连轧机辊筒工艺编制问题浅析

杨旭

（天津扬卡机电设备有限公司，天津 300356）

连轧机辊筒工艺编制问题浅析

杨旭

（天津扬卡机电设备有限公司，天津 300356）

本文以冶金设备连轧机上的辊筒为例，探讨了加工工艺编制过程中需要注意的问题，对辊筒的加工工艺进行了合理的安排，实现了设计和加工的统一。

机械设计；加工工艺；加工路线；辊筒

机械产品开发过程中，设计和加工是相辅相成的两个阶段，在这两个阶段中，可能或多或少的会出现一些问题，从而影响产品的质量和寿命，影响企业的经济效益。本文以冶金设备连轧机上的辊筒为例，探析加工工艺编制过程中需要注意的问题。辊筒主要用于冶金设备的连轧机上，应用广泛。对辊筒的设计要求如下：具有足够的强度和刚度，安装在连轧机的工作部分，对钢板进行轧制，将厚度较大的钢板轧制成小厚度。辊筒为圆柱形的零件，可分为驱动辊和从动辊，其结构主要有钢板、辊筒、轴头这三部分组成。实际生产中，辊筒重量轻，承受载荷大，传动惯量小，其尺寸、形位公差及平衡要求一般都比较高，需要调质、淬火、焊接等多道工序，加工难度较大，因此需要合理规划其加工工艺。

1 基于设计的加工工艺探析

根据辊筒的工作特点及设计要求可知，辊筒属于轴类零件，有多个设计要求都比较高，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等，这些要求都会对加工质量和装配质量产生影响，从而影响到零件的性能和寿命。在编制零件加工工艺之前，需要对零件进行结构工艺性分析。产品结构工艺性分析是指所设计的产品在能够满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性。良好的结构工艺性可以使零件加工容易，生产效率高、劳动量少、材料和能源消耗少。差的结构工艺性不仅浪费材料而且加工困难，甚至无法加工。因此，在保证产品的使用要求的前提下，其结构要能满足机械加工工艺过程的要求。

通过辊筒的结构工艺性分析，可以得到初步的工艺方案。在进行工艺过程编制时，首先要选择加工基准。基准选择的合理与否直接影响加工工艺。在选择加工基准时，要考虑产品的工作情况和设计要求，特别是要合理分析设计基准和定位基准的关系。对于辊筒而言，工件较大但是结构比较简单，将工件放置在工作台上便于装夹，而且由于毛胚是已经成型好的无缝钢管，由设计可知钢板和辊筒本身的尺寸精度和位置精度并不高，这时加工钢板和辊筒按便于装夹原则选作粗基准即可。而对于轴头，由于它的结构较复杂、尺寸精度和位置精度要求较高，加工时以大直径一侧作为粗基准，能够满足阶梯轴的位置精度和尺寸精度要求。

精基准是在精加工过程中采用的定位基准。由于加工过程中需要进行翻面和移位等操作，粗基准和精基准是不相同的。对于精基准而言，要求能定位准确，装夹方便，保证精加工的顺利进行，满足相应的加工质量要求和效率要求。为了保证加工精度，在加工过程中不产生大的变形，就要求所选择的基准面具有较高的强度和刚度性能，同时，为了与设计和装配过程项统一，需要考虑设计基准和装配基准。辊筒是焊接件，在加工之前要先做焊前件，先将各部分做成半成品，再将钢板、辊子和轴头焊接在一起，形成辊筒。加工辊筒时要遵守互为基准原则和基准统一原则，实际加工过程中，加工轴头时以一侧作为精基准加工阶梯轴至成品；加工辊子内圆时可仍选择一侧作为精基准，能够保证辊子的同轴度；加工钢板的内圆和外圆时选择大端作为精基准，既可保证辊筒整体的位置精度也可使装夹简便。

