EZY
中国第二重型机械集团公司标准
EZY/Z154–2013
中厚板轧机机架辊轴承座
加工规范
(报批稿)
2013-XX-XX发布2013-XX-XX实施
中国第二重型机械集团公司发布
前言
机架辊轴承座是粗轧机、中厚板、宽厚板轧机中的关键设备之一。2003年，有优越的性能、复杂的结构、超大和难加工的零部件的“轧机之王”之称的宝钢5M一期工程开始，中厚板、宽厚板轧机中的机架辊轴承座即改为目前的三联孔结构，它在以往中厚板轧机机架辊的结构上做了许多优化改进，使其结构更加紧凑，节省了机架内宝贵的空间。在改进其结构的同时，也给加工带来新的难题。
在现场加工中，工艺方案从最初的镗床精加工逐渐演变为铣、镗床共同完成加工，机床规格上来说，也从φ200镗优化为φ130镗和1.4×4M铣床，加工成本和效率得到极大的改善，本标准就是在现场工艺优化演进的基础上总结出的目前较为科学可行的加工方案。
中厚板轧机机架辊轴承座加工规范
目的和范围
本规范针对中厚板、宽厚板轧机中的机架辊轴承座在现场加工中遇到的各种问题，进行了深入的分析，总结了以往的现场加工经验，建立了较为成熟、详尽的工艺解决方案。
本规范适用于二重自主设计、SMS合作转化设计中的中厚板、宽厚板轧机中的三联孔机架辊轴承座的加工，进行局部微调后也适用于三菱等其他结构两孔和单孔的机架辊轴承座的加工。
功能和结构分析
功能分析
机架辊是安装在机架之间的辊道，它前接机前回转辊道，后接立辊机架辊。坯料在机前回转辊道的作用下传送到机架入口处，由入口处的一组（3根）机架辊道将坯料传递给轧辊，轧辊完成轧制后将初轧后的板坯传给机架出口侧一组（3根）机架辊道，再由机架辊将板坯传给立辊轧机轧制板宽后传送给机后回转辊道。由于坯料无法一次轧制成型，必需多次在机前回转辊道和机后回转辊道之间往复轧制直至成型，再由机后回转辊道传送到下道工序。
5M机架辊出口侧和入口侧各一组3根辊子分别共用一对轴承座，但是，轧机传动侧机架装有托辊等部件，使得机架辊的传动受到限制，靠近轧辊的两根机架辊没有电机传动的空间，而辊道的辊子必须要有电机带动主动运转，如果辊道从动运转，就有可能使板坯在从动运转处停止传送。因此，5M轧机机架辊利用中间一根辊子做“二传”，将旋转运动传给第三根辊子，即第二个电机带动第二、第三根辊子同时运转。
机架辊装在轧机两片机架之间，轧机机架内侧中部靠近轧线的地方有一处和机架辊轴承座相吻合带双斜面的凹槽，机架辊两头的轴承座通过预紧螺栓把合在机架上，双斜面可以使轴承座与机架最大程度的贴合，而且可以保证很高的定位精度，同时可以使用预紧力螺栓预紧，使机架辊正常的使用。
结构分析
5M机架辊轴承座有两组共四件，传动侧入口端和操作侧出口端相同，传动侧出口端和操作侧入口端相同，这两种轴承座成手形对称，就加工来说，他们的难度相同。现以传动侧入口端为例分析。如简图所示。
轴承座简图1：正面视图
轴承座简图2：背面视图
轴承座简图3：剖视图
轴承座有三个轴承孔和一个齿轮孔，轴承孔固定机架辊端头的轴承，保证辊子的正常运转，齿轮孔装齿轮，通过两个齿轮幅将电机的传动由第二根辊子传递给第三根辊子。两个斜面和机架斜面相配合，用以定位、固定并提供预紧的条件。
轴承座简图4：3D图
工艺分析
通过前面的分析知道，轴承座的尺寸公差和形位公差都相当高，孔的形状和尺寸精度影响轴承的使用寿命，位置精度决定齿轮幅的齿侧间隙，也就决定齿轮的使用寿命，而斜面的精度决定了机架辊辊面标高和轴承座的预紧以及轴承座与轧机机架的间隙，以上几方面综合起来就是机架辊整个组件能否正常使用和能正常使用多久的问题，因此必须从加工上尽量保证轴承座的设计要求。加工精度由工艺方案和工艺系统的精度共同决定。
