加工表面硬度很高的金属和非金属材料。4.磨削加工的磨削量一般都很小。1.3磨削加工的原理砂轮为什么能把坚硬的金属磨削下来？•砂轮表面上杂乱无章地排列着很多既坚硬又耐高温的棱形多角磨粒。磨削时，砂轮圆周表面或端面上的磨粒，强行擦过工件表面，挤压工件材料，使其发生弹性和塑性变形。当挤压力超过了金属内部分子的结合力时，这层金属就脱离工件变成了磨屑。•如此往复，每一层磨粒都从工件表面上切除一层金属，无数磨粒切削的结果，就把工件表面要切除的金属全部去除，从而形成了光滑的表面。1.4磨削热的产生磨削轧辊时，机床会做大量的功，这些功最终都转化成为了热量（机床电机的功率通常在几十千瓦到上百千瓦）。热量的产生主要源于二个方面：1．工件表面金属层材料因受磨粒挤压而剧烈变形时，工件材料内部金属分子之间就会产生内摩擦，从而产生热量。2．由于砂轮挤压工件，砂轮与工件材料之间发生外摩擦而发热。磨床上通常采用大量的冷却液带走磨削产生的热量。二、轧辊磨床的现状•优质、高效、高精度，一直是轧辊磨削技术追求的目标，也是轧辊磨床参与市场竞争，能否取得成功的重要因素。近年来，随着模块化设计技术、计算机辅助设计以及柔性制造理念等高科技技术在轧辊磨削领域中的应用，使其不断地向高精度、高效率和高可靠性方向迅速发展。•轧辊磨削技术的发展趋势中，一个重要表现是数控技术与传统加工工艺的相结合（即机电一体化）。它不仅能够缩短生产准备时间，提高磨削精度和效率，完成辊面形状较为复杂的轧辊加工，也是实现轧辊磨削自动化的基础。为了适应轧辊磨床在技术上的飞速发展，我们这些相关的从业者就要不断地学习。2.1轧辊磨床的生产企业国内生产轧辊磨床的企业主要有：•昆山华辰机器制造有限公司•贵州险峰机床厂•上海机床厂国外生产轧辊磨床的企业主要有：•HERKULES赫格里斯（德国）•WALDRICH瓦德里希.济根（德国）•POMINI波米尼（意大利）三、砂轮•任何金属切削机床，通常都会有刀具用来直接去除被加工零件的材料。轧辊磨床的刀具就是砂轮。•砂轮是一类种类繁多的金属切削刀具，广泛使用在机械加工领域。砂轮具有多种性能参数。主要是下列五种：3.1砂轮的材料•磨料是砂轮的基本材料，在磨削时主要起切削的作用。它是砂轮的主体。•常用的两大类磨料是：氧化铝系和碳化硅系。•选择磨料时主要根据被磨工件材料的性质和热处理方法来决定。•磨削轧辊中通常使用氧化铝类砂轮。3.2砂轮的粒度•粒度是衡量磨料颗粒大小的单位，以数字号码标记，从8～3000＃不同。数字越大，磨粒直径越小。也就是号数越大砂粒越细。•选择磨料粒度时主要是根据加工精度、表面粗糙度和磨削生产中的要求来选择。•磨削轧辊通常使用36～120＃粒度的砂轮。3.3结合剂•结合剂是指把许多细小的磨粒粘结在一起的材料。•结合剂主要有陶瓷结合剂，树脂结合剂和橡胶结合剂等。•它与磨粒粘结强度有关，与砂轮磨料颗粒的脱落速度有关。•对于结合剂，主要是根据工件材料的种类，磨削方法及加工表面质量的要求来选择。•磨削轧辊的砂轮通常使用树脂类粘结剂。3.4砂轮的硬度•砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软，表示砂轮的磨粒容易脱落。砂轮的硬度硬，表示磨粒较难脱落。•砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮，它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。•磨削与其它切削方式的显著差别是砂轮具有“自锐性”。选择砂轮的硬度，实际上就是选择砂轮的自锐性。希望还锋利的磨粒不要太早地脱落，但已钝化了的磨粒要尽快地脱落。•轧辊磨削中，通常使用中等硬度的砂轮。3.5砂轮的形状•砂轮有各种形状。如碗形砂轮、蝶形砂轮、角度砂轮等等。•砂轮的形状和尺寸主要是根据磨床类型、加工方法及工件形状来决定。•轧辊磨床中通常使用用盘形砂轮。四、轧辊磨床数控轴的定义4.1各数控轴的定义Z轴：大滑架运动的方向X轴：小滑架运动的方向X1轴：测量臂运动的方向U轴：磨头主轴微量调整4.1各数控轴的定义U1轴：托架微量调整C轴：头架主轴C1轴：磨架主轴4.2各数控轴的矢量方向Z轴：接近头架的方向为+X轴：远离轧辊的方向为+X1轴：测量读数增大的方向为+U轴：远离轧辊的方向为+U1轴：远离磨头的方向为+五、头架5.1头架的作用1、带动被加工轧辊转动。并依轧辊不同，可在一定范围内实现变速。2、确保与轧辊柔性地连接。3、满足回转精度的要求。5.2头架的结构•头架作为轧辊的传动与定位装置，要求传动平稳，并具有足够的刚性。•头架上装有可转动的驱动花盘和传动机构。•头架尾部装有一个固定的液压缸。液压缸中的联接轴穿过主轴与驱动花盘相连接，以便带动驱动花盘前后运动。5.3头架的传动机构5.3头架的传动机构•头架电动机的动力由三组皮带传动机构传递到驱动花盘上，每级三角皮带张力的调整都是依靠改变皮带轮轴的中心距来实现。•第一级三角皮带张力是由电动机床座上拖板经丝杆调整的，张力调整好后要将压紧螺丝拧紧。5.3头架的传动机构•第二级皮带的张力是由偏心轮的位置调整的，张力调整好后要将偏心轮固定。•第三级皮带的张力调整是由专门的调整机构来调整的。5.4辅助启动装置•轧辊磨床加工大规格的轧辊时，由于工件重量较大，不利于头架驱动花盘的启动，故增加了一套辅助启动装置。•辅助启动装置由电动机承担动力，经减速后与主电机一起带动驱动花盘旋转。当驱动花盘达到一定速度后，启动装置自动与驱动花盘脱离。5.4辅助启动装置•辅助启动装置增加了头架开始旋转时的起动力矩，可使被磨削轧辊顺利地开始转动。5.5拨盘装置磨削中，轧辊放在托架上定位。为了即带动轧辊旋转，又不破坏轧辊在托架上的定位，通常使用不同形式的拨盘装置。5.6其它形式的头架这是另外一种头架的形式六、托架6.1托架的作用普通的外圆磨床用床头箱与尾座上的顶尖，将工件定位、夹紧在机床上进行加工，通常称为“顶磨”。轧辊由于其自身的重量大，仅依靠头、尾顶尖支撑轧辊，就很难保证加工精度。因此，轧辊磨床常采用托架支撑轧辊的方式进行磨削，称为“托磨”。前后托架是轧辊转动的支撑。托架上装有托瓦，直接与轧辊接触，保证轧辊转动的回转精度。托架可Z向移动。调整托架的位置，可适应不同长度轧辊的磨削需要。6.2托架的结构•轧辊的重量全部由两个托架支承。支承点通常位于轧辊辊颈上安装轴承的位置。轧辊两头各由两个独立的，带巴氏合金衬的托瓦支承。它们分别称为底瓦和侧瓦。•托瓦采用了弧面，圆弧半径与轧辊辊颈的直径相同。这就增大了托瓦与轧辊辊颈的接触面积，使托瓦所受的支承压力更加均匀。