1 前言

　　隨著現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，軋機(jī)的軋制速度不斷提高，進(jìn)一步提高軋機(jī)的利用率和生產(chǎn)效率，合理編制換輥周期、輥環(huán)修磨制度成為軋鋼生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵。螺紋鋼生產(chǎn)需要在軋輥上的月牙槽軋出凸棱，同時(shí)螺紋鋼的規(guī)格、等級(jí)等信息也必須在軋輥上加工出來(lái)。目前，國(guó)內(nèi)高線生產(chǎn)廠的精軋機(jī)一般采用摩根技術(shù)，精軋成品螺紋輥環(huán)的材質(zhì)為碳化鎢，必須由高精度專用螺紋輥環(huán)銑床加工。宣鋼高速線材生產(chǎn)線上的精軋機(jī)組為整體機(jī)座，由10個(gè)輥組組成，使用碳化鎢基硬質(zhì)合金輥環(huán)，機(jī)修車間承擔(dān)螺紋鋼軋輥月牙槽加工和輥環(huán)使用磨損后的重磨修復(fù)。

2 數(shù)控銑床的選型

　　在進(jìn)行銑床的選型時(shí)，與數(shù)控車床比較，普通車床的缺點(diǎn)是：

　　(1)采用成型刀加工軋槽。手工參照磨刀樣板刃磨刀具，只是一個(gè)模擬的方法，無(wú)法用數(shù)字衡量它準(zhǔn)確程度。

　　(2)由于側(cè)壁斜度不準(zhǔn)確，使得軋輥零位檢查效果不好，影響軋槽的軸向調(diào)整量。如果再加上過(guò)渡圓弧加工不好兩項(xiàng)綜合因素，會(huì)造成局部應(yīng)力集中，增加了生產(chǎn)過(guò)程中斷輥的機(jī)率。

　　(3)輥身光潔度不好。由于車刀接觸面積大，一是容易產(chǎn)生震紋；二是切削刀刃不光滑會(huì)使震紋嚴(yán)重，輥身光潔度不好。這種加工軋輥方法從成型刀的刃磨到上位對(duì)車都十分復(fù)雜，正常的作業(yè)主要依賴經(jīng)驗(yàn)豐富的熟練工人。對(duì)于復(fù)雜的切分軋輥K3和K4孔，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的熟練工人，也難以刃磨出符合樣板的成型刀，軋輥的加工質(zhì)量和效率十分低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。

　　(4)對(duì)于輥環(huán)修磨，普通車床無(wú)法滿足高精度的要求。

　　對(duì)此，宣鋼宣龍高線廠決定增設(shè)2臺(tái)數(shù)控銑床。經(jīng)過(guò)調(diào)研和合理的選型，我們選用了XK9350FA數(shù)控軋輥加工機(jī)床。該機(jī)床可加工高硬度碳化鎢輥環(huán)、高速鋼軋輥、高鎳鉻軋輥的帶肋鋼筋橫肋，其特點(diǎn)是：

　　(1)機(jī)床床身、頭架等為框架結(jié)構(gòu)，剛性高、抗震性好。機(jī)床床身導(dǎo)軌副采用超音頻淬火，精度保持性好。

　　(2)采用高性能的數(shù)控系統(tǒng)，可自動(dòng)切削不同旋向、任意升角的月牙槽，可自動(dòng)作任意等分的分度或空格。XK9350FA型數(shù)控月牙槽軋輥銑床集擺頭結(jié)構(gòu)和飛刀裝置于一身。加工月牙槽和刻圖案融為一體，無(wú)需中間過(guò)程，方便用戶操作。

　　(3)配備日本三菱伺服系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)多種類型的軋輥槽數(shù)學(xué)模型，用戶只需輸入主要數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行宏程序，無(wú)需用戶編程計(jì)算。

　　(4)飛刀結(jié)構(gòu)緊湊、合理、剛性強(qiáng)；機(jī)床防護(hù)、清屑、防油措施到位可靠。擺頭主軸采用電主軸，鎖緊裝置操作方便、可靠。機(jī)床縱向設(shè)計(jì)為高精密型滾珠絲桿傳動(dòng)，傳動(dòng)精確。擺頭裝置采用精密滾動(dòng)圓弧導(dǎo)軌定位支承。

