浅议轧辊磨削对铜带生产的影响

浅议轧辊磨削对铜带生产的影响
孙水珠
【摘要】本文首先阐述了轧辊磨床、磨削工艺对轧辊磨削精度保证的必要性和重
要性,重点探讨了轧辊磨削过程质量缺陷对铜带生产的影响.
【期刊名称】《有色金属加工》
【年(卷),期】2011(040)005
【总页数】2页(P46-47)
【关键词】轧辊磨床;轧辊磨削;铜带生产
【作者】孙水珠
【作者单位】中铝洛阳铜业有限公司,河南洛阳471039
【正文语种】中文
【中图分类】TG333.17
轧辊磨削就是依靠轧辊磨床将新辊或者使用后的轧辊进行在线砂轮磨制辊面的过程。

而当前高精度黄铜带主要用途是电器接插件、连接器和端子，五金装饰用制锁带和铜门带；紫铜带主要用途是装饰用铜塑带，装饰用铜门带，变压器带和电子用散热器带；合金化铜主要用途是电子用框架材料，分立器件和接插件。

铜带生产的减薄必须依靠轧机完成，而良好的轧辊是轧机工作的工具保证，因此轧辊磨削质量的好坏直接影响后续轧制带材质量，严重的质量问题会造成轧制带材报废，特别是高精度铜带材的表面质量更是对轧辊磨削提出了较高的要求。

保证高的磨削质量除了人
的因素以外，好的轧辊磨床是前提保障，因此首先探讨轧辊磨床，其次再讨论磨削过程对产生缺陷的影响。

本文讨论仅限于轧辊磨床相关内容。

1 轧辊磨床
轧辊磨床主要用于有色、黑色板带生产行业，它的磨削机理具有一般大型外圆磨床特点，但其运动又复杂得多，除砂轮与工件(轧辊)作相对回转运动(主运动)外，还
要求砂轮、工件二者作相对纵向运动的同时，作一定的径向相对位移，而且这个径向位移是不同于磨削锥度的复合运动。

因此，它的传动机构比较复杂，机床工作精度要求较高。

同时轧辊磨削精度和表面质量除了依靠精良的轧辊磨床工作精度之外，主要还取决于对特定的加工轧辊选用与之相匹配的砂轮、冷却液和磨削工艺参数。

1.1 磨床精度保证
床身结构：当前无论是国外肖特、赫克力斯高精度轧辊磨床，或是国内传统制造企业险峰机床和新型的华辰机床等，60型以上的高精度磨床床身基本上都采用工件
床身与砂轮床身分离结构，优点就是保证工件的重量与转动不会影响磨削系统，精度稳定，磨架床身和托板床身均用床身刚性好，导向精度高的“V-平”贴塑静压
导轨。

国内铜陵金威铜业购买赫克力斯高精度轧辊磨床、中铝洛阳铜业购买肖特高精度轧辊磨床、中铝华中铜业购买险峰高精度轧辊磨床等都是磨床床身等工装精度保障的证明。

传动结构：无论是托板、磨架、砂轮架以及测量架全部采用传动链短，啮合间隙小，进给灵敏度高，运行平稳的滚动丝杆传动。

操作系统：整体磨床操作系统主要采用西门子840D配置的基础上增加OEM二次开发应用程序，为用户开发出适应各种磨削所需的灵活、方便、宜人的人机控制界面和控制方式，操作非常方便。

整体精度：由于上述硬件保证，使得高精度磨床具备各种轧辊曲线磨削以及满足轧辊工艺技术参数的要求。

当前高精度磨床磨削后的轧辊能够达到圆度0.0015mm、
圆柱度1000：0.0015mm、表面粗糙度Ra0.1μm、辊形误差1000：0.0015mm，完全达到轧制高精度铜带轧辊的工艺技术要求。

整体磨床示意图见图1。

1.2 磨床配件选择
磨床配件主要是指砂轮、磨削液。

要想达到工作需要的轧辊表面光洁度要求，除磨床精度保证之外，最为主要的就是对应轧辊砂轮的选择。

1.2.1 砂轮选择
砂轮的选择对于磨削轧辊质量极为重要，选择砂轮时应考虑磨料、粒度、硬度和结合剂等，以便始终确保轧辊移动(砂轮进给)、磨削时间和砂轮磨损之间关系匹配适当。

图1 高精度磨床床身示意图
⑴ 磨料的选择
磨料的选择要与工件的物理机械性能及其热处理方法有关，取决于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率。

