鋼板軋機(jī)中軸承座加工變形原因分析及處理

姜虹

（中國第一重型機(jī)械股份公司）

摘　要：從軋機(jī)軸承座加工時(shí)的夾緊力、切削力和軋機(jī)軸承座軸承孔內(nèi)外壁溫度對軋機(jī)軸承座的加工精度出發(fā)對其所造成的軸承孔加工變形的原因及變形量進(jìn)行分析闡述，并對如何在軋機(jī)軸承座加工過程中確定合理的加工技術(shù)參數(shù)提高軋機(jī)軸承座精密加工精度進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：軋機(jī)軸承座；精密加工；加工變形；方法措施

軋機(jī)是鋼鐵生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其中四輥軋機(jī)是板帶軋機(jī)中的常見型式，其主要由一對軋制工作輥、一對支撐輥以及輥軸的軸承座、軸承等部件組成。因軋機(jī)工作時(shí)間長、強(qiáng)度大，為確保軋機(jī)的工作效率需要定期對軸承、軸承座、輥系進(jìn)行重磨裝配，且確保其使用能力。為提高軋機(jī)的工作效率，確保軋機(jī)能夠正常工作，需要備幾套輥系作為備件。某鋼廠采用國外引進(jìn)的軋制設(shè)備，其核心軸承座由國外公司設(shè)計(jì)并提供，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸承孔加工精度要求高，同時(shí)其壁厚差很大加工時(shí)所引起的熱變形對于加工質(zhì) 量有著非常嚴(yán)重的影響。將在分析軋機(jī)軸承座軸孔加工過程中引起軸承孔變形的因素的基礎(chǔ)上做好對于軋機(jī)軸承座加工工藝的改進(jìn)，確保軋機(jī)軸承座的機(jī)械加工質(zhì)量。 

1　引起軋機(jī)軸承座軸承孔講過變形的原因分析

軋機(jī)中的工作輥和支撐輥軸承座的加工技術(shù)要求相差無幾，下文將主要以精軋機(jī)4E60627工作輥軸座位為例對如何做好軋機(jī)軸承座的機(jī)械加工進(jìn)行分析闡述。軋機(jī)支承輥系中的軸承孔的直徑為準(zhǔn)59500.14，圓柱度為0.02mm，軸承內(nèi)孔表面的粗糙度控制為1.6，軋機(jī)軸承座軸軸承內(nèi)孔孔壁上下厚度為71.5mm，而左右孔壁厚度為171.5mm，軸承孔至兩側(cè)的圓弧處孔壁的厚度為265mm。此軋機(jī)軸承座軸軸承內(nèi)孔的尺寸精度要求較高，軸承孔壁各處厚度不一，給軋機(jī)軸承座軸的機(jī)械加工帶來了不小的難度。在軋機(jī)軸承座軸的機(jī)械加工過程中工件受到裝夾壓力、切削力以及加工熱變形、刀具磨損等都會對軋機(jī)軸承座軸的加工精度及加工質(zhì)量造成不小的影響。同時(shí)由于其軸承孔壁較薄在吊裝受力不均以及軋機(jī)軸承座加工后的殘余應(yīng)力的影響都會對軋機(jī)軸承座的加工精度造成影響，通過對軋機(jī)軸承座的機(jī)械加工過程建立模型分析，對各影響因素對軋機(jī)軸承座加工所造成的影響進(jìn)行模擬分析，并針對性的采用合理的工藝來消除軋機(jī)軸承座加工中各力對于軸承孔所帶來的變形影響。 

