專利名稱：軋輥的磨削方法
技術領域：
本發明涉及旋轉中的軋輥的磨削裝置，特別關于軋機的工作軋輥等在軋制工作中受到磨損時，在運轉中修整軋輥的磨削方法。
此外，本發明還適用于地下卷取機前設置的壓緊輥的運轉中研磨方法以及各種軋機的工作軋輥和支承輥的磨削方法。
為了提高熱板軋機的生產率以及提高軋制鋼板的產品質量，需要開發和生產一種直接安裝在軋機上的，在軋制過程中將軋輥表面磨削成所需型面的運轉中修整磨削裝置。
運轉中磨削方式的一例，如圖8所示。一面使工作軋輥1旋轉，一面把不旋轉的砂輪等磨削工具3向工作軋輥1的表面推壓，而且通過使磨削工具沿軋輥軸線方向(即垂直于紙面的方向)移動，而將工作軋輥1的表面磨削成所需型面。圖9示出另一例，即以與前一例相同的方式把一條旋轉中的磨削帶3′向旋轉中的工作軋輥1推壓，而且使磨削帶沿軋輥軸線方向移動，從而實現磨削的方法。
圖10所示方法是，使磨削工具3的旋轉軸中心線OG，相對于軋輥的旋轉軸中心線OR偏置一個H距離，這樣，即使沒有磨削工具3的強制驅動裝置，也能對軋輥1進行磨削。
本發明擬解決的課題如下。上述圖8那種方式的裝置，由于沒有磨削工具3的旋轉驅動裝置，因而其結構簡單，但其缺點是，因與工作軋輥1相接觸的磨削工具3的表面，總是同一個表面，在該表面上會產生砂輪孔眼堵塞現象，從而降低磨削性能。此外，磨削工具3一般使用方形的塊狀磨具，所用的裝置是，把這種磨具沿軋輥軸向排列若干個，加大磨削面，提高了磨削效率的裝置，這種情況下存在的缺點是，磨削工具3的角部3a因受磨削阻力的作用而容易缺損。
圖9所示那種方式的磨削裝置，其優點是，由于磨削工具3′是旋轉的，在磨削過程中新的磨削面經常與工作軋輥1接觸，所以能夠防止堵塞，能夠保持磨削性能。另外，此時一般多采用帶狀磨具作為磨削工具3′，因此，能夠防止上述方塊狀磨具等發生的角部缺損。可是，這種方式存在下列一些問題由于需要設置使磨削工具3′旋轉的旋轉驅動裝置(圖中未標出)，因而結構復雜化，設備成本增高，同時還因安裝場地面積小，使設備的保養和檢查很困難，并由于旋轉驅動裝置的體積大，而使磨頭數目減少(一般只用一個磨頭)，在磨削整個軋輥時磨削效率低。
作為解決上述問題的一種方法而提出的是，圖10所示非驅動式運轉中磨削裝置。這種方法的特點在于，即使沒有磨削工具的強制驅動裝置，磨削工具也能和軋輥一起旋轉并進行磨削，因此，能獲得穩定的磨削性能。然而，在實際的軋制設備中，采用本方法實際磨削軋輥時，磨削工具產生高頻振動，在磨削性能出現不穩定的同時，磨削工具的外圓表面還發生缺損問題。
本發明的目的在于，提供一種消除上述旋轉體磨削裝置缺陷的合理方法。
解決上述課題所采用的手段如下。本發明提出一種軋輥磨削裝置，其特征在于在可沿軋輥軸線作往復運動的框架內，沿軋輥軸線方向排列設置若干個將其前端安裝的磨削工具往軋輥表面上推壓用的磨削工具支桿;上述磨削工具在上述支桿內的配置方式是，在使其旋轉軸相對于軋輥表面的法線，向軋輥軸線方向傾斜一個角度的同時，還使上述磨削工具的旋轉軸相對于上述軋輥的旋轉軸，設一個距離為H的偏置量;這樣，就可以在不需要強制驅動上述磨削工具的情況下，實現上述軋輥的磨削;在這種軋輥磨削方法中，將上述偏置量H與上述磨削工具的尺寸DG、dG之間的關系，設定在下式所示的范圍之內。
