电火花打毛机床

第三篇电火花打毛机床

第一章电火花打毛机床的基本知识

第一节概述

电火花打毛机床（Electrical Discharge Texturing 简称 EDT）是随着汽车制造行业的发展对冷轧薄板表面毛化的要求而开发的。出于对冷轧板深冲性能和涂漆效果的考虑，汽车制造商对钢板表面的光洁度有着特殊的要求。深冲用钢板需要钢板表面有粗糙的表面结构，以便在冲压时使钢板表面上能更好的附着避免钢板和模具发生冷焊现象的油；相反，喷漆则要求钢板表面具有高品质的表面粗糙度以达到好的喷漆效果。这就需要钢板表面具有一定的粗糙度，同时还要有较高的一致性，而这种均匀的表面粗糙度还要有很高的重复性。

电弧腐蚀技术提供了对这一需求的解决办法，通过计算机控制系统使电火花腐蚀轧辊表面以达到均匀毛化的效果，从而适应汽车和家电制造业对冷轧钢板表面粗糙度的要求。从使用情况来看，EDT机床毛化的钢板的表面粗糙度（Ra）、峰值数（Pc）和重复一致性（≤±4％）远远好于传统的喷丸打毛法，现代大型冷轧厂的磨辊车间已经广泛使用电火花打毛机床处理轧辊用于生产不同表面粗糙度的冷轧钢板。

第二节电火花毛化原理

一、电火花毛化原理

EDT 电火花毛化的基础是电弧腐蚀工艺，功率发生器接通介质油中的传导粒子形成一个两极性的电桥。而这个电桥产生断续性的充电电流作用在轧辊上，将轧辊表面熔融，达到毛化的效果。电极和轧辊放电时在放电通道上形成一种气态的副产品，当气化达到一定的程度后，气泡爆裂将熔化的金属抛出,由打毛油将其冲走，轧辊表面形成放电凹坑，同时电桥瓦解。

电火花毛化机床是一种利用正负电极之间的脉冲电流在可控状态下，在特定工作介质中放电所产生的电火花来瞬时微量熔化轧辊表面，形成不规则、相互叠加的放电痕，从而达到所需表面粗糙度。毛化的过程可以程序控制，可以在一个非常规律的情况下反复产生，并且表面粗糙度可以控制在一个非常精密的公差范围内。

图3-1-1是电极打毛时的一种电压和电流的波形。打毛脉冲以高电压开始，在一段时间延迟(td)之后产生火花，电桥导通，电压下降，在低电压作用下持续特定的一段时间，在电火花的腐蚀下轧辊表面形成所需要凹坑。

图3-1-1 连杆机会电流和电压波形

二、电火花发生过程

火花的发生过程是一段非常短的时间，通常以微秒级来衡量。图3-1-1详细介绍了电火花发生过程：

a 工件和电极之间脉冲电压开始建立电场，没有电流，绝缘油由于电场的建立被电流分解出少量气泡；

b 电压升到一定值，无电流电场内的电离加剧使气泡增多集中；

c 电压升到最高，出现转折点，极间开始放电出现熔融，电流开始上升；

d 放电加剧电压下降，直至形成电弧短路线，熔融达到最剧烈，电流也上升到最高点；

e 放电结束，由于熔融使工件和电极间距离增大，脉冲电压变为“0”，放电电流也变为“0”，熔融结束；

f 电极和工件间气泡散开，放电过程结束，电压重新建立，进入下一周期。

图3-1-2 毛化机床放电过程

三、电火花毛化机床延迟放电伺服控制系统

电火花毛化机床延迟放电伺服控制系统是通过电脑处理和分析，延迟放电时间，确定电极和轧辊之间的间隙距离，毛化头依靠接收到的伺服电极发出的信号来向前或向后移动，图3-1-3详细介绍了该过程:

