摘要：高硼钢的热处理制度为1050℃/0.5h水冷+810℃ /1h油冷；高硼钢冲击韧性不稳定，存在缺口敏感性，其机械性能不能满足技术要求；文章总结和探讨了4％Ni或2％Ni高硼钢及0.5Ni-0.5％Mo高硼钢的机械性能在机床加工中的现状，重点分析和研究了高硼钢轧辊在机床加工技术。
关键词：高硼钢轧；机床加工；数控技术
高硼钢轧辊的切削加工性能差，轧辊车床在车削过程中要选择合理的切削用量，促进高性能轧辊的正常加工。切削用量包含三个方面：切削速度、切削深度、进给量。切削速度在切削用量中是影响辊加工的最重要因素。直接影响机床的震动及寿命、刀具的使用及寿命、轧辊加工精度状况等等。切削速度在实际轧辊加工中表现为主轴转速的选择，过快则影响加工精度及刀具寿命，过慢则影响切削力及加工效率。
1 提高机床系统刚度
轧辊车床系统刚度中有三项直接决定机床的工作能力，分别为机床主轴的回转刚度、托板及刀架系统接触刚度、尾座接触刚度。以CV8463轧辊车床为例说明问题。
1.1 机床主轴回转刚度提升
轧辊车床主轴箱传动链及支撑轴承示意图见图。主轴箱传动链是三级降速，高速I轴及Ⅱ轴传递速度高，齿轮啮合作用力小，采用球轴承支撑结构；Ⅲ轴主动侧齿轮与机床主轴齿轮啮合，传递动力较大，采用双列圆柱滚子轴承，很好地提高了主轴传动源刚性，从而保证主轴箱整个传动链的刚性匹配。从图可知，机床主轴为三支承结构，以前、中轴承为主，D3182140及D3182148为可调整径向间隙高精度双列向心短圆柱滚子轴承，主要承受轧辊加工过程中的径向力。D8244为推力轴承，两套组合安装，主要承受轧辊加工过程中的双向轴向力。为了提高主轴的刚性及回转精度，匹配高硬度轧辊加工时的切削力，主要消除主轴的轴向游隙及径向游隙，对主轴支撑轴承进行有效预紧。主轴径向预紧前、中双列向心短圆柱滚子轴承，轴向预紧双向推力轴承，从而有效提升主轴箱中主轴的回转刚性、加工精度及加工能力。
l 轴承D31821402 轴承D8244 3 轴承D3182148 4 主轴
主轴箱传动链及支撑轴承示意图
1.2 托板及刀架系统接触刚度
CV8463轧辊车床床身导轨为矩形与三角导轨组合结构，相应的与之相配合的大托板导轨为矩形、三角结构。矩形导轨在于提高导轨的接触刚度，三角导轨用于导向，导轨接触精度及镶条调整侧隙决定其接触刚度。普通轧辊车床导轨接触精度在(8-12)点／25 mm2，接触精度为中等精度。为提升托板系统的接触刚度，将接触精度提高到15点／25 mm2以上，并将调整镶条安装在非受力侧，将导轨侧间隙调整到过渡配合状态，这样，其接触刚度将大大提高。刀架与托板的配合导轨是燕尾形的，具有优良的抗倾翻能力，同样将燕尾导轨的接触精度提高到15点／25 mm2以上，并配合镶条间隙的调整功能，将实现刀架系统的刚度提升。
1.3 尾座的刚度
轧辊车床尾座由上下两部分构成，下座支承在床身上，上座装有尾架套筒，用于装配活顶尖用。为了提高尾座的刚度，必须保证上下座自身及与床身良好接触、尾座套筒及顶尖良好接触，同时将活动顶尖改为固定顶尖，能够有效地提高尾座工作刚度。
2 性能及几何参数选择
2.1 刀具性能
刀具性能包括：足够的强度、较高的硬度、良好的耐磨性及高低速切削性能。高强度保障刀具使用过程中刀刃的完整性和稳定性，高硬度保障刀具对于高硼钢轧辊的切削加工性能，耐磨性及高低速性能保证刀具在使用过程中的合理寿命。要实现以上刀具性能，必须选择高性能材质刀具。YD150硬质合金刀具具有高硬度、适中的强韧性、较好的切削性能，在性能参数上适合于高硼钢轧辊孔型的加工。YD150硬质合金密度大、硬度高、抗弯强度好，具有良好的强韧性，非常适合用于加工硬度为75HS的高硼钢轧辊。
2.2 刀具几何参数
刀具几何参数主要是前角γ、后角αt、楔角β。由于高硼钢轧辊具有高硬度性能，刀具的几何参数宜选择大楔角，主要增大承受较大吃刀抗力的能力。前角在0-30，后角3-50。在这样的几何参数内，可有效提高刀具的工作强度，同时具有较好的加工性能。
2.3 刀具的装夹
刀具的装夹可确定刀具在加工过程中的工作角度。在刀具几何参数确定后，在装夹时应保证刀刃实际高度与机床中心高等高，以确保加工前刀具实际几何参数与实际修磨参数吻合。
3 高硼钢轧辊加工切削用量的确定
高硼钢轧辊的切削加工性能差，轧辊车床在车削过程中要选择合理的切削用量，以保证轧辊的正常加工。切削用量包含三个方面：切削速度、切削深度、进给量。
3.1 切削速度的确定
切削速度在切削用量中是影响轧辊加工的最重要因素。它直接影响机床的震动及寿命、刀具的使用及寿命、轧辊加工精度状况等等。切削速度在实际轧辊加工中表现为主轴转速的选择，过快则影响加工精度及刀具寿命，过慢则影响切削力及加工效率。对于Ф370 mmx1578 mm高硼钢轧辊，加工时轧辊车床主轴转速选择(5-6)r／min。此时，轧辊切削面的线速度适中，且加工效能与刀具寿命保持在合理的范围内。
3.2 切削深度的确定
切削深度是影响切削力的决定性因素，同时影响机床的加工精度。粗车轧辊时选择较大的切削深度，数值控制在3mm-3.5 mm，以大切削深度提高加工效率。精加工轧辊时重点因素为加工精度，数值控制在0.2 mm-0.5 mm，以达到轧辊孔型标示的形状及位置误差。
3.3 进给量的确定
进给量主要影响加工效率及加工表面质量，对切削力有一定的影响。进给量过大，加工效率高，但表面质量差；进给量小，加工效率低，但表面质量好。根据刀具的性能及轧辊孔型要求的精度范围，选择进给量在0.2 mm-0.3 mm之间，平衡轧辊加工效率及表面质量之间的关系。
4 结语
经过调整机床刚度、选择正确的刀具材料、确定科学的刀具角度、采用合理的切削用量、正确装夹孔型车刀刀体，利用普通轧辊机床加工高硼钢轧辊，轧辊尺寸精度、孔型精度、表面质量均达到了设计要求。
参考文献：
[1]刘红军，吴昌飞，利用普通轧辊机床加工高硼钢轧辊适应性分析及实践[J]，莱钢科技，2010.8
[2]赵登军, 利用普通轧辊机床加工高硼钢轧辊[J],中国重型装备,2011.1
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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