CN104607666A - 一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法 - Google Patents

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朱庆华
马旭东
秦斌
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Abstract

本发明公开一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，应用于工件表面硬化处理。用到的设备包括超声波光整设备、带有圆弧形刀具的数控车床，加工步骤包括：将轧辊装卡于车床上，将超声波光整设备连接到车床的刀具上，使刀具的圆弧中心与辊颈表面接触；开启超声波设备和车床，并从辊颈的轴径里侧对刀，轧辊旋转的最大线速度不超过80m/min，纵向走刀量0.25-0.3mm，使吃刀深度达到0.25-0.5mm，调整超声波光整设备的电流值至1.0A～1.3A，走刀方向由轴径里侧向外走；走刀完毕后，关闭超声波光整设备的开关。本发明经超声波处理后的金属表面能够达到更理想的表面粗糙度要求，能够提高辊颈表面的显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性及疲劳强度和疲劳寿命。

Description

一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法
技术领域
本发明涉及一种轧辊辊颈表面硬化工艺，具体为一种轧辊辊颈的超声波硬化工艺。 
背景技术
轧辊的辊颈必须需要达到一定的硬度，因此轧辊的辊颈必须经过一定的处理。目前锻钢冷轧辊辊颈硬度下限一般要求不小于50HSD，这种轧辊的辊颈一般都是采用感应加热方法进行对辊颈进行硬化。但是感应热处理时，所需的能源成本高、废品率高，并且感应热处理时，所使用感应器有可能会出现打火现象使辊颈上产生凹坑、崩边和掉块等问题，还易产生强化裂纹，从而造成产品致废，辊颈经感应热处理硬化工艺强化后的硬度不均匀。并且经高频感应强化后的大部分轧辊辊颈需要进行回火处理，回火时间长，耗能大，回火配炉等待时间不定，影响生产进度。
发明内容
本发明是提供一种新的轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，能够降低辊颈硬化所需的能源成本消耗，提高生产效率，降低废品率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，用到的设备包括超声波光整设备、带有圆弧形刀具的轧辊数控车床，加工步骤包括：
a. 将经过精磨辊颈的轧辊装卡于车床上，将超声波光整设备连接到车床的刀具上，使刀具的圆弧中心与辊颈表面接触，刀具的中心低于辊颈中心2-3mm；
b. 开启超声波设备；
c.启动数控车床，使刀具从辊颈的轴径里侧对刀，使刀具靠近轴径根部；
d. 对好刀具后，轧辊旋转的最大线速度不超过80m/min，纵向走刀量0.25-0.3mm，使吃刀深度达到0.25-0.5mm，调整超声波光整设备的电流值至1.0A～1.3A，走刀方向由轴径里侧向外走；
e.走刀完毕后，将超声波光整设备的电流值调到1A以下，关闭超声波光整设备的开关。
本发明的进一步改进在于：步骤c完成后用胶轮砂布套对刀具压出的飞边及凹沟进行抛光处理，然后使用无纺布轮进行修光，保证轴颈外观一致性。
本发明的进一步改进在于：将经过精磨辊颈的轧辊装卡于车床上时将轧辊辊颈的偏量找正到小于等于0.05mm。
本发明的进一步改进在于：所述步骤d中超声波光整设备的输出频率为30KHz。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明将超声波光整设备引入轧辊辊颈的硬化工艺中，通过将超声波作用于数控车床的刀头上，刀头再作用到轧辊辊颈上。由于金属在常温状态下的冷塑性特点，靠超声波能量对工件进行加工，而不是主要靠压力对辊颈表面进行研磨、强化和微小变形处理，经超声波处理后的辊颈表面达到了更理想的表面粗糙度要求，硬化后表面粗糙度可以达到Ra0.2以下。超声波在金属表面产生了压应力，提高了辊颈表面的显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性及疲劳强度和疲劳寿命。
本发明将超声波光整设备引入轧辊辊颈的硬化工艺中，避免了因为热处理强化产生返修及工废产品的问题。超声波硬化无需热处理强化中的淬火回火步骤，节约了热处理成本。
本发明使用超声波硬化，提高强化工序生产效率，节省了硬化轧辊辊颈的时间，提高了单工序效率。
本发明由于超声波的频率振幅等参数都可调，因此在一定范围内实现了辊颈硬度参数可调的目的。
本发明只需在辊颈硬化工艺中增加一台超声波光整设备即可，且设备操作简单、废品率低、投资少、创造的利润价值高。
本发明相比于热处理硬化工艺大大缩短了锻钢冷辊的热处理时间，降低了生产成本，大幅提高生产效率，并消除了热处理失败造成的废品损失。
本发明无金属去除加工，所以不会造成辊颈尺寸变化，经超声波硬化处理的轧辊辊颈尺寸误差小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1
一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，用到的设备包括超声波光整设备、轧辊数控车床，车床的刀台上安装的刀具的刀刃为圆弧形，超声波光整设备的型号为HKUSM30G，输出频率为30KHz。使用本发明的方法对辊颈尺寸为1000mm的轧辊进行加工时的工艺过程如下：
a.将轧辊装卡于数控车床上，轧辊上车床之前辊颈为精磨状态，然后将轧辊辊颈的偏量找正到小于等于0.05mm，将刀头圆弧半径为R8刀具固定到数控车床刀台上，使R8刀具的圆弧中心与辊颈表面接触，R8刀具中心需低于辊颈的中心线2-3mm；
b.开启超声波设备，可以先开启超声波设备的润滑油系统，然后再开启超声波硬化功能；
c.启动数控车床，将R8刀具从辊颈的轴径里侧对刀，在不干涉的前提下，使刀具尽量靠近轴径根部；
d.对好刀具后，轧辊旋转的最大线速度不超过80m/min，即切削线速度为80m/min，使吃刀深度达到工艺参数要求的0.25-0.5mm，调整超声波光整设备的电流值至1.0A~1.3A，然后开始走刀，走刀方向由轴径里侧向外走，纵向走刀量0.25-0.3mm，即走刀速度为0.25-0.3mm/s；
e.约切削5min之后走刀完毕，将超声波光整设备的电流值调到1A以下，关闭超声波光整设备的开关；
f.步骤e完成后，用胶轮砂布套对刀具压出的飞边及凹沟进行抛光处理，然后使用无纺布轮进行修光，保证轴颈外观一致性。
经上述加工后，轧辊辊颈处的硬度能够到达工艺要求。

