圆盘剪刃磨削在轧辊磨床上的实现

圆盘剪刃磨削在轧辊磨床上的实现

邹明华

（湖南湘潭钢铁有限公司，湖南 湘潭 411101）

摘要：圆盘剪是宽厚板厂剪切线的重要设备之一，在生产过程中剪刃刃口会发生磨损而钝化或崩口现象，因此需要对剪刃刃口进行修磨。本文主要介绍圆盘剪刃刃口磨削在轧辊磨床上的实现，从而减少了专业设备的投入且大幅度的降低了生产成本。

关键词：圆盘剪刃；轧辊磨床；磨削；托架；磨削工装；

前言

宽厚板厂圆盘剪剪刃在长期使用过程中刃口会出现钝化或崩口现象，从而影响带钢的剪切效率和剪切质量。刃口恢复是通过磨削圆盘剪刃外圆，将钝化层或崩口磨削干净，而专业的外圆磨床投入成本高，使用率低。若选择外委出厂的磨削，不但周期长、费用高，而且不利于剪刃的库存及在线管理。

轧辊磨床是宽厚板厂轧制线不可或缺的设备，有磨削轧制线生产所需的各种轧辊。针对轧辊磨床的特性可添加两个磨削支架、万向轴和圆盘剪刃磨削工装等零部件的更换来实现圆盘剪刃的外圆磨削，下面以某宽厚板厂轧辊磨床为例进行探讨。

1．圆盘剪刃和轧辊磨床基本参数

圆盘剪刃    外径：max ø1015mm/min ø915mm   

厚度：80mm    单重:290kg

轧辊磨床    磨床型号 WS1100*11500 CNC

磨削轧辊外径 ø2350mm/min ø915mm

            磨削最长轧辊9600mm

            单重：61000kg

根据以上数据可以确定圆盘剪刃外圆尺寸及重量都是在轧辊磨床外圆磨削范围之内，下面以全自动轧辊磨床WS1100*11500 CNC 为例进行讨论。

2.改造方案的确定和实施

（1）圆盘剪刃磨削工装的设计方案

     圆盘剪在生产过程中会准备比较充足的备用剪刃用于更换，每次上线的剪刃共4片，即4片为一组。在长期的生产使用过程中，随着剪刃的自身磨损和磨削，所有的剪刃尺寸都会发生不同程度的变化，因同组剪刃外径尺寸要求一致，所以在圆盘剪刃需要磨削时只能分组进行磨削，来确保同组剪刃的外径尺寸相同。基于上述因素，磨削工装上只能安装一组剪刃并紧密装配在一起进行磨削，以便更好的保证剪刃外圆尺寸及同心度一致。剪刃的安装和定位可以通过内孔和键槽来实现，工装设计为长轴形，轴的长度需根据轧辊磨床两托架中心间距及传动头架传动轴等因素确定。根据现场实测，两托架中心距1815mm，一组圆盘剪刃长320mm，工装总长根据传动花盘与磨床托架所能移动的极限位置以及所选万向轴来确定。在轴的支撑位置安装轴承和轴承座用于定位轴，如图1所示，长320mm位置用于安装圆盘剪刃，通过键和键槽定位，剪刃内孔与轴之间采用过渡配合方式，便于拆装的同时也不会影响同圆度。在剪刃装配区的侧面通过安装固定压板，将剪刃固定在工装上。

工装上轴承和轴承座的设计和选型，一般而言是一个比较复杂的工作，但相对磨辊间来说却是较为简单的工作。在磨辊间或轧钢区域有各种现有材料，比如辊道和矫直辊上用的轴承座和轴承，从载荷、转速、轴向力、游隙等各方面综合考虑，都能满足工装上轴承和轴承座的要求。

（2）磨削工装托架

   工装托架是用于支撑和定位磨削工装上的轴承座，使工装上的圆盘剪刃与轧辊磨床建立连接。托架安装在轧辊磨床工作辊磨削托架底座上，托架底座具备在磨床导轨上轴向移动的功能，可以用来调节剪刃在磨床导轨上的轴向位置。工装托架需要设有径向调节轴承座位置的装置，当工装上的剪刃与磨床床身中心发生偏差时（工件中心与磨床床身中心产生偏差时，磨削后的工件圆度会变成椭圆形，且尺寸不一致），可以通过托架上的径向调节装置来调整轴承座在托架上的径向位置来保证中心。托架的高度，要保证剪刃修磨工装在托架上的中心与磨床传动花盘中心高度一致，图2为工装托架示意图。

