CN117444722A - 一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺 - Google Patents
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Abstract
一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，包括砂轮修磨和轧辊磨削，通过选择包括砂轮线速度、修磨速度、修磨量、和修整次数的砂轮修磨工艺参数，以及包括砂轮线速度、工件转速、磨削速度、吃刀量和磨削量的轧辊磨削工艺参数来进行砂轮修磨和轧辊磨削。本发明中磨削的轧辊用于高端引线框架材料轧制，成品带材表面无轧制形成的砂粒印缺陷，带材成材率由35%提升到55%左右，不仅满足了高端IC类产品额要求，而且提高了成品率为企业创造了巨大的经济价值，具有良好的推广价值。
Description
技术领域
本发明属于涉及有色金属压延加工领域，具体涉及一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺。
背景技术
随着新一代电子信息产业的不断发展，用于高端引线框架材料的铜合金带材表面要求越来越高，其表面要求40倍工具显微镜下观察无缺陷。成品轧制作为框架材料生产过程中表面控制的关键工序，其中成品轧制所需的轧辊表面质量对轧制后的带材质量起着直接的影响；而砂轮磨削作为控制轧辊表面质量的直接过程，需要对磨削轧辊的磨削工艺以及砂轮进行整体的技术改进。
其中成品轧制时精轧机所使用的轧辊要求粗糙度Ra＜0.08，并且轧辊表面不能损伤，这样才能保证轧制后带材的表面符合高端引线框架材料的要求。
砂轮在磨削工件的过程中，由于砂轮结构的因素，砂轮表面松动的磨粒在砂轮与工件之间滚动易对工件表面造成划伤，形貌为水滴状的线形，因为这种线形缺陷是由砂轮砂粒脱落产生的，称为砂粒印。以目前的砂轮结构来说，砂粒印在工件磨削过程中是一种普遍的现象。
目前使用的GC150M砂轮磨削的工作辊，表面粗糙度偏高，并且磨削的轧辊表面砂粒印较多，轧制后的带材表面出现较多周期条状鼓包缺陷。不满足客户的使用要求，因此需要研究使用新型的砂轮以及试验新的磨削工艺，以满足磨辊要求。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提供一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，采用特定的砂轮、并合理的适配砂轮修磨工艺、研究合适的轧辊磨削工艺，可以有效的解决磨辊表面砂粒印缺陷。本发明采用的技术方案为：
一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，包括砂轮修磨和轧辊磨削，所述砂轮修磨与所述轧辊磨削过程均采用磨削液作为冷却剂与润滑剂，砂轮磨削轧辊时通过三个高压喷嘴，喷到磨削位置，喷嘴在砂轮转动进口端；
轧辊磨削过程分粗磨、半精磨、精磨三个阶段，其中粗磨4道，半精磨4道，精磨2道，上述均采用两侧进刀的方式；
砂轮修磨工艺：
砂轮线速度V1：取值为25-30m/s；
修磨速度Vj：金刚石修整笔修磨砂轮时沿砂轮的轴向移动速度，
取值＜0.15m/min；
修磨量r：砂轮修磨时，砂轮的去除量，粗磨修磨量每次为0.015mm-0.02mm，精磨修磨量每次为0.01-0.015mm；
修整次数n：一次砂轮修整进行3-5道修磨，粗修2-3次和精修1-2次，采用砂轮两侧进刀；
轧辊磨削工艺：
砂轮线速度V2：取值与砂轮修磨时线速度相同；
工件转速ω：在磨削工件时，工件两端固定在磨床顶尖装夹上转动，取值为45-50rpm/min；粗磨时，工件转速偏小，越接近磨削完成，工件转速越小；
磨削速度Vg：粗磨时，工件磨削速度＜1m/min；半精磨、精磨时工件磨削速度为0.3-0.4m/min；