对于淬硬或非淬硬的钢质轧辊选用刚玉砂轮；而冷硬铸铁轧辊、橡胶辊、钢辊则使用碳化硅砂轮。

对不同材质的钢质轧辊还应选择与之相匹配的刚玉砂轮，才能获得较高的磨削精度和表面质量。

淬火钢、高碳钢、高速钢选用白刚玉(WA)砂轮，对铜及铜合金用一般碳钢、合金钢轧辊要采用棕刚玉(A)砂轮，硬质合金轧辊选用人造金刚石(JR)或绿碳化硅(GC)，部分合金钢轧辊也选用铬刚玉(PA)砂轮。

⑵ 粒度的选择
粒度是指磨料颗粒的大小即粗细程度。

粒度的选择主要与工件表面粗糙度、加工精度和磨削效率有关。

在砂轮粒度选择时也应注意，日本、欧洲、美国的砂轮粒度型号相同，但砂粒尺寸的平均直径标准并不一样。

粗磨时选用粗粒度(24～60)砂轮；精磨时选用细粒度(80～120)砂轮；超精磨削时采用150粒度砂轮；超精磨削或镜面磨削时，一般使用微粉(W63～W14)砂轮。

⑶ 硬度的选择
砂轮的硬度是指结合剂粘结磨粒的牢固程度，也是指磨粒在磨削力作用下从砂轮表面上脱落下来的难易程度。

砂轮硬就是磨粒粘的牢，不易脱落；砂轮软就是磨粒粘的不牢，容易脱落。

硬度的选择是衡量砂轮“自脱性”的重要指标，为了确保其“自脱性”应结合工件材料的物理机械性能及热处理的方法来选择。

需要区别的是砂轮的硬度和磨料的硬度不是一个概念。

对于轧铜的合金钢辊，砂轮硬度一般选择L。

磨削辊面越硬，砂轮硬度应当选择越软。

使用过程注意以下几个问题点：
① 如果砂轮磨损太快，说明对应轧辊所选用的砂轮太软，可采取以下改善措施：
> 增加砂轮的线速度；
> 轧辊每转一圈，增加进给量不大于砂轮宽度的3/4；
> 降低轧辊的圆周速度。

如果采取上述措施不能见效，说明砂轮太软，不适用，应选择硬一点的砂轮。

② 如果磨削辊子时，砂轮明显受阻或很脏，钝化砂粒不易脱落，砂轮易粘着磨屑，磨削辊面出现过烧痕，则说明砂轮太硬，可采取以下措施改善：
> 降低砂轮线速度；
> 提高辊子转速。

如果采取上述措施不能见效，说明砂轮太硬，应选择软一点的砂轮。

(4)结合剂的选择
常用的结合剂分有机结合剂和无机结合剂两大类。

无机结合剂最常用的是陶瓷结合剂。

有机结合剂最常用的是树脂结合剂和橡胶结合剂两种。

轧辊辊面除镜面磨削时选用树脂结合剂的砂轮外，其它磨削类型均以采用陶瓷砂轮为好。

1.2.2 轧辊磨削液
轧辊磨削时，由于轧辊材料变形的内摩擦与砂轮和轧辊材料的外摩擦，将产生大量的磨削热，在磨削区内温度处在800℃～1000℃左右。

磨削产生的高温可使轧辊
表面烧伤、产生裂纹。

因此，磨削时的冷却非常重要。

(1)磨削冷却液作用：不但满足磨削过程中的冷却、润滑、清洗和防锈功能，同时要具备无泡沫性、使用寿命长和对皮肤及人体没有伤害的特点。

(2)常用磨削冷却液
> 皂化液：润滑性较好，防锈性差，冷却性能一般，使用周期短；
> 化学磨削冷却液：防锈性、冷却性较好。

一般化学液均含有亚硝酸钠，故有一定危害性，不使用；
> 新型磨削液：目前国内国外不断开发新型的环保的磨削液，无臭味，冷却、清洗性能优异，防锈防蚀效果好，比如国外埃索美孚、BP等公司开发的磨削液。

1.3 轧辊磨削工艺
当前无论国外或者国内的高精度轧辊磨床全部采用数控计算机控制，基本上已经把不同要求的磨削轧辊工艺进行固化和优化成自主知识产权的操作程序，操作者只需要把轧辊辊型及要求、表面光洁度要求输入人机界面，磨床即自动完成，不需要人为干预
(待续)。