图2 （工装托架）                              图3 （万向联轴器装置）

(3)万向联轴器

   万向联轴器是使两轴不在同一轴线，存在夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。此处万向联轴器作用于传递磨床主传动花盘的运动到工装轴上，从而带动剪刃转动来实现剪刃磨削（如图3，图4所示）。万向联轴器一端是三爪卡盘，用于卡住工装，另一端与磨床传动花盘连接，此端需根据设备的结构，选用合适的联接方式。并在万向联轴器的正下方增设一个三爪卡盘支撑装置，便于拆装联轴器。万向联轴器的选型可参考磨削剪刃时的转速、转矩及两轴相对位移的大小和方向，从而保证两轴严格精确对中。一般情况下，转速在18~22rpm，转矩5~8Nm，转速和转矩与磨削轧辊时的数据对比相对较小，因此选用较普通的万向联轴器就能满足需求。                                             

（4）剪刃修磨砂轮的选择                  

砂轮主要由磨料、结合剂、孔隙组成。轧辊磨床砂轮外形尺寸是固定地，磨辊间磨削轧辊一般需要2~3种不同组织的砂轮，分别用于磨削轧机工作辊和支撑辊。修磨工作辊的砂轮磨料一般为绿碳化硅（GC），修磨支撑辊砂轮的磨料是白刚玉（WA），46目，中软K，陶瓷结合剂V，根据修磨支撑辊砂轮的特性可以用来磨削圆盘剪刃(剪刃材质为H13),在试磨时该砂轮磨削效率高，精磨后剪刃表面粗糙度也能满足技术要求。为了减少现场砂轮的采购品种和降低管理难度，剪刃磨削用砂轮可以与支撑辊磨削砂轮采用相同的砂轮。

(4)剪刃的修磨

1. 剪刃装配

剪刃装配前需先做好两个支架，用于支撑工装，支架高度需略大于剪刃半径。在装配前，需对剪刃的内孔、侧面及工装上的剪刃装配区进行清洗，清洗后用抹布擦试干净并在工装上剪刃装配区的外圆涂抹润滑油，然后将准备好的剪刃分别安装到工装上剪刃装配区域，安装时要注意剪刃键槽与工装上长键的位置。安装完后，用专用压板和螺栓将剪刃固定在工装上。

2. 托架更换

如图4所示，分别把托架、万向联轴器安装到相对应的位置，将装配好剪刃的工装吊装到托架上，用万向联轴器上的三爪卡盘卡住工装轴端部即可。

3. 剪刃轴向位置检测

通过磨床测量装置－B测量臂探头检测工装上4片剪刃中心线与磨床导轨中心偏差值，偏差值控制在0~0.5mm之内，以予减少磨床C－轴的工作量。根据测量后的数据，偏差值可以通过调节工装上轴承座的径向位置来实现。

4. 剪刃磨削程序及辊形编制

磨削程序参数设置包括工件磨削起始点、工件长度、工件转速、砂轮宽度、砂轮转速、托板移动速度、进刀量、对刀点等几个方面。磨削分为粗磨、半精磨、精磨，粗磨阶段砂轮转速35~40m/s，进刀量0.04mm，托板移动速度1300~1500mm/min，工件转速20rpm，半精磨和精磨时进刀量与砂轮转速相应降低，从而保证工件表面粗糙度Ra0.8。磨削辊形编制，磨削剪刃的辊形为圆柱形，但由于存在中心偏差，需将值偏差值输入辊形相对应的设置参数中，通过C－轴工作来消除偏差值，磨削后的剪刃尺寸偏差可以控制在±0.1mm之内，完全可满足剪刃使用的技术要求。

5. 尺寸检测

因剪刃外圆尺寸偏大，若使用较大的外径千分尺测量外径，既不方便又需要人员配合，同时也不便于千分尺的存放和校检。但若使用游标直径尺，既可以满足检测要求（分度值为0.02mm，规格可选用Φ（900~1125）mm），又可降低成本又便于保存。

3 结语

    实践证明，中厚板圆盘剪刃的磨削可以利用轧辊磨床加设专用托架、工装、传动装置等来实现磨削，这样不但提高了磨床的利用率，同时降低了剪刃修磨周期、成本，也解决了库存问题。

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