劉世彬 李玖剛

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川618000)

近幾十年來，人們不斷認(rèn)識到，軋鋼車間的自動化和機械化遠(yuǎn)沒有完結(jié)，而且勞動強度很大的精整工序還需要繼續(xù)進行機械化和自動化改造。

冷床是熱軋鋼廠生產(chǎn)過程中不可缺少的重要設(shè)備。它的作用是使型材或板坯在冷床上作橫向移動，在移動過程中逐漸冷卻下來，同時要能夠保證型材或板坯在橫移過程中均勻冷卻，不產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)或表面擦傷。

冷床按結(jié)構(gòu)形式的不同，主要有3種：運輸鏈?zhǔn)嚼浯?、輥盤式冷床、步進式冷床。

目前大多采用輥盤式冷床和步進式冷床。我公司與美國SSAB公司簽訂的外貿(mào)合作項目采用了較先進的輥盤式冷床。輥盤式冷床主要用于冷卻、移送厚4 mm～50 mm的鋼板，它是將輥盤及托盤安裝于輥盤軸上，輥盤軸之間采用聯(lián)軸器套連接，各輥盤在冷床上交錯布置，支撐鋼板，減速機直接驅(qū)動輥盤軸帶動輥盤旋轉(zhuǎn)移送鋼板。

圖1 聯(lián)軸器套組合圖Figure 1 Assembly diagram of coupling sleeve

聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

聯(lián)軸器主要用于連接輥盤軸，傳遞動力和扭矩。常用的聯(lián)軸器主要有梅花聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器、鼓形齒聯(lián)軸器、彈性銷聯(lián)軸器等，均屬回轉(zhuǎn)體類零件，不需表淬，易于加工。而該冷床項目所采用的聯(lián)軸器為型腔表淬組合式聯(lián)軸器，屬非回轉(zhuǎn)體類零件，型腔需表淬，其表淬硬度達45～50HRC，型腔較深且根部R小，加工非常困難。

圖2 聯(lián)軸器套Figure 2 Coupling sleeve

1 零件結(jié)構(gòu)特征

聯(lián)軸器套呈長方體盒子，外形長266 mm×寬240 mm×高266 mm，內(nèi)腔長170H11×寬146×深218，屬典型的型腔零件，如圖2所示。

2 加工難點

加工難點如下：

(1)毛坯為實心鍛件，加工余量大，數(shù)量多，制造周期短。

(2)型腔深度較深，深度達218 mm，根部R小，為R6 mm。

(3)型腔需要表淬，硬度45～50HRC，表淬后加工困難。

3 關(guān)鍵工藝性試驗研究

3.1 表淬余量的研究

型腔的表淬與平面或回轉(zhuǎn)體類零件的表淬相比，具有很大的區(qū)別。平面或回轉(zhuǎn)體類零件表淬易于操作，有成熟的工藝參數(shù)，易于達到設(shè)計要求的硬度值，表淬后易于實現(xiàn)切削加工。而型腔的表淬，沒有成熟的工藝可借鑒，零件型腔較小，深度較深，零件根部R導(dǎo)致表淬有效范圍變窄，表淬硬度達不到設(shè)計要求的值，表淬后切削加工困難。

因此，合理的表淬余量，改進表淬工藝及淬火工裝，是保證零件的有效表淬硬度范圍，減少切削加工余量，提高加工效率的重要措施之一。

為此，進行了一系列的表淬工藝性試驗(見表1)。試驗表明，型腔單面留余量0.5 mm進行表淬較為合理，將高頻感應(yīng)淬火工裝的側(cè)邊制作成圓弧R型，淬火操作變得相對較為容易，硬度檢測完全達到圖紙要求的硬度值和有效寬度范圍，表淬后工件變形約0.2 mm～0.41 mm，完全能滿足后續(xù)的加工要求。

3.2 表淬前型腔加工工藝方案

采用普通機床與數(shù)控機床相結(jié)合的工藝方案，普通機床去除大部分加工余量，數(shù)控立式銑床加工170H11×146×218型腔。

普通銑床加工外形六面，用直徑?18 mm的鉆頭在170H11×146 方腔四角預(yù)鉆4個?18 mm、深215 mm的退刀孔，粗銑170H11×146×218型腔，數(shù)控立式銑床加工170H11×146×218型腔，單面留量0.6 mm，表面粗糙度達Ra6.3 μm。

型腔較深，刀具懸伸較長，普通高速鋼刀具顫動大，啃刀嚴(yán)重，尺寸精度、表面光潔度差，無法滿足表淬前的質(zhì)量要求，且加工效率非常低。經(jīng)多次試切削加工，選用L型機夾式硬質(zhì)合金涂層鉆銑刀加工，所加工的型腔表面質(zhì)量、尺寸精度都能達到表淬的工藝要求，加工效率提高近5倍，獲得了滿意的效果。

表1 表淬工藝試驗參數(shù)Table 1 Test parameters of surface quenching process

3.3 表淬后型腔加工工藝方案

以表淬面為基準(zhǔn)找正，找正0.1 mm以內(nèi)，按圖紙要求加工頂面及頂部臺面，170H11×85+0.30及R，133 mm尺寸按133+0.050mm控制，作為組合后孔加工的基準(zhǔn)。

表面淬硬鋼硬度高，加工過程中極易造成刀具早期磨損和破損，從而直接影響零件表面質(zhì)量。

選擇一種合適的加工刀具是保證切削加工順利進行的必要條件。型腔表面淬火硬度45～50HRC，屬表面淬硬鋼，型腔深度218 mm，刀具懸伸長，普通刀具因剛性差，加工顫動明顯，無法進行半精加工和精加工。

因此選用了鏡面銑刀、普通硬質(zhì)合金銑刀和等3種刀具進行加工對比，經(jīng)試切削加工表明，鏡面銑刀所加工的零件質(zhì)量、刀具耐用度、生產(chǎn)效率明顯優(yōu)于普通硬質(zhì)合金銑刀和等其他刀具。

試驗表明，隨著切削速度提高，表面質(zhì)量變好，但當(dāng)切削速度增加到一定值以后，加工表面粗糙度與切削速度變化關(guān)系不大。表面粗糙度值在4 μm～6.5 μm范圍內(nèi)變化，尺寸精度誤差在0.08 mm范圍內(nèi)，形位精度在0.1 mm以內(nèi)。

綜合考慮各種因素，粗、精銑170H11×146×218型腔及底面，分4次加工完成，切削用量按表2。加工時170H11按170.20 mm～170.25 mm控制，表面粗糙度Ra6.3 μm，根部R最后由鉗工拋磨。

選用鏡面銑刀作為半精加工和精加工刀具，刀具規(guī)格為：?32 mm×200 mm和?20 mm×220 mm。

表2 切削用量表Table 2 Cutting parameters list

4 結(jié)論

通過開展表淬腔式聯(lián)軸器套工藝性試驗研究，確立了合理的表淬余量及感應(yīng)淬火工裝優(yōu)化措施，獲得了合理的切削參數(shù)及刀具型號，解決了型腔淬火熱處理及加工的難題，其成果應(yīng)用到生產(chǎn)現(xiàn)場中，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。