百川钢球设备轧辊孔型设计

S 0

a 0r 0

R

d 02/2

d 01/2

图3-3 孔型法向剖面

百川钢球设备轧辊孔型设计

○

1轧辊材料 轴承钢球斜轧轧辊辊形棱角突出，轧制时单位压力大，工作条件相对较差，故轧辊材料选用高温高压工作条件下耐磨损，本轧机拟选用35CrMnSi 或5CrNiMo 。

为避免轧辊与轧件由于相对滑动造成表面粘料并提高轧辊寿命，要求轧辊有较高的表面硬度，通常要求HRC=60~68。对采用5CrNiMo 材料的轧辊，通过轧辊表面软氮化或表面渗碳可达到要求。

○

2热轧钢球及孔型法向剖面尺寸 成品尺寸：575.28181≈"=φ

轧件尺寸：7000.29=∆+φφ 热轧件尺寸：()30=∆+=φφφQ Q K 式中 φ—钢球直径，mm ；

φ∆—加工余量，mm ；

Q φ—热轧钢球直径，mm ；

Q K —热膨胀系数。 ○

3轧辊直径 轧辊直径与孔型螺旋长度是轧辊孔型设计的两个基本参数，其值是否合适，将直接影响成形工艺的稳定性，并对轧件质量、轧辊寿命、机体大小产生显著影响。

轧辊直径主要取决于轧制旋转条件与轧制成形条件，其值可用式3-1确定。

()Q D φ7~5= （3-1）

式中 D —轧辊直径，mm ，取D =180；

○

4孔型螺旋长度 孔型分成成形和精整两个区段，其长度的确定，主要考虑轧件成形及精整的要求、确保轧件质量、简化轧辊加工、提高轧辊寿命等因素。轴承钢球轧辊孔型总长度一般取为1080º~1350º，其成形段通常取360º~630º，精整段孔型长度通常取450º~630º。

对本轧机轧辊，取孔型总长度为1260º，成形段长度630º。 ○

5轧辊长度 孔型螺旋长度确定后，轧辊长度可按式3-2确定。

表3-1 "

811轴承钢球孔型基本参数

项 目 数据 单位 孔型半径

前连接颈直径 后连接颈直径 储料槽半径 成形终了凸棱高度

凸棱起始高度 横进刀量 精整凸棱宽度 孔型基本导程 轧件总体积 15.0 2.20 2.80 3.20 13.60 1.741 7.464 4.398 34.398 14164.2

mm mm mm mm mm mm mm/转 mm mm mm 3

l S L b

∆+︒

=

0360α （3-2）

式中 L —轧辊长度，mm ；

b α—孔型螺旋长度，º

； S 0—孔型螺旋导程，mm ；此处，S 0=34.398。

l ∆—轧辊咬入长度，mm ；通常

取l ∆=20~30，此处取l ∆=20。

将基本数据代入式3-2，计算可得L ≈140。

○

6经验数据的选取 轴承钢球孔型基本参数见表3-1。

○

7凸棱高度变化 任意位置凸棱高度可用式3-3确定，连接颈直径可用式3-4求得。其数

值列于表3-2。

()ααα-⨯︒

+

=起始起始360x

T h h （3-3） 式中 αh —任意孔型螺旋角度处的凸棱高度，mm ；

起始h —起始位置处的凸棱高度，mm ； α—孔型螺旋角度，º

； 起始α—起始位置处的孔型螺旋角度，º； T x —横进刀量，mm ；

()ααh R d -=2 （3-4）

式中 R —孔型半径，mm ；

○

8成形区任意位置凸棱宽度 轴承钢球斜轧孔型成形区凸棱宽度，在参考经验数据选定之后，进行多余金属系数校核、连接颈与凸棱宽度适应性校核，再根据情况进行必要的修正而确定的。其中头一圈凸棱宽度基本不变，以a 1表示，其值可由经验公式3-5确定。

()0145.0~40.0a a = （3-5）

式中 a 0—精整区凸棱宽度，mm 。

孔型封闭之后的270º，凸棱宽度每隔90º，其值可由经验公式3-6确定。

()()()⎪⎩⎪

⎨⎧===04

030292.0~88.078.0~74.055.0~48.0a

a a a a a （3-6） 根据大钢球取下限值，小钢球取上限值的经验确定凸棱宽度。

当各凸棱宽度初步确定之后，用式3-7计算其多余金属系数进行校核。

V V K a

va =

（3-7） 式中 V 0—轧制钢球及其连接颈的体积之和，mm 3；

V a —在任意位置孔型型腔内包含的金属体积，mm 3；

va K —多余金属系数；对于轴承钢球04.1~00.1=va K 为最佳。

在多余金属系数校核过程中，在轧制的前270º，计算的体积是型腔内所包含

的金属体积，而并非实际的金属体积，此时孔型尚未封闭，钢球棒料直径小于孔型直径，钢球尚未成形，胚料同型腔之间存在着较大间隙。在整个轧制过程中，金属的变形过程比较复杂，在孔型封闭前，金属有后滑趋势，因此允许多余金属系数稍大，但不等大于1.08。若多余金属系数过大，可加大凸棱宽度，相应减小凸棱切削量，从而减小多余金属系数。多余金属系数校核值见表3-2。

○

9孔型型腔内其它参数计算 孔型型腔内所包含的金属体积计算、凸棱宽度与连接颈宽度的适应性校核、导程计算公式略，其值或调整值见表3-2。

○

10储料槽半径 储料槽半径用式3-8计算。

3

02

008

3a d r = （3-8） 式中 r 0—储料槽半径，mm ；

d 0—成形终了位置的连接颈直径，mm ；

a 0—成形终了位置的凸棱宽度，mm 。

将表3-2成形终了位置的连接颈直径、凸棱宽度值代入可得，储料槽半径为

2.35mm 。该值通常可取大一些，此处取为

3.2mm 。

（2）轧辊的装卸

考虑到对轧辊与轧辊轴的不同性能要求及材料利用效率，轧辊与轧辊轴采用

分体式结构，两者之间采用平键连接，采用g6H7或h6H7

的间隙配合。轧辊轴采用45

钢。（键的选择）

（3）轴承的选择

斜轧轧辊轴颈较大，斜轧轧辊轴承承受着较大的单位压力，轧辊轴承宜选用