从简图看，轴承座有三个设计基准，中间轴承孔是A基准，过渡齿轮轴孔是B基准，孔端面是C基准。从精度要求来看，轴承孔的圆柱度要求最高，只有0.02，其次是三联孔的位置尺寸精度要求±0.02。从加工难度看，轴承孔的圆柱度、3.8°斜面上堆焊的不锈钢材料，以及Φ22×1980深孔都较难加工。
选择加工基准和装卡方式
从轴承座的结构分析知道，斜面和孔的精度必须首先保证。选择加工基准，首先应考虑设计基准。三处设计基准中，中间轴承孔是A基准，齿轮孔是B基准，孔端面是C基准。选A基准和C基准分别作水平和竖直方向的加工基准，做到了设计基准和加工基准的统一，去除了基准不重合误差。以A和C作基准，加工中测量十分方便，有利于控制相关形位和尺寸公差。
装卡基准的选择直接影响到加工的精度和加工的效率。在轴承座的加工中，如果选C基准作装卡基准，可以消除基准不重合误差，加工时工件平放，先加工好C基准，然后将工件翻面C基准向下装夹加工斜面、轴承孔等。而且，一次装卡可以加工完除竖直方向油孔以外的其他所有加工面，A、B、C三处设计基准在一次装卡中完成加工，有效消除了多次装卡带来的装卡基准不重合误差，在装卡方案上最大限度的保证了形位公差精度，也提高了加工效率，缩短了宝贵的加工周期。
选择加工机床
轴承座的精度要求很高，有了好的工艺方案，还必需好的工艺系统来实施。从轴承座零件结构可以看出，加工可以选镗床或者铣床，或者镗、铣床相互结合。在考虑工艺方案时，要尽可能的避免各加工方式的缺点发挥其优点，最大限度的保证加工质量。出于这种考虑，我们采用铣、镗床相结合的方式加工轴承座，根据前面加工基准的选取原则，由铣床加工轴承座的外形（包括斜面）、各轴承孔、齿轮轴孔，玩成轴承座大部分的加工内容，剩余的各处油孔、轴承孔周边的把合通孔等由镗床加工，再考虑到轴承座的加工精度和外形尺寸。
目前符合条件的机床有XK2414、TK42200、XK2420等机床。但是，由于机床经过多年使用，已经有不同程度的问题。如XK2414和XK2420机床的万向铣头可以加工任意角度，直角铣头加工平面接刀好，且动力较大，粗加工效率高，但其加工铣头加工孔时则往往出现同轴度差的情况，主要是由于机床间隙造成，加工孔时难以保证其孔距要求。TK42200机床的万向铣头搬角度时只能加工整数度的斜面，直角铣头加工平面由于间隙问题又难以保证平面度，接刀较差，而加长铣头镗孔形位精度又较好，且由于工作台间隙小，可以较好的控制孔距要求。
鉴于机床的实际状况，我们决定充分利用各机床的优势，选择XK2414来加工机架辊轴承座的外形及斜面，由TK42200加工各轴承孔，加上这两台机床的运行模式为“一主两机”（一个主机工带两个副机工同时开动两台机床），可以充分利用其机床的优势互补，密切配合，在保证工件加工质量的前提下，能够有效的提高效率，降低成本。
工艺概要
轴承座为锻件42CrMo材料，毛坯成型后粗铣、探伤、调质、取试、探伤，毛坯材质合格后开始粗加工。从轴承座的零件结构分析可以知道，轴承座宽度方向分别为3.8°和6°的斜面，在工艺编排时可以安排普通镗床先按单边留量5mm加工为直面，三个轴承孔和一个过渡齿轮孔按单边留量10mm加工，然后安排数控龙门铣XK2414加工3.8°、6°斜面以及各轴承孔、总长等各面，按单边4-5mm留量，其中堆焊不锈钢的3.8°斜面按图纸加工好，对3.8°斜面进行MT或者PT探伤，探伤合格后转金结堆焊不锈钢。