即0.1≤H/DG≤0.40.1≤dG/DG式中H-磨削工具旋轉軸中心線與軋輥旋轉軸中心線之間的偏置量dG-磨削工具的內徑DG-磨削工具的外徑本發明所起的作用如下。
將磨削工具旋轉軸與軋輥旋轉軸之間的偏轉量H，按上述數值進行設定時，可以使磨削工具與被磨削軋輥的接觸部分產生的相對滑動速度Vs的方向，變為合理的方向，從而可以防止磨削工具產生振動和缺損。此外，將磨削工具的內徑設計成上述數值，則可使下述的相對滑動速度的方向與接觸線不一致，因而可以防止磨削工具發生燒傷和堵塞。
本發明可取得下述效果。按本發明提出的磨削方法，即使不設置磨削工具用強制旋轉驅動裝置，也能在軋制設備等機內直接進行無砂輪缺損、無高頻振動和無燒傷的穩定磨削，從而可在提高軋制作業效率的同時，并提高軋制件等的產品質量。
附圖的簡單說明如下。圖1是本發明涉及的軋輥磨削裝置一實施例的俯視圖;圖2是圖1A-A線剖面圖;圖3是本發明提出的軋輥磨削裝置的工作原理圖;圖4是圖3的磨削原理說明圖;圖5是表示磨削條件與磨削特性之間的關系的磨削試驗結果的圖表;圖6(A)(B)(C)(D)(E)是表示砂輪與軋輥的接觸狀態以及相對滑動速度的理論分析結果一例的圖表;圖7(A)(B)(C)是本發明提出的砂輪偏置量H和砂輪尺寸DG、dG的合理關系的說明圖;圖8、圖9、圖10是現用軋輥磨削裝置的工作原理圖。
1-軋機的工作軋輥;
2-軋機的支承輥;3-磨削工具(砂輪);
4-磨削工具旋轉軸;
5-軸承;6-磨削工具(砂輪)支桿;
8-磨削工具推壓柱塞;
9-外殼;10-壓力油供給孔;
11-磨削工具支桿返回缸室;
12-返回壓力油供給孔;
13-磨削工具升降裝置;
14-磨削工具振動裝置;
H-磨削工具(砂輪)偏置量;
OR-工作軋輥軸線;OG-磨削工具(砂輪)軸線;
l-砂輪與軋輥的接觸線;
dG-磨削工具(砂輪)內徑;
DG-磨削工具(砂輪)外徑。
按附圖所示實施例對本發明的構成和作用進一步詳細說明如下。圖1表示，將本發明的軋輥磨削裝置的一個實施例，在四輥軋機的上工作軋輥上的應用。圖2為圖1中A-A線的剖面圖。
如圖所示，該軋機是用工作軋輥1來軋壓軋制鋼板15的，并通過支承輥2對工作軋輥1進行加強。沿工作軋輥1的軸線方向排列配置的若干個圓環狀砂輪等磨削工具3，分別通過軸4和軸承5，回轉自如地被支持在各個磨削工具支桿6的前端。在以下的說明文字中，把磨削工具寫成砂輪3，把磨削工具支桿6寫成砂輪支桿6。
每個砂輪支桿6都形成了柱塞，其后端與一個由柱塞8a和油缸8b構成的推壓裝置8連接，并沿箭頭x方向前后移動自如地嵌裝在外殼9內。每個推壓裝置8安裝在外殼9的后蓋9a的內側，液壓油經過液壓控制閥(圖中未示出)從孔10進入油缸8b，這樣就能把砂輪3以任意的設定壓力推壓到工作軋輥1的表面上。
在外殼9上設有一個供油口12，用于向砂輪支桿返回缸室11供油。此外，在安裝時，使每個砂輪3的旋轉軸線OG，相對于圖1所示工作軋輥外圓表面的法線N，向軋輥軸線方向傾斜一個任意設定角α，安裝在外殼9內;同時還利用升降裝置13使外殼9升降的辦法，能使砂輪3旋轉軸線OG，對于工作軋輥軸線OR呈上或下偏置狀態。圖示的例子是向上偏置設定值為H時的情況。