Claims (4)

1.一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，用到的设备包括超声波光整设备、带有圆弧形刀具的数控车床，其特征在于加工步骤包括：
a. 将经过精磨辊颈的轧辊装卡于车床上，将超声波光整设备连接到车床的刀具上，使刀具的圆弧中心与辊颈表面接触，刀具的中心低于辊颈中心2-3mm；
b. 开启超声波设备；
c.启动数控车床，使刀具从辊颈的轴径里侧对刀，使刀具靠近轴径根部；
d. 对好刀具后，轧辊旋转的最大线速度不超过80m/min，纵向走刀量0.25-0.3mm，使吃刀深度达到0.25-0.5mm，调整超声波光整设备的电流值至1.0A～1.3A，走刀方向由轴径里侧向外走；
e.走刀完毕后，将超声波光整设备的电流值调到1A以下，关闭超声波光整设备的开关。
2.根据权利要求1所述的一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，其特征在于：步骤e完成后用胶轮砂布套对刀具压出的飞边及凹沟进行抛光处理，然后使用无纺布轮进行修光，保证轴颈外观一致性。
3.根据权利要求1所述的一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，其特征在于：将经过精磨辊颈的轧辊装卡于车床上时将轧辊辊颈的偏量找正到小于等于0.05mm。
4.根据权利要求1所述的一种轧辊辊颈超声波冲击硬化方法，其特征在于：所述步骤d中超声波光整设备的输出频率为30KHz。
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