钢板轧机中轴承座加工变形原因分析及处理

姜虹

（中国第一重型机械股份公司）

摘　要：从轧机轴承座加工时的夹紧力、切削力和轧机轴承座轴承孔内外壁温度对轧机轴承座的加工精度出发对其所造成的轴承孔加工变形的原因及变形量进行分析阐述，并对如何在轧机轴承座加工过程中确定合理的加工技术参数提高轧机轴承座精密加工精度进行介绍。

关键词：轧机轴承座；精密加工；加工变形；方法措施

轧机是钢铁生产中的重要设备，其中四辊轧机是板带轧机中的常见型式，其主要由一对轧制工作辊、一对支撑辊以及辊轴的轴承座、轴承等部件组成。因轧机工作时间长、强度大，为确保轧机的工作效率需要定期对轴承、轴承座、辊系进行重磨装配，且确保其使用能力。为提高轧机的工作效率，确保轧机能够正常工作，需要备几套辊系作为备件。某钢厂采用国外引进的轧制设备，其核心轴承座由国外公司设计并提供，其结构复杂、轴承孔加工精度要求高，同时其壁厚差很大加工时所引起的热变形对于加工质 量有着非常严重的影响。将在分析轧机轴承座轴孔加工过程中引起轴承孔变形的因素的基础上做好对于轧机轴承座加工工艺的改进，确保轧机轴承座的机械加工质量。 

1　引起轧机轴承座轴承孔讲过变形的原因分析

轧机中的工作辊和支撑辊轴承座的加工技术要求相差无几，下文将主要以精轧机4E60627工作辊轴座位为例对如何做好轧机轴承座的机械加工进行分析阐述。轧机支承辊系中的轴承孔的直径为准59500.14，圆柱度为0.02mm，轴承内孔表面的粗糙度控制为1.6，轧机轴承座轴轴承内孔孔壁上下厚度为71.5mm，而左右孔壁厚度为171.5mm，轴承孔至两侧的圆弧处孔壁的厚度为265mm。此轧机轴承座轴轴承内孔的尺寸精度要求较高，轴承孔壁各处厚度不一，给轧机轴承座轴的机械加工带来了不小的难度。在轧机轴承座轴的机械加工过程中工件受到装夹压力、切削力以及加工热变形、刀具磨损等都会对轧机轴承座轴的加工精度及加工质量造成不小的影响。同时由于其轴承孔壁较薄在吊装受力不均以及轧机轴承座加工后的残余应力的影响都会对轧机轴承座的加工精度造成影响，通过对轧机轴承座的机械加工过程建立模型分析，对各影响因素对轧机轴承座加工所造成的影响进行模拟分析，并针对性的采用合理的工艺来消除轧机轴承座加工中各力对于轴承孔所带来的变形影响。 

2　轧机轴承座加工建模分析

轧机轴承座使用ZG30Mn作为其加工钢材，此钢材的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，导热系数为250，使用ANSYS系统对轧机轴承座加工过程中的影响因素进行建模并分析各力对加工精度的影响。在轧机轴承座进行机械加工时需要做好对于其的装夹，工件装夹时会对工件施加一定的夹紧力，通过建模分析表明，在其他外界条件一定的情况下，在同一位置施加不同的的夹紧力会对轧机轴承孔产生不同的影响，其中，当夹紧力在250~1200N之间时，轧机轴承座轴承孔加工因力所产生的变形较小，整个变形量可以忽略不计，其变形量最大仅为3μm，因此，在对轧机轴承座工件进行装夹时只要将装夹力控制在1100N以内就可以了。在轧机轴承座中的轴承孔进行切削过程中会产生大量的切削热，从而使得轧机轴承孔在切削位置处的温度要远高于其他的位置，使得轧机轴承座的轴承孔产生一定的热变形。通过模拟的数据表明，轧机轴承座轴承孔加工过程中所产生的切削热会对轧机轴承座的轴承孔精度产生较大的影响，其变形量最大处会产生0.015mm的变形量，这一变形量既有塑形变形也有一定的弹性变形，为降低轧机轴承座轴承孔车削加工时切削热所产生的影响，应当在轧机轴承座轴承孔的加工过程中使用冷却液来对其进行降温处理，精加工时的加工余量尽量少，避免加工时工件的温度升高过快，从而产生较大的变形量。在轧机轴承座轴承孔的加工制造时，刀具的切削会对工件产生一定的车削力，这一车削力是动态的，同时在车削时其是沿着轴承内孔在圆周方向均匀分布的，在加工时不同的吃刀量会产生不同的车削力，从而使得轴承内孔在车削力产生不同的形变，通过模拟、试验的数据表明，轧机轴承座轴承孔车削时所产生的车削力对轧机轴承座的制造精度会产生严重的影响，应当在轧机轴承座制造加工时控制加工车削进给量，并将轧机轴承座加工时的车削力控制在15N以内，从而避免轧机轴承座 在加工工时产生较大的变形量。 

3　做好轧机轴承座轴承孔加工时的变形量的控制

在生产总结中发现，轴承孔加工时其变形是在所难免的，通过上述的模拟分析后发现，造成轧机轴承座轴承孔变形的最主要原因就是切削力所造成的，其次是切削时所产生的温度所造成的影响。因此，为了提高轧机轴承座轴承孔的加工质量，需要在轧机轴承座轴承孔加工 的过程中做好对于切削力和温度的控制，使其在一个合理的区间范围内，从而使得轧机轴承座轴承孔的加工变形能够在一个可以接受范围内，避免对轧机轴承座轴承孔的加工精度造成严重的影响。在轧机轴承座轴承孔加工时切削力和温度在精加工时受切削三要素的控制，为提高轧机轴承座轴承孔的加工精度需要从控制切削三要素入手，控制切削时时的变形量，同时，为提高轧机轴承座轴承孔的加工质量在考虑精加工的基础上还需要充分考虑铸钢和粗加工残余应力对轴承孔所产生的影响，为提高轧机轴承座轴承孔的加工质量，需要在原有加工工艺的基础上对轧机轴承座轴承孔的加工工艺进行改进，按照铸钢-退火- 粗加工-正火-半精加工-回火-轧机轴承座轴承孔留余量精加工等的加工顺序对轧机轴承座进行加工。

在对轧机轴承座进行精密加工时，需要按照先两侧滑钣后两端面螺纹孔最后加工轧机轴承座轴承孔的顺序进行轧机轴承座的加工，这是轧机轴承座加工的关键点也是要点，做好对于各部分的尺寸控制需要注意以下几点：在对滑板面进行加工时，首先使用数控机床确定工件内孔的中心位置，将中心设置为工作坐标零点，而后使用铣刀在两侧滑板面刻出需要加工的位置，待工作台旋转90°后在使用盘刀加工另一侧的滑板面，待到加工到刻线位置后在加工另一面，在轴承内孔位置的控制上，首线应当找出滑板面的中心，找出了中心就找到了孔的中心位置，而后使用镗刀进行轴承孔的加工，确保轴承孔的同心度。轧机轴承座是轧机中的重点也是加工的难点，在分析影响轧机轴承座轴承孔加工变形原因的基础上对如何做好轧机轴承座的加工进行了分析阐述。

【参考文献】

[1]张思成，等.有限元在热轧机工作辊轴承座热特性分析中的应 用[J].甘肃科技，2006（6）：142.

[2]赵友金，等.热轧精轧机轴承座热处理工艺的研究[J].武汉交通 科技大学学报.2000（5）：85.

[3]王辉.三辊轧机改造中轴承座强度的有限元分析[J].轴承，2002 （9）：21.

来源：民营科技

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