圖3表示磨削工具與軋輥之間的接觸狀態的說明圖，如上所述，當砂輪旋轉軸線OG對工作軋輥軸線OR有偏置時，磨削中砂輪3的前端面與工作軋輥1之間的接觸部分，亦即磨削面，圖4所示，呈線接觸l。
在這種接觸狀態下，當工作軋輥1以圓周速度VR旋轉時，砂輪3則以圓周速度VG旋轉，此時在砂輪3與軋輥1之間產生一個相對滑動速度Vs。軋輥1的表面靠此滑動速度Vs被磨削。
軋輥磨削時最重要的是，砂輪無缺損和燒傷，并使磨削性能保持穩定。通過實際設備的試驗逐漸搞清，為了達到上述目的，上述滑動速度Vs的方向至關重要。也就是說，砂輪偏轉量小時，砂輪容易發生高頻振動和缺損，與此相反，如果偏置過大，則砂輪容易燒傷，無論發生哪種情況，都不能進行正常的磨削。
為了解決這些問題，實機試驗和理論分析結果表明，為了保證穩定磨削，在下列偏置量H與砂輪尺寸-外徑DG、內徑dG之間存在著重要關系。圖5表示，在各種不同的偏置量H(以它與砂輪外徑的比值H/DG來整理的)以及砂輪內徑(以它與砂輪外徑的比值dG/DG來整理的)的情況下，整理出來的軋輥磨削時的磨削特性。此時的磨削條件如下。
軋輥材質-加鎳麻口鑄鐵軋輥外徑-DW＝φ600mm軋輥圓周速度-800m/min砂輪材質-GC320K砂輪外徑-DG＝φ240mm本圖的縱軸表示磨削比G，其定義如下G＝ (軋輥的磨削體積)/(砂輪的損耗體積)此磨削比G越大，意味著砂輪損耗越小，砂輪壽命越長。
因此，希望在磨削比G大的條件下進行磨削，根據這一觀點來觀察圖5時，dG/DG小者好，H/DG大者好。
但是，設dG/DG，亦即砂輪內徑小時，靠近砂輪內圓部分會發生燒傷，使磨削性能極不穩定;如果dG/DG≤0.1時，無論將砂輪偏置量(H/DG)設成任何值都不能防止發生燒傷。
另一方向，如將砂輪偏置量(圖5中用H/DG表示)設計成大的值，也會發生燒傷，在這種情況下，也是在砂輪內圓部分發生燒傷，要想防止燒傷，必須使H/DG＜0.4。
下面將說明，砂輪的這種燒傷，為什么容易發生在砂輪的內圓部分？以及受dG和H的影響的原因。圖6表示，在各種不同的磨削條件下，對上述滑動速度Vs的矢量分析結果。用矢量表示砂輪與軋輥的接觸線l上任意一點的滑動速度Vs，其方向隨著偏置量H和砂輪內徑dG的不同而有較大的變化，這一點可從圖中看出。即，在dG/DG固定不變的情況下(圖6的(A)、(B)、(E))，當砂輪偏置量H變大((A)→(B)→(E))時，在砂輪的內圓部分的滑動速度Vs的方向，與接觸線l相重合。由于磨削生成的熱，積蓄在上述Vs與l一致的部分，因而發生燒傷。因此，為了防止砂輪的燒傷，就須要使滑動速度Vs不與接觸線l重合，其對策是，必須設定一個合理的砂輪偏置量。
當使偏置量H固定不變，逐漸加大砂輪內徑dG/DG時(圖6的(B)→(C)→(D))，通過比較可以看出，滑動速度Vs的方向雖然沒有很大的不同，但因砂輪內徑的加大，滑動速度Vs與接觸線l一致的內側部分不存在了，因此，砂輪內徑的加大，對防止砂輪燒傷是有利的。
