数控技术在轧钢生产中的应用

1 前言

　　随着现代钢铁工业的飞速发展，轧机的轧制速度不断提高，进一步提高轧机的利用率和生产效率，合理编制换辊周期、辊环修磨制度成为轧钢生产的一个关键。螺纹钢生产需要在轧辊上的月牙槽轧出凸棱，同时螺纹钢的规格、等级等信息也必须在轧辊上加工出来。目前，国内高线生产厂的精轧机一般采用摩根技术，精轧成品螺纹辊环的材质为碳化钨，必须由高精度专用螺纹辊环铣床加工。宣钢高速线材生产线上的精轧机组为整体机座，由10个辊组组成，使用碳化钨基硬质合金辊环，机修车间承担螺纹钢轧辊月牙槽加工和辊环使用磨损后的重磨修复。

2 数控铣床的选型

　　在进行铣床的选型时，与数控车床比较，普通车床的缺点是：

　　(1)采用成型刀加工轧槽。手工参照磨刀样板刃磨刀具，只是一个模拟的方法，无法用数字衡量它准确程度。

　　(2)由于侧壁斜度不准确，使得轧辊零位检查效果不好，影响轧槽的轴向调整量。如果再加上过渡圆弧加工不好两项综合因素，会造成局部应力集中，增加了生产过程中断辊的机率。

　　(3)辊身光洁度不好。由于车刀接触面积大，一是容易产生震纹；二是切削刀刃不光滑会使震纹严重，辊身光洁度不好。这种加工轧辊方法从成型刀的刃磨到上位对车都十分复杂，正常的作业主要依赖经验丰富的熟练工人。对于复杂的切分轧辊K3和K4孔，即使是经验丰富的熟练工人，也难以刃磨出符合样板的成型刀，轧辊的加工质量和效率十分低、劳动强度大。

　　(4)对于辊环修磨，普通车床无法满足高精度的要求。

　　对此，宣钢宣龙高线厂决定增设2台数控铣床。经过调研和合理的选型，我们选用了XK9350FA数控轧辊加工机床。该机床可加工高硬度碳化钨辊环、高速钢轧辊、高镍铬轧辊的带肋钢筋横肋，其特点是：

　　(1)机床床身、头架等为框架结构，刚性高、抗震性好。机床床身导轨副采用超音频淬火，精度保持性好。

　　(2)采用高性能的数控系统，可自动切削不同旋向、任意升角的月牙槽，可自动作任意等分的分度或空格。XK9350FA型数控月牙槽轧辊铣床集摆头结构和飞刀装置于一身。加工月牙槽和刻图案融为一体，无需中间过程，方便用户操作。

　　(3)配备日本三菱伺服系统，系统内存储多种类型的轧辊槽数学模型，用户只需输入主要数据，系统将自动执行宏程序，无需用户编程计算。

　　(4)飞刀结构紧凑、合理、刚性强；机床防护、清屑、防油措施到位可靠。摆头主轴采用电主轴，锁紧装置操作方便、可靠。机床纵向设计为高精密型滚珠丝杆传动，传动精确。摆头装置采用精密滚动圆弧导轨定位支承。

　　(5)使用专用切削刀具，高速切削一切成型，加工出的轧辊质量高，可确保生产出的钢筋达到ENl3128、GBl499—2007标准尺寸、精度要求。飞刀铣削头、摆动铣削头可根据轧辊外径大小各自调整加工尺寸，能单独调整切削用量。可在切削过程中换刀后，系统可以由暂停位置继续切削，有断电保护作用。

　　(6)应用了现代数字控制技术与新型传动结构，克服了传统的轧辊月牙槽弊端，具有“飞刀”和“摆头”两大功能，实现轧辊轧槽、螺纹辊环铣槽、任意数量和位置的跳槽，自动对刀、自动编程、自动刻字，能自动加工切削不同旋向、任意升角的月牙槽，可完成带肋加工。更换刀具后再次切削刀具定位准确；工作精度高，最小可达0.001mm，满足高强度棒线材螺纹大批量生产中轧辊轧槽和辊环的自行修磨。

3 加工原理

　　XK9350FA型数控机床的旋飞切削式原理见图1，机床的刀杆轴(z轴)与工件回转轴(1，轴)互成900角，刀杆轴轴线置于轧辊孔型中心，刀杆刀头中心位于工件轴线与刀杆轴垂直的平面。机床工作时，刀杆轴(z轴)与轧辊轴(y轴)完成旋转插补运动，以在轧辊孔型内切出要求斜角的横肋槽。机床在完成主切削运动的同时，刀杆轴作趋向轧辊中心(x轴方向)的进给运动，直至被加工的轧辊横肋槽到达要求深度。结束轧辊一个孔型横肋槽加工后刀杆轴退出，沿轧辊轴向(A轴方向)移动，进入下一个孔型的加工。

图1旋飞(飞刀)切削式原理