吃刀量a：取值范围为2-3μm，砂轮粗磨时，吃刀量较大，砂轮精磨时，吃刀量较小；
磨削量∆r：轧辊磨削时，工件磨削去除量，表示外径的变化量。
进一步优化，所述砂轮采用型号为3C 400FV50的砂轮，该砂轮不含气孔，砂轮目数为400M。
进一步优化，所述的砂轮线速度V1、V2为砂轮修磨、磨削工件时砂轮的旋转速度。
进一步优化，所述的磨削速度Vg为砂轮磨削轧辊时，工件的轴向移动速度。
进一步优化，所述的吃刀量a为设定的待加工面与已加工面之间的距离。
进一步优化，所述的修磨量r为砂轮完成一次修磨，砂轮外径的变化量，修磨量为0.04-0.06mm。
进一步优化，所述的磨削量∆r在工件完成一次磨削时轧辊外径的变化量，总磨削量在0.01-0.013mm。
进一步优化，在磨削一根轧辊后进行一次砂轮修磨，砂轮经过修磨损耗到一定的大小，需要更换新的砂轮。
本发明的有益效果为：通过大量试验得出最佳的轧辊磨削工艺参数，有效解决了传统砂轮磨辊过程中出现的砂粒脱落对研磨工件造成的砂粒印缺陷；合理的砂轮修磨工艺，保证了砂轮磨料的均匀性以及表面平整度，合理的轧辊磨削工艺能够保证砂轮磨削过程砂粒的均匀性脱落，避免不均匀脱落造成的砂粒缺陷；
本发明中磨削的轧辊用于高端引线框架材料轧制，成品带材表面无轧制形成的砂粒印缺陷，带材成材率由35%提升到55%左右，不仅满足了高端IC类产品额要求，而且提高了成品率为企业创造了巨大的经济价值，具有良好的推广价值；同时，也为高端铜带表面质量的进一步研究，提供了方向。
附图说明
图1为带材表面由轧辊砂粒印造成的条状鼓包缺陷40倍形貌照片；
图2为带材表面由轧辊砂粒印造成的条状鼓包缺陷200倍形貌照片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
砂轮修整与磨削工艺验证在磨床型号为肖特FlexGrindS1600数控轧辊外圆磨床。
一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，使用3C 400FV50 砂轮磨削，砂轮不含气孔，砂轮目数为400M，磨削工艺参数包括：
砂轮修磨工艺：
砂轮线速度V1：砂轮修磨时砂轮的主轴转速，取值为25-30m/s；
修磨速度Vj：金刚石修整笔修磨砂轮时沿砂轮的轴向移动速度，取值＜0.15m/min。
修磨量r：砂轮修磨时，砂轮的去除量，粗磨修磨量每次为0.015mm-0.02mm,精磨修磨量每次为0.01-0.015mm；
修整次数n：一次砂轮修整进行3-5道修磨，粗修2-3次和精修1-2次，采用砂轮两侧进刀。
轧辊磨削工艺：
砂轮线速度V2：砂轮主轴转速即为砂轮线速度，取值与砂轮修磨时线速度相同；
工件转速ω：在磨削工件时，工件两端固定在磨床顶尖装夹上转动，取值为45-50rpm/min；粗磨时，工件转速偏大，越接近磨削完成，工件转速越小；
磨削速度Vg：即砂轮磨削工件时，工件轴向移动速度；粗磨时，工件磨削速度＜1m/min；半精磨、精磨时工件磨削速度为0.3-0.4m/min；
吃刀量a:取值范围为2-3μm，砂轮粗磨时，吃刀量较大，砂轮精磨时，吃刀量较小。
磨削量∆r:轧辊磨削时，工件磨削去除量，表示外径的变化量。
1、本发明采用的3C 400FV50砂轮与旧砂轮 GC150砂轮对比
现有砂轮的制造技术，砂轮材质为绿碳化硅，结构为磨料、添加剂和气孔,砂轮粒度为150M。这种材质和结构优点是磨料锋利，硬度高，脆性较大，磨辊过程能够很好的保证切削能力，但由于磨粒结构特性，砂轮中的磨料容易松动，磨削时脱落造成工件划伤。因此砂轮厂家设计制造了3C新材料无气孔砂轮型号为3C400FV50,新砂轮结构为磨料和添加剂，不含气孔，砂轮粒度400M。
2、砂轮修磨工艺的选择
