弧形履带板型钢轧辊孔型数控加工技术探讨

2016-12-12张孝红陈先锋

现代冶金 2016年5期

关键词：精车车刀孔型

徐进，张孝红，陈先锋

(江苏共昌轧辊股份有限公司，江苏宜兴 214253)

弧形履带板型钢轧辊孔型数控加工技术探讨

徐进，张孝红，陈先锋

(江苏共昌轧辊股份有限公司，江苏宜兴 214253)

通过对轧辊孔型加工工艺的改进、数控加工中的合理编程，以及在刀具的选择和切削量的合理分配等方面进行探索，充分发挥数控加工技术的柔性化特点，实现轧辊孔型在数控机床上的加工，使加工质量和表面粗糙度显著提高，为新产品的开发与组织生产提供一条更便捷的途径。

轧辊孔型；数控加工工艺；刀具；程序；效率

引言

履带板产品作为型钢的一种，其轧辊孔型复杂，但目前采用成型刀对型钢轧辊的孔型加工仍占据主导地位。而一种型钢轧辊新产品推向市场，若孔型开发加工时间过长，不但增加生产成本，还将严重地制约新产品推向市场的时效性。随着数控技术在机械加工中的广泛推广应用，利用数控技术加工型钢轧辊孔型已经进入探索阶段。

1 轧辊孔型的加工工艺

轧辊的孔型加工工艺目前大多采用主流的加工方式，即在轧辊车床上先对孔型进行粗加工(开坯)，根据对加工余量要求的不同，刀具可以选择白钢刀、合金刀(夹固式、焊接式)等。精加工孔型使用成型刀，成型刀是先经线切割下料、加工，再以样板对刀修磨而成；此加工工艺由于采用整把刀切削，加工转速低，孔型的精度和粗糙度都较差，其加工质量受到刀具制作和孔型样板的影响较大，对于材料硬度高的轧辊，加工难度的增大使得刀具制作成本更高，同时由于加工时间延长，很难满足实际生产需求。轧辊的材质却又在向更硬、更耐磨的要求上不断提高，加工方法的短板显得愈发突出。

弧形履带板轧辊孔型具有断面复杂的特点，轧辊的孔型位置尺寸关联性强，有的孔型又深又窄(深度超过100 mm)，相互关联的过渡圆弧半径也小，加大了加工刀具的选择难度，由于刀架只能装一把刀具所带来的加工不便，不得不进行深入的技术分析，来减小加工难度。

2 数控加工技术的应用

数控轧辊车床的结构和普通轧辊车床有所不同，工艺刚性没有普通轧辊车床强，因此数控轧辊车床上的切削量不高，也就严重地制约了加工效率。故而对轧辊孔型的加工工艺改进为：采用普通轧辊车床进行粗车，数控轧辊车床进行半精车和精车。

为充分发挥数控加工技术精度高的特点，更好地提高轧辊的加工质量，首要是对车刀和相应使用的刀具牌号进行合理的选择，以及对切削要素、程序编制等方面进行数据分析和方案优化，从而达到以数控机床来加工弧形履带板的轧辊孔型的研究目标。

3 研究过程

3.1 数控编程

数控编程是指按照被加工工件的图样尺寸及技术要求、工艺要求，将零件按照数控加工的工艺顺序进行工艺安排，利用刀具相对于工件运行的轨迹进行合理的编程，从而实现零件的自动化加工。但一支轧辊的孔型加工需要的是一整套完整的加工程序，如上文所述，由于受到刀具的限制很难实现全程的自动加工。所以，根据孔型的特点和所留的加工余量，选择采用“分-总-分”的加工编程方法，先分段编程，即一个孔型一个加工程序，最后采用一把精车刀，编制一个完整的精加工程序，完成整个轧辊孔型的精加工(或孔型主要尺寸可完成加工的部分)，以保证孔型的尺寸位置精度。

为简化数控加工编程，使刀具不会产生碰撞与干涉，用录入加工方式、手动操作对孔型的直径尺寸进行车削，留精加工余量。在对孔型进行编程时，根据所留的余量，在西门子系统中，一般采用粗车循环CYC95指令，对每个孔型进行分段编程、加工。有时为了减小空行程，使用合理的编程程序，对孔型采用刀具补偿的方式来进行加工，但都统一留有精车余量(直径方向0.5～1 mm，两侧面0.2～0.3 mm)。为了防止程序出错，一般先进行程序模拟校验。