堆焊后开始进入精加工，先上铣床将堆焊面加工至单边0.5mm余量，进行PT探伤，金结消除缺陷并PT检验合格，再对堆焊面进行硬度检查，合格后重新上铣床开始精加工。数控龙门铣床铣3.8°、6°斜面、厚度、总长等外形各面符图，镗各轴承孔、齿轮孔各面符图，然后转数控镗床加工油孔和把合孔，钳工攻丝去毛刺，最后进行磁粉探伤（或者PT探伤），轴承座的加工即结束。
详细工艺流程
根据前面的工艺分析，制定以下具体工艺流程方案：
毛坯划线；
刨床刨外形，斜面按直面加工，宽度、厚度四面见光；
超声波探伤，合格执行下序；
普通镗床粗镗各孔、铣外形符粗加工图；
热处理调质；
取试并待性能合格转下序；
见光各面，超探合格后转序；
镗床扩镗轴承孔、齿轮轴孔单边留量10mm，铣总长和宽度方向的3.8°、6°各面单边留量5mm，两处斜面按直面加工；
自然时效5～7天；
铣床铣外形各面、镗轴承孔齿轮轴孔均按单边5mm留量，按单边留量5mm铣“8”字形孔及孔口止口，3.8°斜面加工至堆焊前图纸尺寸；
对堆焊不锈钢斜面进行PT探伤；
转金结堆焊不锈钢；
铣床铣堆焊的不锈钢面至单边0.5mm余量；
PT探伤检查不锈钢面，并打不锈钢堆焊面硬度，合格后进行下工序；
铣床铣各斜面、镗各轴承孔和齿轮轴孔、铣“8”字形孔以及孔口止口、铣厚度大面、长度外形等面符图；
镗床数控定位枪钻钻2×18-φ17.5、24-φ17.5通孔符图，铣2×18-φ26、24-φ26止口符图，钻各油孔（轴承孔内径向油孔除外），φ14和轴承孔半边相交孔利用圆弧工装辅助加工；
钳工钻轴承孔内径向油孔，攻M16以下螺纹，去毛刺倒钝；
交检，临床联检。
加工难点和注意事项
精加工顺序
工件转入铣床精加工时不锈钢堆焊探伤、硬度检验等均已合格。工件上铣床C基面向下按加工面找正装夹，半精铣外形、斜面、上面大面、镗孔等，不带公差的面可以直接加工好，有公差要求的各面单边留量1~1.5mm，上面大面直接光到Ra3.2以上、平面度0.05以内，以此面为基准翻身找正加工C基面，此时C基面可以直接加工好，作为精加工基准。翻身之后除了C基面之外还应该将第一次装夹未加工到的其他部位半精好，然后工件翻身以C基面找水平，以半精的斜面和孔找扭摆压紧。铣4700-0.2大面符图，要求和C基面的平行度在0.05以内，铣3.8°、6°斜面符图，铣斜面上的键槽并钻孔符图，铣总长符图，最后精镗三组孔，全部加工完后翻身加工齿轮轴孔，以及“8”字形孔等。
轴承孔
轴承座的材质是调质42CrMo，比普通材料强度更大、韧性更高，较难加工。轴承孔的尺寸公差是Φ500+0.083+0.020，圆柱度要求在0.02mm以内，精度很高。
轴承孔在粗加工和半精加工时可以选用玉米铣刀，用玉米铣刀铣至单边2mm，然后换普通涂层镗刀镗一刀至单边留量0.5mm，松活精调后开始精加工。精加工时选ISCAR的精镗刀，该刀具可以调节镗头大小，刀片为ISCAR的涂层深冷刀片，加工时刀片磨损小，并且刚性好，不易打滑或振颤，可以满足圆柱度要求，加工效率也比较高，因此在利用现有工艺系统的基础上选用ISCAR精镗刀进行精加工。
加工轴承孔时应先加工出3处φ500G7等孔，并找两处精加工面作基准，测量并记录基面到各孔中心的实测尺寸，翻面后再加工“8”字形孔。工件翻面后在厚度面上垫等高垫，按斜面找扭别，复查精加工基面，并按翻面前加工的轴承孔圈圆定中心，空运行“8”字形孔加工程序，检查程序的正确性，再走程序加工“8”字形孔，留量情况下复查中心到基面的尺寸，符合后精加工符图。由于以前出现过8”字形孔处与相关件端盖干涉无法装配的情况，故加工时，必须要复查确保各点位的正确性，同时，尺寸按上差进行控制，相关件端盖外形按下差控制。