　　(5)使用專用切削刀具，高速切削一切成型，加工出的軋輥質(zhì)量高，可確保生產(chǎn)出的鋼筋達(dá)到ENl3128、GBl4992007標(biāo)準(zhǔn)尺寸、精度要求。飛刀銑削頭、擺動(dòng)銑削頭可根據(jù)軋輥外徑大小各自調(diào)整加工尺寸，能單獨(dú)調(diào)整切削用量?？稍谇邢鬟^(guò)程中換刀后，系統(tǒng)可以由暫停位置繼續(xù)切削，有斷電保護(hù)作用。

　　(6)應(yīng)用了現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)與新型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)的軋輥月牙槽弊端，具有飛刀和擺頭”兩大功能，實(shí)現(xiàn)軋輥軋槽、螺紋輥環(huán)銑槽、任意數(shù)量和位置的跳槽，自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)編程、自動(dòng)刻字，能自動(dòng)加工切削不同旋向、任意升角的月牙槽，可完成帶肋加工。更換刀具后再次切削刀具定位準(zhǔn)確；工作精度高，最小可達(dá)0.001mm，滿足高強(qiáng)度棒線材螺紋大批量生產(chǎn)中軋輥軋槽和輥環(huán)的自行修磨。

3 加工原理

　　XK9350FA型數(shù)控機(jī)床的旋飛切削式原理，機(jī)床的刀桿軸(z軸)與工件回轉(zhuǎn)軸(1，軸)互成900角，刀桿軸軸線置于軋輥孔型中心，刀桿刀頭中心位于工件軸線與刀桿軸垂直的平面。機(jī)床工作時(shí)，刀桿軸(z軸)與軋輥軸(y軸)完成旋轉(zhuǎn)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，以在軋輥孔型內(nèi)切出要求斜角的橫肋槽。機(jī)床在完成主切削運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，刀桿軸作趨向軋輥中心(x軸方向)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直至被加工的軋輥橫肋槽到達(dá)要求深度。結(jié)束軋輥一個(gè)孔型橫肋槽加工后刀桿軸退出，沿軋輥軸向(A軸方向)移動(dòng)，進(jìn)入下一個(gè)孔型的加工。

4 刀具改造

　　刀具是銑削月牙槽的關(guān)鍵部件。根據(jù)月牙槽形狀的要求，銑刀頭必須為指定形狀。從理論上講，其刀尖部位速度為0，因此對(duì)刀具要求很高。為了增加刀頭使用壽命，滿足生產(chǎn)需要，對(duì)刀具進(jìn)行了必要改造。

　　(1)更換銑槽用銑刀刀桿為合金材質(zhì)，并修改銑刀孔開(kāi)槽形狀。原刀桿與刀頭的連接為分體式結(jié)構(gòu)，它們通過(guò)扣連接，過(guò)盈配合容易引起開(kāi)槽處裂紋。經(jīng)分析論證，對(duì)刀具進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)改造，把刀頭焊接在刀桿上面，增加刀頭的使用壽命，由每把刀開(kāi)1個(gè)槽增至開(kāi)4個(gè)槽。

　　(2)螺紋鋼肋的形成與螺紋輥環(huán)肋槽的深淺、角度有直接關(guān)系。螺紋輥環(huán)肋槽原始設(shè)定高度為1.0～1.05 mm。如果單純?cè)黾永吒呖赡軙?huì)直接提高肋的高度，但是孔型到噸位后修磨量會(huì)同時(shí)增大，無(wú)形中增加了成本。因?yàn)槔叩脑龈邥?huì)對(duì)輥環(huán)的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，增加炸輥的機(jī)率。通過(guò)銑刀刀頭的改進(jìn)，對(duì)肋的切人角進(jìn)行了改動(dòng)，由原來(lái)的550減小到49.50。使肋的咬入角增大，有利于肋的形成及脫槽，增加了成品輥環(huán)的軋制噸位。

5應(yīng)用效果

　　目前，宣鋼公司宣龍高線廠實(shí)現(xiàn)了全數(shù)控化軋輥軋槽加工和輥環(huán)修磨。2011年，僅輥環(huán)的外委修復(fù)費(fèi)用為143.2萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)輥環(huán)自行修磨后，每年直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到92．2萬(wàn)元。同時(shí)，螺紋輥環(huán)肋槽切入角改造后，輥環(huán)單槽軋制噸位大幅降低，每日可減少換輥時(shí)間20 min，全年增加經(jīng)濟(jì)效益約102萬(wàn)元。實(shí)踐證明，使用數(shù)控車床加工軋輥優(yōu)勢(shì)明顯，是實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)低成本生產(chǎn)的有效途徑。