Механическая обработка чугунных прокатных валков

Козлов Н.И.

Металлургия, 1980 г.

4. ШЛИФОВАНИЕ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ

Назначение шлифования

Для получения необходимой чистоты поверхности, размерной точности и соосности элементов прокатного валка, которые нельзя получить вальцетокарной обработкой, после вальцетокарной и трефофрезерной операций прокатные валки шлифуют на специальных или на круглошлифовальных станках.

В зависимости от условий эксплуатации валков и конструкций станов при производстве валков шлифовке могут подвергаться шейки, трефы и бочка.

Вальцешлифовальное оборудование

Для шлифования бочек, шеек и трефов валков используют как специальные вальцешлифовальные станки (рис. 26) моделей 3415Ε, 3417В, так и круглошлифовальные станки моделей 3164А, ЗА172Б (см. рис. 27) и др.

Вальцешлифовальные станкл моделей 3415Е и 3417В применяют для шлифования элементов крупногабаритных валков массой соответственно до 20 и 40 т, диаметром до 1000 и 1500 мм и длиной до 4500 и 6000 мм.

В центрах или в люнетах вальцешлифовальных станков можно выполнять шлифование цилиндрических и конических поверхностей, а также бочек листопрокатных валков с вогнутой или выпуклой поверхностями.

Основные рабочие движения станка — вращение шлифовального круга, вращение изделия и перемещение каретки шлифовальной бабки в продольном и поперечном направлениях. Приводами рабочих движений служат электродвигатели постоянного тока с бесступенчатым регулированием оборотов на всех диапазонах. Реверс каретки продольного перемещения в необходимых крайних положениях абразивного круга осуществляется автоматически концевыми электровыключателями при упоре о настраиваемые кулачки.

Перевод станка на шлифование вогнутых или выпуклых бочек валков или на шлифование конических поверхностей с углом образующей конуса до ±6Р и длиной конуса до 500 мм осуществляется специальной настройкой соответствующих механизмов.

Кругло шлифовальные станки моделей 3164А, ЗА172Б применяют для шлифования мелких валков соответственно диаметром шлифования от 40 до 350- 500 мм.

На этих станках можно шлифовать цилиндрические и конические поверхности валков массой до 1500 — 3000 кг с углом образующей конуса соответственно до 3°30' и до 6°.

Ниже описана настройка станков на шлифование вогнутых, выпуклых и конических поверхностей.

Абразивный инструмент и его назначение

Технические требования, предъявляемые к абразивным кругам, обусловлены требованиями эксплуатации. Круги должны противостоять центробежным силам вращения, равномерно изнашиваться по периметру, балансироваться относительно оси вращения и иметь равномерное распределение структурных составляющих по всему объему. Абразивные круги бывают естественные и искусственные.

К естественным относятся круги из наждака (25 -30% А1₂0₃) и из корунда (<95%А1₂0₃). Для естественных кругов характерна низкая твердость, неоднородность по составу и распределению примесей. Зернистость естественных кругов не предусмотрена ГОСТом. Наждачные круги ограниченно применяют для второстепенных шлифовальных работ. Корундовые круги применяют для шлифования шариков в шарикоподшипниковом производстве.

Искусственные абразивные круги подразделяют по материалу зерен, материалу связи, твердости связи, зернистости и структуре. Материалом может быть:

1) электрокорунд нормальный Э (86 — 91% А1₂0₃);

2) электрокорунд белый ЭБ, у которого твердость зерна несколько выше, чем у корунда нормального, но зерно менее прочное;

3) карбид кремния зеленый  КЗ (> 91% SiC). Зерно по твердости уступает лишь карбиду бора и алмазу, менее прочное, чем у электрокорунда, и легко расщепляется под давлением прочной и вязкой стружки, снимаемой шлифованием;

4) карбид кремния черный КЧ {> 95% SiC). Зерно менее твердое, чем у карбида кремния зеленого, но более прочное,

5) монокорунд Μ (> 97% Аl₂O₃). Твердость, прочность и режущая способность зерна выше, чем у электрокорунда. По материалу связки искусственные Круги подразделяют на следующие.

А. Керамические. По водостойкости, огнестойкости и химической стойкости они превосходят все другие.

Круги на керамической связке хорошо сохраняют профиль рабочей поверхности, но чувствительны к ударам и изгибающим нагрузкам. Их применяют для всех видов шлифования, кроме разрезки и прорезки узких пазов, а также для правки кругов и заточки режущего инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Круги на керамической связке допускают скорость шлифования до 30 м/с.

