《钢桶制造技术》

杨文亮 辛巧娟 编著

 

第六章 钢桶磨边工艺

 

第二节 磨边设备及参数选择

磨边机是钢桶制造的专用设备。在钢桶生产中，为了给焊接工序提供光洁良好的焊接表面和均匀适宜的钢板厚度，裁剪成形的板材还须进行磨边加工。磨边机一般由4～12个独立的砂轮架组成，对称地分布在磨边输送链两侧，上下也对称设置。每个砂轮架可单独调节进给量，都具有独自的动力。4～12个砂轮架加上输送链就组成了整台磨边机，完成磨边工作。

一、磨边机的磨削过程和磨削力

磨边属于金属磨削，金属磨削的实质是钢板被磨削的金属表层在无数磨粒瞬间的挤压、摩擦作用下产生变形而后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。

这个磨削过程可分三个阶段，砂轮表面的磨粒与钢板材料刚接触为弹性变形的第一阶段。磨粒继续切入钢板，钢板材料进入塑性变形的第二阶段。随着切削力的增大，使塑性变形不断增大，材料的晶粒发生滑移，当切削力达到钢板的强度极限时，被磨削层材料产生挤裂，即进入第三阶段。最后被切离。

在磨削过程中，砂轮相当于一把多刀多刃的铣刀，每一颗磨粒就相当于一个“刀齿”，每一个粒尖就相当于一个刀刃。磨削时，砂轮对钢板表面进行“切除”，那些突起在砂轮周围表面的“刀齿”，在切削力的作用下，从钢板表面上切除一条薄层的切屑。并在加工表面摩擦发热而产生火花、这样无数磨粒切削的结果，就把钢板表面要切除的金属磨去，形成光滑表面。

磨边时砂轮与钢板间发生切削作用和摩擦作用，在砂轮和钢板上分别作用着大小相等、方向相反的力，这种相互作用的力称磨削力。一般来说，磨削力在空间可分解为三个分力，即切向力（作用在砂轮圆周方向的分力）、径向力（作用在磨削深度方向的分力）和轴向力（作用在砂轮轴线方向的分力）。

一般径向力是切向力的2～3倍，由于较大的径向力作用，使导轨、钢板、砂轮组成的工艺系统产生较大的弹性变形。磨削力的大小与钢板硬度及砂轮特性有关。在钢板硬度和砂轮特性基本确定不变的情况下，径向力主要与砂轮的磨削宽度和磨削用量成正比。

钢桶磨边属于砂轮圆周磨削，是用砂轮的圆周面磨削平面，因此砂轮与钢板的接触面积不大，产生的磨削力也不很大。而且磨擦发热小，磨削处的冷却、排屑条件较好，因此能减少钢板受热所产生的不利因素，有利于保证磨削精度。

二、磨边机的基本参数

磨边机的基本参数包括：砂轮的圆周速度、磨边输送链的进给速度、砂轮的垂直进给量和砂轮与钢板进给方向的偏移角等。

（1）磨轮的圆周速度。砂轮的圆周速度是指砂轮外圆表面上任意一点，在单位时间内所走过的距离，又称砂轮线速度。

砂轮的圆周速度与磨削面的表面质量有一定关系，因为砂轮在单位时间内参加磨削的磨粒数量增多，切削厚度减小，磨削表面上的凹痕增多，而相邻两凹痕间的凸出面积减少，也就是微观不平度提高了，故表面粗糙度量值较小。但实践证明，对于低粗糙度磨削，砂轮圆周速度并不要求太高。因为速度过高，钢板易产生磨焦烧伤等缺陷。若提高磨边机刚性、减少振动，改善输送导轨精度和防护条件，砂轮圆周速度是可以提高，这既能提高磨削面质量，又提高了生产效率。

砂轮圆周速度的最大值，取决于砂轮结合剂种类和磨边机的刚性。一般选用的砂轮圆周速度在20～30m/s范围内。

（2）磨边输送链进给速度。磨边输送链的进给速度与磨削面质量以及生产效率有关，进给速度快，磨削面的表面粗糙度就大，但生产效率提高了，散热条件也改善了。钢桶生产是流水线连续生产，因此磨边输送链的进给速度必须跟上前后工序的生产效率的步伐。在钢桶生产中，一般选用的磨边输送链进给速度在5～10m/min的范围内。

（3）砂轮的垂直进给量，即磨削深度。因为磨边是一次成形的磨削加工，因此，砂轮的垂直进给量原则上讲应是固定不变的。如果用4台砂轮机，即两边上下各一台，那么砂轮的垂直进给量就等于磨边全量的一半。以200升闭口钢桶生产为例，其磨边要求磨去0.4mm，则垂直进给量就应该为0.2mm。如果用8台砂轮机，即两边上下各2台，那么砂轮的垂直进给量可小一些，但两次磨削的总量还应符合磨边的工艺要求。

（4）砂轮安装偏移角。磨边砂轮的安装与一般的平面磨床不同，砂轮的中心轴线与钢板的进给方向有一偏移角。这个偏移角的设置有三个作用：一是提高钢板磨边的稳定性；二是为钢板送进方便；三是磨边形状的需要。钢桶制造用的是薄钢板，刚性很差，而磨边的磨削力又较大，输送钢板又仅靠两挡块在端面处推送。如果没有偏移角，像一般的平面磨一样，则因磨削力较大会使钢板弓起，而且输送链也将受到较大的阻力，须增大输送力才能完成钢板的进给。合理地设置偏移角，磨边力可分解为两个互相垂直的分力。沿钢板送进方向的分力由输送挡块承受；垂直钢板送进方向的分力，因砂轮是两边对称设置的，所以正好左右平衡。这样将一个较大的磨削力分解成两个较小的分力，由钢板的左右、前后一起来承载就要稳定的多，输送力也要小得多。砂轮安装偏移角的设置对钢板送进也带来方便。磨削面的表面形状由砂轮柱面上的一条与钢板接触的斜线决定，基本可满足要求。

由上述三个因素可确定砂轮安装偏移角的大小。若偏移角过小，则钢板左右方向受力增大，也将影响钢板的稳定，且不利于钢板送进，板材磨削面宽度也变小；若偏移角过大，则钢板前后方向受力增大，必将增加输送因难，磨削面宽度也增大，磨削量增大将影响磨削面质量。因此，偏移角的选择必须根据钢板的性能，输送链的送进能力以及板材磨边宽度等因素全面考虑，合理地选用。

 

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