数控轧辊磨床砂轮选型和使用

徐继根

（中煤大屯苏铝铝业有限责任公司，江苏 徐州 221007）

0 前言

选择砂轮有3 个原则。1）粗磨时切削性能好，金属切除率高。2）精磨时砂轮的等高性、微刃性好，磨削发热小。3）使用经济合理。作为一个优秀的数控轧辊技术人员一定要详细了解砂轮的制造和选型，使用过程，掌握砂轮的特性和国内外砂轮的区别对提升操作轧辊磨床的技能尤为重要。

1 砂轮的整形

除了砂轮使用前的静平衡外，在磨削的过程中，砂轮经常会出现切削费力、磨料不能及时脱落、钝化等现象，使磨削的轧辊表面出现烧伤、振纹，严重时会引起机床共振现象，这就需要操作者对砂轮进行重新修整，以保持砂轮的锋利和正确的外形，切除多余的钝化层，保持均匀的等高刃性。必要时，要对砂轮的端面进行修整，如图1 所示。

图1 砂轮端面修整后样式

必须选择合理的修整工艺，一般选择单粒金刚笔，数控磨床上都有专门的修整设备，采用砂轮转速18 m/s，拖板速度200 mm/min，吃刀量每次0.02 mm。来回运行6 次，即可恢复其切削性能，如果拖板速度超过500mm/min，则修整的砂轮痕迹太重，会反印到轧辊表面。会增加磨削次数，影响磨辊效率。如果拖板速度低于100 mm/min，拖板会产生爬行，使修整表面太细，影响正常磨削，所以要根据砂轮的软硬程度，合理经济地选择修整工艺。修整完成后，要加大磨削液的冲洗，去除多余的砂轮颗粒[1]。

2 合理选择砂轮的硬度是关键

选择砂轮硬度时，作为操作工，都会希望砂轮时刻保持锋利、不易钝化、磨削中减少修整次数以及减少加工时间。在精磨时，要求脱落程度小，减少进给补偿量，轧辊硬度和砂轮硬度匹配合理，磨削效率高能一直稳定使用。

选择砂轮硬度时，最重要的是匹配轧辊的硬度、匹配磨床的设备特性、匹配所用的磨削工艺、匹配使用的磨削液以及匹配铝板表面要求。要想保持良好的切削，就是软配硬，硬配软。磨床的主轴精度对砂轮会影响，太硬的砂轮，可以把砂轮速度降低至12m/s～5m/s 后，进行最后的精磨，磨削液的浓度配比要小于3%，浓度高，黏性大容易堵塞砂轮，会引起砂轮偏硬，产生振动。匹配轧辊加工的粗糙度，太软的砂轮会使轧辊表面均匀性不一致。

对于砂轮的选型，一般还要考虑以下6 种情况。

2.1 砂轮与接触面

砂轮与工件接触面积大时，砂轮的硬度应选得低一些，以免轧辊发热过高而影响磨削质量。

2.2 磨铸轧辊要求时

应该选用硬级的砂轮；重负荷磨车削过的铸轧辊时，也应选硬级的砂轮，以免砂轮磨损太快。一般选J 级。

2.3 重型磨床选择

刚性较好的磨床，由于它们在磨削时的振动较小，磨粒不容易被破坏，因此可用硬度较低的砂轮。一般选H 级、G级。

2.4 表面粗糙度要求低

加工表面要求粗糙度值越小，工件尺寸要求越精确时，应选择硬度较低的砂轮，以避免磨削发热过多，工件表层组织变坏。一般选F 级。

2.5 工件表面出现的划痕

工件表面出现的划痕常与砂轮硬度选择不当有关。当砂轮硬度太低时，磨粒容易脱落，由于挤压或摩擦的作用，脱落的磨粒会划伤工件表面，因而此时要适当提高砂轮的硬度。一般选H 级。

2.6 磨削要求切削高时

可以采用如下工艺：砂轮转速为30 m/s，拖板速度为2 500 mm/min，吃刀量每次0.15 mm。轧辊转速25 r/min，快速高效地进行粗加工。

3 砂轮对工件表面质量影响

从磨削性能来看，白刚玉、单晶类砂轮较好。从磨削表面粗糙度来看，砂轮的磨粒越细，则磨削工件表面上的残留面积越小，表面粗糙度越低。从减少拉毛、划伤来看，砂轮不能太软，太软的砂轮磨粒易脱落会产生小划伤。但也不能过分硬、太硬的砂轮磨钝后，磨粒不易脱落会引起工件表面烧伤，因此一般采用H 级砂轮。从结合剂来看，树脂结合剂的弹性好，适用于低粗糙度表面磨削。而陶瓷结合剂脆性大、弹性差，受不了侧面扭曲压力，但它的组织多孔性好，能耐水、耐油及普通酸碱的侵蚀，适用于一般磨削。

笔者认为想要加工出一个高质量的轧辊，轧辊的表面不能有螺旋纹（走刀纹）、振纹、网状线、小划伤（落砂印）、水波纹、斜纹以及色差，而且辊面表面的粗糙度基本均匀一致，且轧辊表面不能非常亮，要求越白越雾越好，要想达到这一要求，机床的各方面精度要达到设备要求，砂轮的选用要和轧辊的硬度等方面匹配，无论切削或抛光，性能都要优良。