图3-1-3 延迟放电过程

Sarclad电火花毛化机床毛化范围：

图3-1-4 毛化举例

Sarclad电火花毛化机床可以获得不同的峰值数，粗糙度范围一般在1.0-10.0μm，从图中可以看出，在B=0的情况下，粗糙度从0.5μm递增至6.0μm的过程。

第三节 EDT机床相关知识

一、概述

EDT机床用于完成在工作辊表面产生预定的均匀的粗糙度。

电梯应急装置EDT方式可产生比传统的喷丸方式更高数量的尖峰，同时，表面具有非常高程度的均匀性（≤±4％）。

工件的硬度对这种打毛模式几乎没有影响，因此它可以用来打毛高硬度轧辊（高铬辊）。

二、毛化质量控制

电火花毛化辊的质量，由两部分组成：轧辊本身的磨削质量、毛化质量。

对于需要毛化的轧辊，首先要确保辊面没有刀花、振痕、较大尺寸的砂轮划伤、油污、锈斑、磨削液斑，辊颈没有较严重的损伤等。这些缺陷，均会产生不同的毛化缺陷，所以，在开始毛化前，需要用绝缘油清洁辊面，并仔细检查是否有上述或其它缺陷存在，如有，需要分析可能产生的影响程度并进行预处理，对于会造成质量不合格的，不必毛化，需要重新磨削。

对于电火花本身，毛化前要检查电极是否松动、密封的磨损情况、碳粉比例、托架稳定性、对中装置准确性、托瓦磨损、头架转动的稳定性等，只有设备本身处于良好的状态，才能毛化出良好质量的轧辊。

为了得到所要求的轧辊表面，在打毛前轧辊应尽可能的准备好，下面要求应满足：

1) 辊身不能有刀花和振痕。

2) 轧辊表面没有磨削液斑和锈蚀。

3) 磨削后的粗糙度符合打毛要求（打毛要求的40％）。

4) 辊颈状况良好，辊颈支撑位的偏心度在0.010 mm以内，无损伤。

5) 辊身及辊颈无铁锈、油脂、磨削铁屑或其它任何脏物。

三、轧辊毛化后粗糙度检测

1. 粗糙度基本知识

经过机械加工的零件表面，或者是用其它方法获得的零件表面，总会存在着由较小间距和峰谷组成的微小的高低不平的痕迹。这种痕迹也就是零件表面的微观几何形状，微观几何形状的特征形态，可用它的特征量――表面粗糙度来表示。表面粗糙度越小则表面越光泽（所以表面粗糙度，过去也称之为表面光洁度）

表面粗糙度是一种微观的几何形状误差。目前，还没有划分表面粗糙度、波度和形状误差的标准。通常是按照波距来划分。波距小于1um属于表面粗糙度（微观几何形状误差）；波距在1-10um属于表面波度（中间几何形状误差）；波距大于10um属于形状误差（宏观形状误差）。

粗糙度测量是使用专用仪器，对工件表面进行微观几何形状的测量。常用测量方法有比较法、光切法、光干涉法、针描法。就我厂磨辊间而言，使用的是针描法，主要是测量轧辊表面的粗糙度Ra。

评定表面粗糙度的参数较多，最常用的就是Ra。它的含义是轮廓算术平均偏差，是在取样长度内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的平均值。

2. 粗糙度检测仪器使用基本规范

粗糙度检测仪器型号较多，具体操作会有所不同，但其基本的使用规范相差不大，在此说明如下：

 使用前，检查仪器各种附件是否连接正确，尤其是探头与主机的连接；

 开机后，确认电池量是否足够，不足的更换电池或按规定充电；

 原则上，使用前均要对仪器进行校正。一般仪器均配有标准试块，通过正确的方法对试块进行测量，对比实测值与试块标准值是否有误差，如有，可以调整仪器，直至误差在规定范围内；在此注意，标准试块的被测表面，不要用手接触，以免生锈；

