1、概述
2002年南昌鋼鐵有限責任公司燒結廠的機燒礦由2001年的日產2 800 t增加到3 800 t。為了滿足機燒礦的生產需要，焦粉
破碎機的生產能力要增加40%以上。在充分利用原有的設備等條件下，通過改進焦粉破碎機輥皮的硬度來增加焦粉破碎能力，找到了一條新的途徑。
2001年初，焦粉的日用量約為120 t，2002年燒結機通過擴容改造后，焦粉的日用量不小于180 t，而焦粉的原料顆粒又是近年最大的。四輥破碎機原輥皮的切削周期要7N10 d切削一次，使用高硬度輥皮破碎，輥皮的切削周期是20d，經過輥面的處理，輥皮的切削周期達到30d左右切削一次，極大地提高了設備的作業率。新高硬質輥皮雖然能滿足目前的生產需要，但輥皮面卻很難切削修復，而且切削時間長，這是一個迫切需要解決的課題。
2、高硬度輥皮破碎時磨損特點
2.1高硬度輥皮
輥皮是安裝在輥軸上，由軸帶動旋轉對原料進行破碎的部件，是一個外徑900mm，長度700 mm,厚度為90 mm的空心圓柱體。材質ZG35CrNiMo，淬火后的硬度HRC等于50，相當于HRA的75.8。特別是作業后經過擠壓和兩輥的相互摩擦，輥皮面的HRA可達到80左右。
2.2輥皮的磨損
輥皮斷面產生橢圓，輥皮兩頭處的外徑不相等，輥皮面靠中間部位磨損較多等，主要表現在：
(1)上輥皮和下輥皮的磨損狀態不一樣，上輥兩輥皮是粗破，二輥的間隙較大，活動輥的調整較好掌握，輥皮產生的橢圓度小，而且很少有雜物嵌入輥皮，使用的周期也較長。下輥兩輥皮是精破，二輥皮的間隙要求較小，活動輥的調整難掌握，易產生兩輥的不平行，兩輥相互摩擦擠壓，造成輥皮面有異物嵌入，上層下料多集中在某一處等現象。
(2)上層粗破二輥皮磨損的常見現象見圖1所示：
兩輥皮磨損是對稱性，磨損形狀圓弧形，中間凹面深，兩頭磨損現象不明顯，主要是由頂端分料器將原料集中在中部投入所造成。
(3)下層精破二輥皮磨損的常見現象見圖2所示：
兩輥皮主要表現為非對稱性磨損，輥皮兩端一面是內圓弧形狀，端面有材料凸起，另一面是外圓弧形狀，端面側面有材料向外凸起，并有不規則的缺裂，兩端面的磨損現象正好相反。中間部位的兩輥皮磨損不是對稱性，一邊磨損多，一邊磨損少。磨損的最深部位往往不在輥皮的中間，這主要是活動輥調整不到位所產生的復雜現象。
(4)從輥皮的斷面來看，上下輥皮都會產生橢圓，但下輥皮的橢圓度較大。兩輥皮的不同的長度內橢圓度是不相同的，輥皮面磨損部位深的地方，其斷面的橢圓度較大。這主要是輥皮在破碎中多次發生咬死現象所產生。
3、四輥破碎機的切削系統
四輥破碎機一端裝有兩臺電動機，上層1臺，下層1臺。它是破碎機的動力源，電動機通過減速機驅動兩根主動輥旋轉，其它兩根被動輥是靠破碎機另一端的皮帶帶動旋轉。四輥破碎機的上層電機是雙速電機，轉速485 r/min及975 r/min，減速機速比為10。切削輥皮用的轉速48.5 r/min，其線速度137m/min。
四輥破碎機的輥皮切削系統是在其機架外端兩側中部裝有2根軸，刀架座裝于軸上。刀架座有上、下兩個面，既可對上輥皮面進行切削，又可對下輥皮面進行切削。刀架座是通過軸的一端的手輪旋轉使其沿著軸做直線運動，這是切削用的走刀系統。
4、高硬度輥皮的切削工藝
4.1切削準備
(1)換好切削輥皮時使用的鏈條，采用4根輥子用1根鏈條連接在一起。調整好鏈條的松緊，必須考慮兩對輥子間留有間隙；同時校正活動輥與固定輥的平行度，斷開下層主動輥與電機齒接手的接口。
(2)裝好四輥破碎機兩側中部機架外端2根起刀系統的軸及軸端手輪。走刀軸要以固定輥為基礎保持平行，軸要洗凈加少許30號機油并調節好軸上的刀架座間隙，轉動手輪能使刀架座在軸上輕松來回地移動。