确定好加工基准之后，可以根据设计要求选择相应的加工方法。表面加工方法选择的任务是根据零件表面质量要求，选择一套合理的加工方法，既保证表面质量的加工要求，又兼顾生产率和经济性。根据设计要求，辊筒的加工特征主要为外圆表面和孔，外圆表面的加工方案主要选择车削和磨削，孔的加工主要有钻孔、镗孔、扩孔、铰孔等方式，钻孔的精度太低，后期还要经过半精镗、精镗或者扩、铰的方式达到加工精度要求。对于辊筒表面加工方法的选择如下：（1）辊身外表面的加工精度较高所以先经过粗车、半精车、粗磨、精磨即满足加工精度要求，辊身的内孔粗糙度要求不高只需粗镗后半精镗即可。（2）轴头的表面加工方法都可选择车削，首先经过粗车然后半精车最后精车就可以满足表面加工要求；轴头上的键槽需要用铣削完成，粗铣、半精铣、精铣即可。（3）钢板外圆表面由车削完成，只需粗车后半精车；内孔需要用镗刀完成先粗镗后半精镗；钢板

表1 各种特征经济精度加工方法

2 基于设计的工艺路线确定

制定工艺路线时，首先划分加工阶段。对于辊筒的加工而言，由前述的技术要求分析可知，辊筒要求的尺寸精度、位置精度及形状精度，以及表面粗糙度均不是很高，而且辊筒是轴类零件，主要采用车磨加工，因此辊筒大部分特征的加工都采用了“粗车—半精车”的加工阶段的划分，只有轴头外圆表面、辊身外圆表面等表面粗糙度要求较高的表面采用了“粗车—半精车—精车”的加工阶段划分。

辊筒的工序顺序是根据基准、加工方法和加工阶段来安排的，对于辊筒的加工而言，为了提高加工效率，在实际加工过程中要尽量减少翻身和找正的次数。在实际生产过程中，轴头、钢板、辊身分别是单件加工，每个单件的加工都不需要翻转。钢板只需要平端面，以一端面为基准加工各平面至成品；对于轴头首先需要进行正火处理，放在粗加工之前然后车出两端面，钻中心孔，夹一端顶一端进行加工即可。由于首先需要轴头与钢板配合并焊接，所以对于钢板的孔和轴头的轴需要加工到成品要求，将两个单件配合一起确定出基准后再进行一部分半精加工；辊身的加工也是光出两端面以一侧端面为粗基准进行加工。以上三个单件的加工都是半精加工，需要将三个单件按要求装配在一起并焊接后再进行最后的精加工以及钻孔和铣键槽加工至成品。

在编制机械加工工艺时，机床和刀具的选择也是十分关键的部分。刀具性能对加工效率和生产成本有重要影响。在选择刀具时，要综合产品的材料、加工方法，加工表面质量和加工效率。同时也要考虑刀具的经济型和适用性，保证具有较高的性价比。对于一般的加工而言，标准刀具就能满足要求，对于组合机床和专用机床，可以选择专用刀具。辊筒的加工特征主要是外圆面和孔，上的螺纹孔由钻头和丝锥加工。综上所述，对于辊筒的加工这里选择了车削、磨削、铣削、钻孔这些表面的加工方法，如表1所示。

3 结语

因此刀具主要选择镗刀、车刀、铣刀和钻头。对于直径较小的孔采用钻头加工，螺纹孔用钻头结合丝锥进行加工，可采用高速钢或粉末冶金高速钢钻头和高速钢丝锥在立式钻床或摇臂钻床上进行加工；对于直径较大的以及表面粗糙度有要求的孔，选用镗刀进行加工，镗刀可选择具有微调机构的涂层硬质合金镗刀。对于表面粗糙度要求不高的外圆表面选用车削加工，可选用相应的涂层硬质合金车刀；对于表面粗糙度较高的外圆表面一般选用车削后再磨削，因此需要选用相应的砂轮和磨床，使之满足加工需要，实现设计要求。

本文对辊筒的加工工艺进行了分析，在遵循设计要求的基础上对辊筒加工中的一些基本问题进行了探讨，使设计和加工目标一致，编制了合理的加工工艺。对于机械产品而言，在产品开发过程中，要综合考虑设计、加工和装配等过程中的各种问题。对于不符合设计要求的工艺方案，可在整合企业资源的基础上进行调整和改进。产品设计是一个系统工程，在设计加工及装配过程中，需要对每一个环节进行合理的规划，要对可能出现的问题进行综合考量，协调各类资源，进行科学整合，保证产品的设计和加工合理性，实现产品的经济效益。

[1]张健．机械设计加工中的常见问题分析[J]．科技创业家，2013,21:29．

[2]陈舒．关于机械设计加工中的问题探析[J]．商品与质量，2015,49:257．

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1671-0711（2017）10（上）-0162-02