砂轮磨削过程中，砂轮本身磨损的原因，不断改变砂轮表面的形貌，砂轮的磨削能力下将，磨料的锋利程度降低，需要对砂轮进行修磨以保证砂轮的表面质量与磨削能力，砂轮的磨削性能与轧辊的最终磨削质量有着直接的关系；砂轮的修整主要包括四个工艺参数：砂轮线速度、修磨速度、修磨量、修整次数。砂轮修磨分为两个阶段:粗修和精修，本发明通过试验研究，针对此种砂轮得出最优的修磨工艺。
表1 3C400FV砂轮修整参数
（1）修磨量r1的设计：
修磨砂轮时，修磨量影响砂轮磨粒的受力特征，修磨量较大时，磨粒受力断裂破碎，结合剂脱落，形成尖锐的切削粒刃，适合粗磨加工，修磨量较小时，砂轮磨粒所受破坏轻度较小，产生微观破碎，形成微刃，轮廓精度高，适合精加工。考虑砂轮的磨粒尺寸与砂轮结构因素。总修磨量不变，但是增加了修磨次数。粗磨修磨量为0.015-0.02mm;精磨时修磨量为0.01-0.015mm，砂轮每磨削一根轧辊需要进行一次修磨。
（2）修磨次数选择：
本发明针对一次修磨道次进行了研究，同样的修磨量，多道次修磨会降低磨料的锋利程度，会增加砂轮表面的平整度，因此为保证既瞒住磨削能力，又保证修磨后砂轮的表面质量，研究新砂轮使用4次进行修磨。
（3）修磨量选择：
新旧砂轮修磨工艺的对比研究以及对修磨后的砂轮磨削辊子质量对比。针对不同粒度的砂轮，需要有特定的修磨量，这是因为不同粒度的砂轮，其磨粒的尺寸不同。
用不同砂轮对修磨工艺进行了对比研究，通过轧辊表面质量验证修磨效果。考虑最佳经济性原因，采用最低砂轮速度，最快修磨速度，修磨量如表2所示，修磨后的砂轮磨辊符合要求。
表2 新旧砂轮工艺对比
3、轧辊磨削工艺的研究
在轧辊磨削过程中，磨削参数的设定直接影响磨削工件轧辊的表面质量，一次轧辊磨削分为10道磨削，粗磨4次，半精磨4次，精磨2次。轧辊磨削参数包括：砂轮的线速度、轧辊转速、磨削速度、进给量、金属去除量等参数。
（1）砂轮线速度V2的选择
砂轮线速度是指砂轮磨削工件时的旋转速度；一般粗磨与半粗磨时的线速度取值为30m/s,工件旋转速度偏大；精磨时，为了减弱砂轮的震动产生的磨削震纹，砂轮线速度选用25m/s的速度，工件旋转速度偏小。
（2）工件转速ω的选择
工件转速应根据轧辊直径来选择，轧辊直径大时，工件转速偏小，轧辊直径小时，工件转速偏大，工件转速磨削过程中转动来控制磨削的均匀性，以及调整磨削进程。
（3）磨削速度Vg的选择
磨削速度时砂轮磨削轧辊时，轧辊沿着转动轴方向的移动速度，单位时m/min;磨削速度的设定会对轧辊的磨削效率和表面质量有着直接的影响。
（4）吃刀量a的选择
吃刀量表示为轧辊磨削过程设定的待加工面与已加工面之间的距离，为保证磨削效率与磨削质量，一般上限选择吃刀量。
（5）磨削量∆r的研究
轧辊磨削时，工件磨削去除量，表示外径的变化量，一次磨辊磨削量∆r约为0.01mm.为保证工件的损耗，在保证磨削质量的情况下，选择最低的磨削量。
4.新砂轮工艺磨削工艺验证过程
将3C400FV 砂轮推广应用到高端引线框架材料轧辊的磨削过程中，从而提轧辊磨削的表面质量。要对3C400FV 砂轮的磨削工艺进行工艺验证，验证3C400FV 磨辊质量符合质量要求，磨削后的轧辊轧制带材后满足客户要求。
表3为所要磨辊的基本参数
表3为验证轧辊的基本参数、金刚石规格、砂轮型号已规格尺寸，400目 3C400FV砂轮磨辊工艺在肖特FlexGrindS1600数控轧辊外圆磨床上进行；
按照轧辊作业指导书要求固定轧辊、输入轧辊参数；按照表4工艺参数输入磨削参数，表1工艺输入砂轮修整参数，修整砂轮后，对轧辊进行磨削加工，磨削后的轧辊进行带材轧制。
表4 3C400FV轧辊磨辊参数
轧辊磨削工作过程：首先，修磨砂轮为金刚石，其固定在磨床工件头架上，金刚石为有一个倒角的固定端头，其砂轮修磨时，按照工艺要求砂轮在金刚石上打磨，砂轮修磨完成后可以开始对轧辊进行磨削；
然后进行砂轮磨削，将待磨削的轧辊固定在机床上，并使用工件夹紧卡盘进行固定，根据工艺要求设定砂轮转速，工件转速，磨削速度，吃刀量等，打开冷却液开关，其中冷却液分别由在磨削位置的进刀口与出刀后设置的高压喷射喷出，起冷却与润滑作用，按照规定操作10道次磨削后完成一次轧辊的磨削，完成磨削后检查轧辊表面，并运输到轧机；