 根据需要检测工件的表面粗糙度（Ra）范围，调整仪器上的取样长度和评定长度；

 无论检测什么形状的工件，必须先清洁其表面，不能有油污、明显灰尘、机械划伤等会对检测结果有较大影响的缺陷；

 检测平面工件，须确认工件表面是否平整，不能有明显凹凸不平；

 检测圆柱形表面，须注意探头的运行轨迹是否与圆柱轴线基本重合。有些仪器上有对中功能，可以使用此功能进行对中调整；

 探头应与被测表面良好接触，但探头的辅助部分不能接触工件，以免引起附加摩擦；

 对于一些异形工件，可以通过调整仪器的辅助支架来正确放置；

 当仪器正确放置在工件上后及其在测量过程中，注意确认工件没有振动，也不要再移动仪器，按下测量开始的按钮，等待测量结束；

 测量结束后，仪器有个计算测量结果和探头复位的过程，注意不要再次按测量，以免程序出错；

 根据仪器的不同，会有不同的粗糙度显示值，选取自己需要的记录、打印即可。

 使用完毕后，及时关闭电源（有些仪器也可以通过设定自动关机时间来关闭），妥善保管。

四、绝缘油的作用

（1）防止空气进入放电区域（绝缘）和提供必须的电荷能量放电介质。

（2）冷却和从辊身表面带走打毛产生的颗粒。

（3）通过绝缘油的流动从加工区域带走颗粒。

（4）缩短打毛时间。

第二章电火花打毛机械结构

现代化冷轧轧辊表面粗糙度加工方法主要有以下几种：喷丸毛化、激光毛化、电火花毛化等。这几种方法各有其特点，传统的喷丸法，其粗糙度的均匀性和峰值受许多因素的制约，即使在设备调整得很好的情况下，也会因为其固有特性出现以下问题：

1. 冷作硬化。

2. 喷丸硬度不稳定。

3. 所需的喷丸得不到有规律的补充。

4. 丸粒筛选不够严格。

5. 一对轧辊的辊身硬度不同。

6. 辊身长度方向的硬度不同，在辊身边缘硬度下降。

真空脱蜡炉

其他毛化方式由于技术原因也存在一定的直接影响轧制产品质量的问题。这些问题给冷轧深冲板的加工带来了不可避免的困难。故攀钢西昌冷轧磨辊间采用CNC控制电火花毛化机床。与喷丸毛化比较，EDT毛化法单位长度上的峰值数约多80%，毛化粗糙度和峰值数的均匀性和重复性为±4%。可以说，EDT打毛在技术方面上比喷丸法及其他打毛方法要优越，它不依赖于辊面硬度或轧辊钢材质量；同时，在对具有不同硬度的一对轧辊打毛时，可以使这两根轧辊都达到所要求的值。

第一节技术参数

一、设备规格及含义

设备规格：Rolltex EDT72 - 2500x5000

设备规格含义：

轧辊辊身长度

中心距

二、主要技术参数

工作范围：
精油加工设备最大轧辊长度	5500 mm
最大/最小辊径	800/300 mm
辊身最大长度	2500mm
辊身最小长度	500 mm数字电视下载
最大轧辊重量	8000Kg
黄毅玲机床大约尺寸（长×宽）	12200×4500 mm
机床毛化站高度	4000 mm
顶尖距	5500 mm
机床重量	29000Kg
设备总重	36000Kg
头架：
上辊时轧辊转速	5rpm
轧辊毛化时速度范围	10 - 25 rpm
最大摆动速度	40rpm
床身移动速度	0 - 2000 mm/min
头架行程	150 mm
尾架：
尾架行程	3000 mm
尾架移动速度	1400 mm/min
托架：
移动速度	1500 mm/min
电极/毛化头：
电极数量	72
毛化头数量	2
电极放电时间	5-999（门槛值在1 amp）
电极停电时间	5-999（门槛值在1 amp）
电极长度	160mm
电极直径	9.5mm
有效长度（约）	60mm