Б. Бакелитовые. Они имеют высокую прочность и упругость. Шлифование кругами на бакелитовой связке сопровождается меньшим теплообразованием. Круги на керамической связке предохраняют от действия щелочных, охлаждающих жидкостей водонепроницаемой краской или пропитывают парафином и силикатом. Такие круги применяют для всех видов шлифования, кроме изготовления узких прорезов и пазов, при скорости шлифования до 50 м/с. Из-за пониженного теплообразования при резании круги на бакелитовой связке широко применяют при шлифовании чугунных прокатных валков.

В. Вулканитовые. Круги на вулканитовой связке имеют весьма плотное строение, более упруги и менее огнестойки, чем круги на бакелитовой связке. Их применяют для отрезных работ и шлифования сложных поверхностей всех видов. В вальцешлифовальной практике кругами на вулканитовой связке не пользуются.

Г. Магнезиальные и силикатные. Круги на магнезиальной и силикатной связках применяют весьма ограниченно.

Твердость абразивного инструмента определяется сопротивляемостью связки вырыванию из нее зерен внешними силами.

Разделение кругов по твердости приведено ниже:

Абразивные круги Обозначения

Мягкие.......................... М1.М2, МЗ

Среднемягкие...................... СМ1,СМ2

Средние.......................... CI, С2

Среднетвердые...................... СП, СТ2, СТЗ

Твердые.......................... ΤΙ, Т2

Весьма твердые..................... ВТ1, ВТ2

Чрезвычайно твердые.................. ЧТ1, ЧТ2

Зернистость кругов определяется величиной зерна в сотых долях миллиметра согласно ГОСТ 3647-71. Ранее согласно ГОСТ 3647-59 зернистость определялась размером зерна, просеянного через определенное количество ячеек, расположенных на одном квадратном дюйме сита.

В связи с тем что используют круги с маркировкой зернистости по различным ГОСТам, ниже приведено их соответствие друг другу. (По ГОСТ 3647—59 — количество зерен на 1 дюйм квадратный; по ГОСТ 3647—71 — размер зерна, мкм) :

ГОСТ   Зернистость

3647-47 10     12      16       20     24     30

3647-71 200    160    125      100    80     63

3647-47 36     46     54       60     70     80

3647-71 50     40     32       25      20     16

Структура абразивных кругов характеризуется относительным количеством зерен в единице объема. Суммарный объем зерен обычно колеблется в пределах 30—40%, остальной объем круга занимают поры и связующий материал.

Выбор кругов по форме, размеру, зернистости, твердости и материалу связки осуществляют в зависимости от конструкции шлифовального оборудования, шлифуемого материала и его твердости, необходимой производительности и чистоты шлифования. Выбор абразивных кругов в зависимости от шлифуемого материала и его состояния для вальце-механического цеха приведен в табл. 13.

При выборе кругов для шлифования определенного вида следует учитывать, что скорости круга и шлифуемой поверхности, глубина резания, продольная подача, материал зерна, зернистость, твердость и материал связки находятся во взаимной зависимости и при их несоответствии могут появляться нежелательные факторы — засаливание (ожелезнение) круга, преждевременное его истирание, низкая производительное.., плохое качество шлифуемой поверхности (ожоги и микротрещины). Последнее особенно нежелательно при шлифовании бочек валков с отбеленным рабочим слоем.

Таблица 13

Выбор материала абразивных кругов в зависимости от шлифуемого материала и его состояния

Охлаждающие жидкости и способы подачи их в зону резания

В качестве охлаждающих жидкостей при шлифовании чугунных прокатных валков применяют растворы жидкого эмульсола и мыльной ₍ воды.

Непрерывный принудительный подвод охлаждающей жидкости осуществляют: двумя способами:

а) непосредственно к зоне контакта абразивного круга со шлифуемой поверхностью в попутном направлении вращения круга;

б) в зону резания через поры круга.

Во втором случае жидкость подается через кольцевую выточку специально изготовленной планшайбы, из которой через ее каналы под действием центробежной силы вращения жидкость поступает в тело абразивного круга. При этом охлаждающая жидкость в виде мелких капель и тумана выделяется по периметру всего круга, проникает во все точки контакта круга со шлифуемой поверхностью и эффективнее снижает нагрев круга и шлифуемой поверхности.