最后，成品轧制使用新磨削的辊子进行轧制，轧制完成后取样去油进行表面显微检查，通过剪切发往客户验证。
表5 验证信息
通过对3C400FV砂轮磨辊工艺的验证，验证了轧辊磨削工艺符合设计要求，通过对不同砂轮以及适配工艺对磨削后的轧辊质量以及轧制带材的质量，以及客户反馈结果来看，本发明使引线框架材料成材率大幅度的增加，可以推广铜合金加工行业的轧辊磨削加工中。
以上显示和描述了本发明的主要特征、使用方法、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，包括砂轮修磨和轧辊磨削，所述砂轮修磨与所述轧辊磨削过程均采用磨削液作为冷却剂与润滑剂，砂轮磨削轧辊时通过三个高压喷嘴，喷到磨削位置，喷嘴在砂轮转动进口端；
轧辊磨削过程分粗磨、半精磨、精磨三个阶段，其中粗磨4道，半精磨4道，精磨2道，上述均采用两侧进刀的方式；
砂轮修磨工艺：
砂轮线速度V1：取值为25-30m/s；
修磨速度Vj：金刚石修整笔修磨砂轮时沿砂轮的轴向移动速度，
取值＜0.15m/min；
修磨量r：砂轮修磨时，砂轮的去除量，粗磨修磨量每次为0.015mm-0.02mm，精磨修磨量每次为0.01-0.015mm；
修整次数n：一次砂轮修整进行3-5道修磨，粗修2-3次和精修1-2次，采用砂轮两侧进刀；
轧辊磨削工艺：
砂轮线速度V2：取值与砂轮修磨时线速度相同；
工件转速ω：在磨削工件时，工件两端固定在磨床顶尖装夹上转动，取值为45-50rmp/min；粗磨时，工件转速偏大，越接近磨削完成，工件转速越小；
磨削速度Vg：粗磨时，工件磨削速度＜1m/min；半精磨、精磨时工件磨削速度为0.3-0.4m/min；
吃刀量a：取值范围为2-3μm，砂轮粗磨时，吃刀量较大，砂轮精磨时，吃刀量较小；
磨削量∆r：轧辊磨削时，工件磨削去除量，表示外径的变化量。
2.如权利要求1所述的一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，所述砂轮采用型号为3C 400FV50的砂轮，该砂轮不含气孔，砂轮目数为400M。
3.如权利要求1所述的一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，所述的砂轮线速度V1、V2为砂轮修磨、磨削工件时砂轮的旋转速度。
4.如权利要求1所述的一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，所述的磨削速度Vg为砂轮磨削轧辊时，工件的轴向移动速度。
5.如权利要求1所述的一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，所述的吃刀量a为设定的待加工面与已加工面之间的距离。
6.如权利要求1所述的一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，所述的修磨量r为砂轮完成一次修磨，砂轮外径的变化量，修磨量为0.04-0.06mm。
7.如权利要求1所述的一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，所述的磨削量∆r在工件完成一次磨削时轧辊外径的变化量，总磨削量在0.01-0.013mm。
8.如权利要求1所述的一种改善轧辊表面砂粒印的轧辊磨削工艺，其特征在于，在磨削一根轧辊后进行一次砂轮修磨，砂轮经过修磨损耗到一定的大小，需要更换新的砂轮。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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