“8”字形孔根部R20处和8”字形中间部位经常未加工到位，装配干涉，无法装配到位；以前加工时均为先镗主孔，再接圆弧和直面，加工后接刀台较大，尖角部位不圆滑，需打磨圆滑才能使用。因此需要对加工顺序进行调整，半精铣之前应该对“8”字形尖角进行粗加工至留量5mm，大孔和“8”字形过渡R一起进行半精加工，精加工时先铣过渡R符图，可以用插铣刀铣削，必要时用棒铣刀衮一遍，最后精镗大孔，这样就可以避免干涉和大的接刀台阶。对于R20的加工，利用数控高级编程中的变刀补参数，用玉米铣刀粗加工，R20球头合金铣刀精加工（球头刀为机夹式球头刀片），不仅加工后表面质量较好，接刀处比较圆滑，而且效率提高了4－6倍，刀具消耗还下降了一半以上。
斜面
在轧机机架内侧中部轧线处有两处与轴承座相同角度的斜面，轴承座就镶装在机架斜面之间，斜面的精度决定着机架辊的安装精度。两处斜面中3.8°斜面的要求较高，而且斜面上还堆焊有不锈钢材料，它硬度高、韧性强、切削发热量大，采用普通刀片磨损很大、颤刀严重，加工效率和加工精度都比较低，因此选用YG类大前角带卷屑槽的复合涂层刀片进行加工。此外，斜面加工中还存在斜面角度的测量问题。斜面加工可以靠机床回转工作台，为了检测回转工作台回转角度的准确性，可以利用角度样板进行检测，加工完成后，角度的测量也需要用角度样板。这样就可以保证角度的准确性。
油孔
轴承座上的润滑油孔相当多，最深的是Φ22×1980。按传统方法加工，只能采用接长麻花钻，每加工大约1～2倍直径的深度必须退刀排屑，不仅加工精度低、易钻飙、表面粗糙度差，加工效率低、操作劳动强度大，质量难以保证，稍不注意就会引起“堵屑”或折断钻头，造成更大的困难。为此，可以选择枪钻加工。枪钻加工效率高、孔的加工质量好，可加工深径比很大的孔。在进给量相同的情况下，枪钻的钻速在1200r/min以上，而麻花钻仅在30r/min以内，当引导孔的精度有保证时，枪钻加工的孔的直线度在0.10以内，粗糙度在Ra3.2以上，采用逐级法可以加工深径比200以上的孔，特别适合深孔的加工。根据轴承座的材质和孔的特点，在用枪钻加工时，转速定为1500r/min，进给量0.03mm/r，深孔一次加工成功，孔的加工质量完全符合设计要求。
把合孔
轴承座轴承孔端面把合端盖的把合孔为φ17.5，深度为470，共计60个，以往编排钻床加工，存在几个问题：一是定位有误差，端盖把合不上；二是钻床容易钻飙或者偏斜；三是钻床加工效率低。
为了克服这些问题，我们安排数控镗床进行加工，使用枪钻钻孔，数控定位准，枪钻加工效率高、所加工的孔的质量好，可以解决这些问题。镗床加工完φ17.5孔后再铣孔口的φ26沉孔，可以保证两者的同心，保证顺利把合。
说明
在现场生产中，三联孔的机架辊轴承座首次出现是在宝钢5M一期工程精轧项目中，当时的加工方法主要由镗床完成，后经现场加工的不断改进，从浦钢4200轧机、宝钢5M二期粗轧机项目开始，中间穿插的备件项目，直至现在的韩国现代4.3M、5M轧机项目，中厚板及以上项目中出现的三联孔机架辊轴承座，均采用上述工艺方案进行加工，取得了十分理想的结果，这些项目多为SMS合作项目，也经受起了SMS的严格检验，工艺方案十分成熟，需要改进的多为先进刀具选择、切削参数选用上，留待以后修订。
EZYXXXX–2012
EZY/Z154-2013
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