2　軋機(jī)軸承座加工建模分析

軋機(jī)軸承座使用ZG30Mn作為其加工鋼材，此鋼材的彈性模量為200GPa，泊松比為0.3，導(dǎo)熱系數(shù)為250，使用ANSYS系統(tǒng)對軋機(jī)軸承座加工過程中的影響因素進(jìn)行建模并分析各力對加工精度的影響。在軋機(jī)軸承座進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)需要做好對于其的裝夾，工件裝夾時(shí)會對工件施加一定的夾緊力，通過建模分析表明，在其他外界條件一定的情況下，在同一位置施加不同的的夾緊力會對軋機(jī)軸承孔產(chǎn)生不同的影響，其中，當(dāng)夾緊力在250~1200N之間時(shí)，軋機(jī)軸承座軸承孔加工因力所產(chǎn)生的變形較小，整個(gè)變形量可以忽略不計(jì)，其變形量最大僅為3μm，因此，在對軋機(jī)軸承座工件進(jìn)行裝夾時(shí)只要將裝夾力控制在1100N以內(nèi)就可以了。在軋機(jī)軸承座中的軸承孔進(jìn)行切削過程中會產(chǎn)生大量的切削熱，從而使得軋機(jī)軸承孔在切削位置處的溫度要遠(yuǎn)高于其他的位置，使得軋機(jī)軸承座的軸承孔產(chǎn)生一定的熱變形。通過模擬的數(shù)據(jù)表明，軋機(jī)軸承座軸承孔加工過程中所產(chǎn)生的切削熱會對軋機(jī)軸承座的軸承孔精度產(chǎn)生較大的影響，其變形量最大處會產(chǎn)生0.015mm的變形量，這一變形量既有塑形變形也有一定的彈性變形，為降低軋機(jī)軸承座軸承孔車削加工時(shí)切削熱所產(chǎn)生的影響，應(yīng)當(dāng)在軋機(jī)軸承座軸承孔的加工過程中使用冷卻液來對其進(jìn)行降溫處理，精加工時(shí)的加工余量盡量少，避免加工時(shí)工件的溫度升高過快，從而產(chǎn)生較大的變形量。在軋機(jī)軸承座軸承孔的加工制造時(shí)，刀具的切削會對工件產(chǎn)生一定的車削力，這一車削力是動(dòng)態(tài)的，同時(shí)在車削時(shí)其是沿著軸承內(nèi)孔在圓周方向均勻分布的，在加工時(shí)不同的吃刀量會產(chǎn)生不同的車削力，從而使得軸承內(nèi)孔在車削力產(chǎn)生不同的形變，通過模擬、試驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，軋機(jī)軸承座軸承孔車削時(shí)所產(chǎn)生的車削力對軋機(jī)軸承座的制造精度會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，應(yīng)當(dāng)在軋機(jī)軸承座制造加工時(shí)控制加工車削進(jìn)給量，并將軋機(jī)軸承座加工時(shí)的車削力控制在15N以內(nèi)，從而避免軋機(jī)軸承座 在加工工時(shí)產(chǎn)生較大的變形量。 

3　做好軋機(jī)軸承座軸承孔加工時(shí)的變形量的控制

在生產(chǎn)總結(jié)中發(fā)現(xiàn)，軸承孔加工時(shí)其變形是在所難免的，通過上述的模擬分析后發(fā)現(xiàn)，造成軋機(jī)軸承座軸承孔變形的最主要原因就是切削力所造成的，其次是切削時(shí)所產(chǎn)生的溫度所造成的影響。因此，為了提高軋機(jī)軸承座軸承孔的加工質(zhì)量，需要在軋機(jī)軸承座軸承孔加工 的過程中做好對于切削力和溫度的控制，使其在一個(gè)合理的區(qū)間范圍內(nèi)，從而使得軋機(jī)軸承座軸承孔的加工變形能夠在一個(gè)可以接受范圍內(nèi)，避免對軋機(jī)軸承座軸承孔的加工精度造成嚴(yán)重的影響。在軋機(jī)軸承座軸承孔加工時(shí)切削力和溫度在精加工時(shí)受切削三要素的控制，為提高軋機(jī)軸承座軸承孔的加工精度需要從控制切削三要素入手，控制切削時(shí)時(shí)的變形量，同時(shí)，為提高軋機(jī)軸承座軸承孔的加工質(zhì)量在考慮精加工的基礎(chǔ)上還需要充分考慮鑄鋼和粗加工殘余應(yīng)力對軸承孔所產(chǎn)生的影響，為提高軋機(jī)軸承座軸承孔的加工質(zhì)量，需要在原有加工工藝的基礎(chǔ)上對軋機(jī)軸承座軸承孔的加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，按照鑄鋼-退火- 粗加工-正火-半精加工-回火-軋機(jī)軸承座軸承孔留余量精加工等的加工順序?qū)垯C(jī)軸承座進(jìn)行加工。

在對軋機(jī)軸承座進(jìn)行精密加工時(shí)，需要按照先兩側(cè)滑鈑后兩端面螺紋孔最后加工軋機(jī)軸承座軸承孔的順序進(jìn)行軋機(jī)軸承座的加工，這是軋機(jī)軸承座加工的關(guān)鍵點(diǎn)也是要點(diǎn)，做好對于各部分的尺寸控制需要注意以下幾點(diǎn)：在對滑板面進(jìn)行加工時(shí)，首先使用數(shù)控機(jī)床確定工件內(nèi)孔的中心位置，將中心設(shè)置為工作坐標(biāo)零點(diǎn)，而后使用銑刀在兩側(cè)滑板面刻出需要加工的位置，待工作臺旋轉(zhuǎn)90°后在使用盤刀加工另一側(cè)的滑板面，待到加工到刻線位置后在加工另一面，在軸承內(nèi)孔位置的控制上，首線應(yīng)當(dāng)找出滑板面的中心，找出了中心就找到了孔的中心位置，而后使用鏜刀進(jìn)行軸承孔的加工，確保軸承孔的同心度。軋機(jī)軸承座是軋機(jī)中的重點(diǎn)也是加工的難點(diǎn)，在分析影響軋機(jī)軸承座軸承孔加工變形原因的基礎(chǔ)上對如何做好軋機(jī)軸承座的加工進(jìn)行了分析闡述。

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來源：民營科技

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