优良的磨削工艺，是操作者技能的体现。这几方面是相辅相成，无论哪一方面有问题，则轧辊加工的表面质量就可能达不到理想状态。但这也不是绝对，例如，机床有问题不稳定，也可以通过磨削工艺进行弥补。例如磨削工艺有问题，也可以通过砂轮选用进行弥补。例如，机床非常好，其他因素差一些，也能加工出合格的轧辊，所以良好的机床和优秀的磨工是主要因素，其中砂轮是关键因素，所以砂轮的优劣将直接决定轧辊的表面质量。

4 铝箔辊选型为例

铝箔辊面要求粗糙度一般0.2μm～0.04μm 常用树脂砂轮居多，因为本身轧辊的磨削量非常小，一般小于0.05 mm，只要求辊形，表面质量等几何精度，轧辊硬度肖氏95～105，轧辊直径260 mm，长度1 600 mm～2 200 mm，材质9cr2m，mc3，mc3t 等，要求轧辊韧性，刚性，硬度均匀等，这就对砂轮就有了更进一步的要求。

4.1 砂轮要有一定的切削性能

所谓切削性能是指在磨削过程中，磨削电流表要能反映出来，精确到0.2 A～ 1 A。砂轮如果太软、脱落严重、电流监控不好掌握，那么加工的辊形和粗糙度很难保证均匀一致。如果砂轮太硬，切削电流有了，砂轮不脱落而出现振纹，且表面光洁度较高，即轧辊会发亮，则轧辊表面缺陷就容易看到，而反映到铝箔表面，如果脱落太严重，有时砂轮会掉砂现象，而挤压到轧辊表面，产生小划道、小划痕。所以砂轮的硬度选择要和轧辊的硬度相匹配，既要满足自锐性，又要兼顾切削和划道，并有足够的抛光性能。

4.2 砂轮的材质选配

铝箔加工上倾向于白刚玉居多，也有很多砂轮厂在材质上选用混同磨料，兼顾切削性能。笔者认为选用单晶刚玉材质要远远优于白刚玉。

4.3 砂轮的组织号选用

建议铝箔行业，选7～9 号 ，因为其磨削量较小，磨削负荷也较小，而在板材加工上有时会选用大气孔砂轮，以增大磨削负荷。

在选用铝箔砂轮上，根据粗糙度调配合适粒度的砂轮，例如0.25 μm 的粗糙度选用150 粒度。

0.15 μm～0.2 μm 选180 粒度

0.10 μm～0.15 μm 选220 粒度

0.08 μm～0.07 μm 选280 粒度

0.07 μm～0.05 μm 选320 粒度镜面抛光选500～1 000 粒度

根据加工的铝箔辊面要求，砂轮选型如下：

轧辊材质9cr2m，硬度肖氏（HS）105，轧辊260 mm×1 600 mm，粗糙度要求0.15 μm，选用SA180J9B（单晶刚玉180 粒度，硬度软1 组织号9 号，树脂结合剂）。

粗糙度要求0.08 μm，选用SA280H9B（单晶刚玉280 粒度，硬度软2 组织号9 号，树脂结合剂）。

粗糙度要求0.05 μm，选用WA320J7B（白刚玉320 粒度硬度软1 组织号7 号，树脂结合剂）。

如果轧辊硬度更高一些，则砂轮硬度可以选择到F 级。

4.4 冷轧选用砂轮

铝板材轧制的厚度一般为0.18 mm～0.4 mm，包括装饰板、空调箔、轧花板、蒸发器、电容器、PS 板、铝箔坯料以及易拉罐料等，选择白刚玉、单晶刚玉居多，硬度有J 级、H 级、GH 级、G 级，气孔多以微气孔居多，也有用大气孔的，一般粒度超过120 号时，用微气孔居多，多用陶瓷结合剂，砂轮首先要有切削力，砂轮自锐性要好。根据经验，磨削冷轧工作辊砂轮选用WA120G7V 就可以满足磨削冷轧工作辊的轧制要求。

随着铝加工技术的不断成熟，客户对铝板箔的表面要求也越来越高，对轧辊的磨削要求也越来越严格，除了有均匀的表面粗超度，还需要用强光手电观察轧辊表面无影响铝板面的感官缺陷，对机床和操作技能也需要与时俱进，高质量的磨削，对砂轮制造，选型和使用也有了相应的要求，很多砂轮选型上就需要白刚玉和单晶刚玉进行混料选择，例如某国进口砂轮型号40A120-1H7V6200，不仅具有良好的自锐性，而且加工面广，没有磨削划痕，正常使用不需要修整。经济可靠，在轧辊磨床可推广使用。

5 结语

无论是技术人员或者操作者，能选择适合的砂轮进行磨削，对磨削工艺的提高、磨削效率的提升、磨辊工作压力和机床精度的保持都是至关重要的，这就需要使用者在磨削工作中通过不断总结，不断学习，掌握砂轮的选型，根据磨削要求合理经济的使用，才能最大限度地发挥砂轮的特性，磨削出高质量的轧辊。