從上述防止砂輪燒傷的觀點來看，使H/DG盡可能小是適宜的，但如果過小，砂輪會發生高頻振動。圖5表示，高頻振動與磨削條件之間的關系。H/DG小于0.1時容易發生高頻振動，H/DG進一步變小時，會導致砂輪缺損。
發生這種高頻振動和砂輪缺損的原因，也示于圖6。現從滑動速度Vs的方向不同的角度進行說明如下。
偏置量H小時砂輪容易發生高頻振動的原因是，由于滑動速度Vs的方向，在砂輪的內圓側和外圓側存在很大不同的緣故。即如圖6(A)所示，當偏置量H小時，內圓部分的滑動速度的方向是向下的，而外圓部分的滑動速度的方向是向上的，方向不同。又如圖6(B)、(E)所示，當偏置量H大時，內圓部分和外圓部分的滑動速度，其方向都是向下的。如上所述，在偏置量H小的情況下，由于滑動速度Vs的方向在砂輪的內圓側與外圓側是相反的，所以作用于砂輪旋轉軸上的外力(磨削阻力)的方向變得范圍寬廣，其變形模式變得復雜，因而容易發生高頻振動。
砂輪容易缺損的原因是，由于砂輪外圓部分的相對滑動速度Vs的方向是朝著砂輪外圓方向(法線方向)的緣故。也就是說，在軋輥接觸線l上的任意點，有一個沿滑動速度方向的磨削阻力作用于砂輪，但在接觸線l的內圓部分，向下的阻力對砂輪缺損沒有什么關系，而在其外圓部分，因砂輪的強度低，所以即使是較小的外力也比較容易造成缺損。在這種情況下，承受軋輥的阻力方向，即滑動速度的方向，越是在砂輪的外圓方向，越容易發生缺損。因此，為了防止砂輪缺損，應使滑動速度的方向，盡量不要朝著外圓方向，其對策是，使H/DG合理化很重要。
上面整理了砂輪的燒傷、高頻振動、缺損與砂輪偏置量、砂輪內徑之間的關系，并將其合理范圍圖示于圖7。從圖7(C)可以看出，其合理范圍為0.1≤H/DG≤0.4，0.1≤dG/D。
權利要求
一種軋輥磨削裝置，其特征在于在可沿軋輥軸線作往復運動的框架內，沿軋輥軸線方向排列設置若干個將其前端安裝的磨削工具往軋輥表面上推壓用的磨削工具支桿；上述磨削工具在上述支桿內的配置方式是，在使其旋轉軸相對于軋輥表面的法線，向軋輥軸線方向傾斜一個角度的同時，還使上述磨削工具的旋轉軸，對于上述軋輥的旋轉軸，設一個距離為H的偏置量；這樣，就可以在不需要強制驅動上述磨削工具的情況下，實現上述軋輥的磨削；在這種軋輥磨削方法中，將上述偏置量H，與上述磨削工具的尺寸DG、dG之間的關系，設定在下式所示的范圍之內；即0.1≤H/DG≤0.40.1≤dG/DG式中H-磨削工作旋轉軸中心線與軋輥旋轉軸中心線之間的偏置量dG-磨削工具的內徑DG-磨削工具的外徑。
全文摘要
本發明提出的軋輥磨削方法，是在可沿軋輥軸線作往復運動的框架內，沿軋輥軸線方向排列設置若干個將前端安裝的磨削工具往軋輥表面上推壓用的磨削工具支桿，將磨削工具的旋轉軸相對于軋輥表面的法線向軋輥軸線方面傾斜一個角度的同時，把磨削工具旋轉軸與軋輥旋轉軸之間的偏置量H以及磨削工具的內徑d
文檔編號B24B5/37GK1047241SQ90101798
公開日1990年11月28日 申請日期1990年3月30日 優先權日1989年5月19日
發明者安富夫, 岸治, 林寬治, 橫田省三 申請人:三菱重工業株式會社