•轧辊在托瓦上旋转时，为了降低摩擦力及辊颈的发热，常采用润滑装置。按被磨削轧辊重量的不同，常采用动压润滑方式或静压润滑方式。七、软着陆装置7.1软着陆装置轧辊用天车吊到托架上时，不可避免地会对托架有冲击。这个冲击会损伤托瓦。为了避免对托瓦的损伤，设置了这个软着陆机构。轧辊先落到软着陆机构。然后，机构中的油缸再带着轧辊平稳地下落到托瓦上。这个装置，能有效地保护托瓦。八、翻箱机构8.1翻箱机构的作用•翻转轧辊支持箱，避免轧辊支撑箱妨碍砂轮对轧辊的加工。8.2翻箱机构的结构•翻箱机构运动的动力，来自中央液压系统。高压油带动液压油缸、推动支架在翻转的机构（导轨）上转动，把轧辊支撑箱拨转到不影响砂轮磨削轧辊的位置.•有了翻箱机构，在磨削轧辊时，轧辊支撑箱就不必拆下来，简化了轧辊修复的程序，节约了时间。8.3其它翻箱机构这是另外一种形式的翻箱机构。九、尾架9.1尾架的功能1、可Z向移动，满足对不同长度轧辊加工的需要。2、与头架配合，控制被加工轧辊的轴向位置，保证轴向加工精度。9.2尾架的结构•尾架作为轧辊的定位装置，要求尾架顶尖与头架顶尖同轴。•尾架安装在工件床身上，配备有动力减速箱。其输出轴上的齿轮与床身上的齿条啮合，实现进退动作，以便到达不同长度轧辊所需要的加工位置。9.2尾架的结构•尾架与床身的锁紧是通过液压装置与蝶形弹簧自动进行的。•尾架中装有液压油缸。油缸的活塞杆可以前后伸缩，以便推动轧辊向前移动。轧辊移动到与床头主轴轴向作用力相匹配的位置时停止。轧辊装卡完成后油缸被锁紧，将不再产生轴向位移，以保证轧辊加工时的轴向精度。十、床身10.1床身的作用床身是磨床的基础部件。磨床上所有部件和机构几乎都要安装在床身上。轧辊磨床所加工的工件大而重，故对床身的刚性要求很高。1、作为头架、尾架、托架、翻箱机构的支撑体。2、支持尾架、托架沿床身Z向移动。3、支持大滑架带着砂轮架做Z向运动。4、配备防护罩，防止冷却水、砂轮脱落的砂粒及切屑颗粒损伤床身。10.2床身的结构多数磨床都是双床身结构，分为工件床身和砂轮床身。•工件床身上安装有头架、尾架和两个托架，主要起支撑和旋转轧辊的作用。工件床身在结构上采用一个平面导轨和一个山形导轨。•砂轮床身是安装砂轮架与其它往复运动部件的，其运动精度要求很高。导轨结构为一个平面导轨和一个V型导轨。V型导轨具有很高的运动精度，而平面导轨可承受较大的载荷。10.2床身的结构•砂轮床身导轨通常采用了静压系统。静压导轨的承载能力与润滑能力都很高，也使导轨的工作平稳性、精度及寿命得以大幅度提高。•导轨上通常会装有防护罩，保护导轨不受伤害，并防止导轨不被冷却液侵蚀。•床身受工件旋转运动的影响，加之环境因素有时也能引起床身的震动，会降低机床的磨削精度。为了使这一现象得到改善，常采用机床减震基础来降低震动。所以轧辊磨床通常会有一个大而深的机床基础。10.3其它床身为了进一步改善机床性能，有的公司将机床的测量系统放置在单独的床身上。称为测量床身。故此类磨床有三个床身。十一、测量系统•测量装置的主要任务是测量磨削中轧辊几何形状、尺寸等。轧辊各辊径的同轴度及辊面母线的直线度也可以由测量装置进行测量。•测量装置上也可以附加其它测量装置，可同时测量轧辊的内部缺陷。•测量系统将测量得到的数据反馈给机床数控系统，数控系统将理论辊型和实际辊型进行对比，进一步控制机床完