3.2 车刀的选择

数控加工主要是柔性化的轻载切削，复杂的型面采用通用刀具利用数控技术就可完成加工。数控刀具具有装夹定位精度高、误差小、换刀头方便等特点。因此，可根据孔型的形状特点，选择通用的数控车刀，包括左手刀，右手刀，圆弧刀，尖头刀，割槽刀，可以完成弧形履带板的轧辊孔型加工，如图1所示。

图1 数控刀具加工示意图

3.3 刀头的选用

涂层刀具的断屑槽与硬质合金夹固式刀片以及焊接刃磨的刀具相比，采取了一些更有利于断屑的技术措施，角度变化更多，从而使切屑更易折断，保护了刀片。而通用的合金夹固式刀具角度比较大，不利于断屑。手工进行刃磨的刀片角度要靠砂轮的角度和人工手势的协调配合，才能保证断屑槽修磨质量；这种刀片跟涂层刀具相比，更容易使刃口打碎产生非正常磨损，消耗刀具材料。涂层刀具综合性能良好，通用性强，一种涂层硬质合金刀片的使用范围也较宽。在研究过程中选用了山特维克公司的涂层刀具，牌号有钢：4215；冷硬铸铁：3210；刀片形状有：35°,55°,80°菱形刀片，R5,R6mm圆形刀片，加工效果比较理想。

观察两组患者的血清CPR浓度和神经功能缺损评分;并对比两组患者的治疗总成效,将其结果分为显效、有效和无效。(显效+有效)/总例数×100%=总治疗成效。

3.4 定位基准的确立

由于一支轧辊上有多个孔型，加工时要用到不同的刀具，为了保证孔型的加工尺寸精度和相关联的位置，就要事先确立轧辊的一端为定位基准面，车刀的轴向对刀都以此面为对刀基准，同时也是数控编程的起始轴向基准。装夹采用双顶尖配四爪，四爪夹持松紧要适当，尾座的顶尖压力要达到规定数值。

3.5 编程工艺数值的计算

每一次编程都离不开孔型的各个交点和节点的数值，孔型结构复杂，可以利用CAD画图软件，用电脑完成这些数值的捕捉；当使用的刀具的刀尖半径跟孔型尺寸相冲突时，就需要对所加工的尺寸进行修改，消除加工时由于出现刀具干涉而发生的程序报警。由于使用了CAD画图软件，修改即时加工的轮廓图形非常方便，数值的计算也就不再繁琐，同时也为自动编程提供了方便。

3.6 切削量的合理选用

选用切削量时主要根据加工效率以及断屑的实际情况来定，精加工时是以质量为原则，同时要考虑车刀在加工中的使用寿命和它的磨损量对加工精度的影响，还有加工材质的不同和使用的刀具不同，切削量就会相应地有些不一样。在选用山特维克公司刀具时，只要合理选择切削量，保证了加工过程顺利进行，刀具的磨损和消耗均正常。为了防止出现非正常消耗，在刀片使用到一定的磨损量(后刀面出现0.6 mm以上磨损平面)或使用时间时，一定要进行更换，以防出现崩刃或X轴、Y轴驱动器报警，使自动加工停止。

切削量的选择：

半精车切削量v=80～100 mm/min，ap=4～6 mm，f=0.4～0.6 mm/n。

精车切削量v=100～120 mm/min，ap=0.2～0.5 mm，f=0.3～0.4 mm/n。

2)铸铁轧辊

由于冷硬铸铁轧辊的硬度在HRC45以上，比较耐磨，增加了加工难度，跟钢材轧辊相比只好减少为：半精车切削量v=25～35 mm/min，ap=4～5 mm，f=0.2～0.4 mm/n；精车切削量v=40～50 mm/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.3～0.4 mm/n。

精加工时，还可以选用整体式陶瓷刀片和立方氮化硼刀片，在相同的切削深度和进给量下，它的切削速度可达到v=100 mm/min，从而使加工效率得到提高。