鋼板軋機中軸承座加工變形原因分析及處理

姜虹

（中國第一重型機械股份公司）

摘　要：從軋機軸承座加工時的夾緊力、切削力和軋機軸承座軸承孔內(nèi)外壁溫度對軋機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行分析闡述，并對如何在軋機軸承座加工過程中確定合理的加工技術(shù)參數(shù)提高軋機軸承座精密加工精度進行介紹。

關(guān)鍵詞：軋機軸承座；精密加工；加工變形；方法措施

軋機是鋼鐵生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其中四輥軋機是板帶軋機中的常見型式，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。因軋機工作時間長、強度大，為確保軋機的工作效率需要定期對軸承、軸承座、輥系進行重磨裝配，且確保其使用能力。為提高軋機的工作效率，確保軋機能夠正常工作，需要備幾套輥系作為備件。某鋼廠采用國外引進的軋制設(shè)備，其核心軸承座由國外公司設(shè)計并提供，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸承孔加工精度要求高，同時其壁厚差很大加工時所引起的熱變形對于加工質(zhì) 量有著非常嚴重的影響。將在分析軋機軸承座軸孔加工過程中引起軸承孔變形的因素的基礎(chǔ)上做好對于軋機軸承座加工工藝的改進，確保軋機軸承座的機械加工質(zhì)量。 

1　引起軋機軸承座軸承孔講過變形的原因分析

軋機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4E60627工作輥軸座位為例對如何做好軋機軸承座的機械加工進行分析闡述。軋機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，給軋機軸承座軸的機械加工帶來了不小的難度。在軋機軸承座軸的機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軸承座軸的加工精度及加工質(zhì)量造成不小的影響。同時由于其軸承孔壁較薄在吊裝受力不均以及軋機軸承座加工后的殘余應(yīng)力的影響都會對軋機軸承座的加工精度造成影響，通過對軋機軸承座的機械加工過程建立模型分析，對各影響因素對軋機軸承座加工所造成的影響進行模擬分析，并針對性的采用合理的工藝來消除軋機軸承座加工中各力對于軸承孔所帶來的變形影響。 

2　軋機軸承座加工建模分析

軋機軸承座使用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)對軋機軸承座加工過程中的影響因素進行建模并分析各力對加工精度的影響。在軋機軸承座進行機械加工時需要做好對于其的裝夾，工件裝夾時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軸承孔產(chǎn)生不同的影響，其中，當(dāng)夾緊力在250~1200N之間時，軋機軸承座軸承孔加工因力所產(chǎn)生的變形較小，整個變形量可以忽略不計，其變形量最大僅為3μm，因此，在對軋機軸承座工件進行裝夾時只要將裝夾力控制在1100N以內(nèi)就可以了。在軋機軸承座中的軸承孔進行切削過程中會產(chǎn)生大量的切削熱，從而使得軋機軸承孔在切削位置處的溫度要遠高于其他的位置，使得軋機軸承座的軸承孔產(chǎn)生一定的熱變形。通過模擬的數(shù)據(jù)表明，軋機軸承座軸承孔加工過程中所產(chǎn)生的切削熱會對軋機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，為降低軋機軸承座軸承孔車削加工時切削熱所產(chǎn)生的影響，應(yīng)當(dāng)在軋機軸承座軸承孔的加工過程中使用冷卻液來對其進行降溫處理，精加工時的加工余量盡量少，避免加工時工件的溫度升高過快，從而產(chǎn)生較大的變形量。在軋機軸承座軸承孔的加工制造時，刀具的切削會對工件產(chǎn)生一定的車削力，這一車削力是動態(tài)的，同時在車削時其是沿著軸承內(nèi)孔在圓周方向均勻分布的，在加工時不同的吃刀量會產(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、試驗的數(shù)據(jù)表明，軋機軸承座軸承孔車削時所產(chǎn)生的車削力對軋機軸承座的制造精度會產(chǎn)生嚴重的影響，應(yīng)當(dāng)在軋機軸承座制造加工時控制加工車削進給量，并將軋機軸承座加工時的車削力控制在15N以內(nèi)，從而避免軋機軸承座 在加工工時產(chǎn)生較大的變形量。 

3　做好軋機軸承座軸承孔加工時的變形量的控制

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，其次是切削時所產(chǎn)生的溫度所造成的影響。因此，為了提高軋機軸承座軸承孔的加工質(zhì)量，需要在軋機軸承座軸承孔加工 的過程中做好對于切削力和溫度的控制，使其在一個合理的區(qū)間范圍內(nèi)，從而使得軋機軸承座軸承孔的加工變形能夠在一個可以接受范圍內(nèi)，避免對軋機軸承座軸承孔的加工精度造成嚴重的影響。在軋機軸承座軸承孔加工時切削力和溫度在精加工時受切削三要素的控制，為提高軋機軸承座軸承孔的加工精度需要從控制切削三要素入手，控制切削時時的變形量，同時，為提高軋機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)上對軋機軸承座軸承孔的加工工藝進行改進，按照鑄鋼-退火- 粗加工-正火-半精加工-回火-軋機軸承座軸承孔留余量精加工等的加工順序?qū)垯C軸承座進行加工。

在對軋機軸承座進行精密加工時，需要按照先兩側(cè)滑鈑后兩端面螺紋孔最后加工軋機軸承座軸承孔的順序進行軋機軸承座的加工，這是軋機軸承座加工的關(guān)鍵點也是要點，做好對于各部分的尺寸控制需要注意以下幾點：在對滑板面進行加工時，首先使用數(shù)控機床確定工件內(nèi)孔的中心位置，將中心設(shè)置為工作坐標(biāo)零點，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，而后使用鏜刀進行軸承孔的加工，確保軸承孔的同心度。軋機軸承座是軋機中的重點也是加工的難點，在分析影響軋機軸承座軸承孔加工變形原因的基礎(chǔ)上對如何做好軋機軸承座的加工進行了分析闡述。

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來源：民營科技

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