(3)把要切削輥皮軸的軸承座固定在機架上，固定輥的軸承座因固定的定位較好，采用一點緊固；活動輥是靠彈簧調節定位，軸承座在受力的情況下會產生兩頭串動，采用兩點緊固。這樣在切削高硬度輥皮時能有效地防止軸承座串動而產生刀架振動引起的扎刀、崩刃現象。
(4)對要切削的輥皮面逐個進行檢查，發現嵌入的雜物要及時進行清除。
4.2切削刀具的選用
刀片采用碳化鈦鎳鉬合金YN05（其硬度HRA等于93.2），其硬度和耐熱性是硬質合金中最高者，耐磨性接近陶瓷，適用于切削鑄鋼、合金鋼、淬硬鋼等加工。但抗沖擊和抗振動性能差，其刀片的焊接工藝要求較高。
在四輥破碎機上使用YN05刀片對硬質輥皮進行切削，要解決兩個問題。第一，要解決刀片的焊接，在焊接刀片時要先對該刀片進行預熱，焊接后馬上進行保溫才能保證刀片完好的使用性能。第二，設計合理的刀頭幾何角度，提高其抗沖擊的能力。
受其材質和切削速度的影響，切削力很大，又集中在刀刃刃口附近，切屑呈崩碎狀。為了保護刀刃，取負前角增強切削刃口的強度。因輥皮表面的粗糙度要求不高，切削厚度較厚，而刀片又要減少振動，取較小的后角。為使切削重心向刀桿方向偏移，切削平穩，保證刀頭強度取較大的負刃傾角。選用較小的主偏角能改變吃刀抗力與走刀抗力的比例，使走刀抗力減少有利于手輪操作，同時改善了刀頭的散熱條件及強度。為延長YN05刀片的正常磨損時間，一次性走刀車完輥皮面，應適當增大副后角。
4.3切削操作
刀具安裝在刀架中，刀頭伸出部分要盡可能短，螺桿要擰緊，保證切削時刀桿對刀架不產生位移。走刀量是人工操作，要盡量保持勻速進給。由于切削力大，走刀量應控制在0.2~ 0.3 mm/r。吃刀深度一般不大于2 mm。如圖4所示。
先找出輥皮面磨損的最低點A，測出A點到最高點B點之間的徑向距離，假定是5 mm，其次再找出輥皮面磨損的次低點C，C點到B點的徑向距離約等于2 mm。具體操作：(1)先用YA6或YG6X硬質合金刀片倒角，兩端面倒角5×450; (2)用YN05右偏刀從左邊C點從右向左進行切削，再用YN05左偏刀從右邊的C點從左向右進行切削。(3)第二次吃刀深度約2 mm,從右端面向左進行切削到左端面。最后精車一刀（切削時的切屑呈崩碎狀，飛濺較高且易燙傷人，顏色大多是金黃色或深黃金）。整個切削過程每步一般不需中途換刀，從C點進行進刀切削有利于（因輥面有橢圓）準確地控制吃刀深度及走刀次數，而且還有利于防止車刀的崩刃，能校正輥面的平行度，提高輥面的利用率。
4.4切削后輥面的整理
對四輥破碎機的上下輥皮面的磨損程度分析，四輥破碎機輥皮面經過切削修復后的素線約呈弧線。為了減少輥皮面的切削次數，提高破碎機的作業率，經過多次實踐證明，根據四輥破碎機輥皮的磨損特點對輥皮面做圖5所示的整理，可延長兩次切削之間的作業時間的40%~50%。圖中的a，b值由上下輥皮面的具體磨損情況來選擇。
5、結語
(1)硬質輥皮雖然滿足了當前生產的需要，隨著燒結廠產量的不斷提高，四輥破碎機的標桿也在不斷升高。目前的硬質輥皮面的切削工藝受吃刀量與走刀量的限制，切削時間還不夠理想。
(2)由于四輥破碎機輥皮的輥徑大，雖切削轉速只有48.5 r/min，但輥徑的線速度為137 m/min。借鑒機床上加工淬火鋼，線速度一般采用為20~40m/min。所以對刀具的選擇要求很高，況且輥皮面又經過擠壓，摩擦和表面又不規則。為了提高刀片的耐磨度，必須選擇高硬度的刀片，但高硬度的刀片較脆，切削時刀片很容易崩刃。用改變刀具的幾何角度來增強韌性但很有限。
(3)降低切削速度是提高刀頭抗磨損的主要途徑。采用寬刃切削，在降低切削速度的同時，改變吃刀深度和走刀量也能縮短切削的基本時間。
(4)四輥破碎機的走刀系統如改為自動進給，這樣能減輕勞動強度又能保證走刀的勻速進給。
