弧形履帶板型鋼軋輥孔型數(shù)控加工技術(shù)探討

徐 進(jìn)， 張孝紅， 陳先鋒

(江蘇共昌軋輥股份有限公司，江蘇 宜興 214253)

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弧形履帶板型鋼軋輥孔型數(shù)控加工技術(shù)探討

徐 進(jìn)， 張孝紅， 陳先鋒

(江蘇共昌軋輥股份有限公司，江蘇 宜興 214253)

通過(guò)對(duì)軋輥孔型加工工藝的改進(jìn)、數(shù)控加工中的合理編程，以及在刀具的選擇和切削量的合理分配等方面進(jìn)行探索，充分發(fā)揮數(shù)控加工技術(shù)的柔性化特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)軋輥孔型在數(shù)控機(jī)床上的加工，使加工質(zhì)量和表面粗糙度顯著提高，為新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與組織生產(chǎn)提供一條更便捷的途徑。

軋輥孔型； 數(shù)控加工工藝； 刀具； 程序； 效率

引 言

履帶板產(chǎn)品作為型鋼的一種，其軋輥孔型復(fù)雜，但目前采用成型刀對(duì)型鋼軋輥的孔型加工仍占據(jù)主導(dǎo)地位。而一種型鋼軋輥新產(chǎn)品推向市場(chǎng)，若孔型開(kāi)發(fā)加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不但增加生產(chǎn)成本，還將嚴(yán)重地制約新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)效性。隨著數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的廣泛推廣應(yīng)用，利用數(shù)控技術(shù)加工型鋼軋輥孔型已經(jīng)進(jìn)入探索階段。

1 軋輥孔型的加工工藝

軋輥的孔型加工工藝目前大多采用主流的加工方式，即在軋輥車床上先對(duì)孔型進(jìn)行粗加工(開(kāi)坯)，根據(jù)對(duì)加工余量要求的不同，刀具可以選擇白鋼刀、合金刀(夾固式、焊接式)等。精加工孔型使用成型刀，成型刀是先經(jīng)線切割下料、加工，再以樣板對(duì)刀修磨而成；此加工工藝由于采用整把刀切削，加工轉(zhuǎn)速低，孔型的精度和粗糙度都較差，其加工質(zhì)量受到刀具制作和孔型樣板的影響較大，對(duì)于材料硬度高的軋輥，加工難度的增大使得刀具制作成本更高，同時(shí)由于加工時(shí)間延長(zhǎng)，很難滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。軋輥的材質(zhì)卻又在向更硬、更耐磨的要求上不斷提高，加工方法的短板顯得愈發(fā)突出。

弧形履帶板軋輥孔型具有斷面復(fù)雜的特點(diǎn)，軋輥的孔型位置尺寸關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，有的孔型又深又窄(深度超過(guò)100 mm)，相互關(guān)聯(lián)的過(guò)渡圓弧半徑也小，加大了加工刀具的選擇難度，由于刀架只能裝一把刀具所帶來(lái)的加工不便，不得不進(jìn)行深入的技術(shù)分析，來(lái)減小加工難度。

2 數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控軋輥車床的結(jié)構(gòu)和普通軋輥車床有所不同，工藝剛性沒(méi)有普通軋輥車床強(qiáng)，因此數(shù)控軋輥車床上的切削量不高，也就嚴(yán)重地制約了加工效率。故而對(duì)軋輥孔型的加工工藝改進(jìn)為：采用普通軋輥車床進(jìn)行粗車，數(shù)控軋輥車床進(jìn)行半精車和精車。

為充分發(fā)揮數(shù)控加工技術(shù)精度高的特點(diǎn)，更好地提高軋輥的加工質(zhì)量，首要是對(duì)車刀和相應(yīng)使用的刀具牌號(hào)進(jìn)行合理的選擇，以及對(duì)切削要素、程序編制等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和方案優(yōu)化，從而達(dá)到以數(shù)控機(jī)床來(lái)加工弧形履帶板的軋輥孔型的研究目標(biāo)。

3 研究過(guò)程

3.1 數(shù)控編程

數(shù)控編程是指按照被加工工件的圖樣尺寸及技術(shù)要求、工藝要求，將零件按照數(shù)控加工的工藝順序進(jìn)行工藝安排，利用刀具相對(duì)于工件運(yùn)行的軌跡進(jìn)行合理的編程，從而實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)化加工。但一支軋輥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難實(shí)現(xiàn)全程的自動(dòng)加工。所以，根據(jù)孔型的特點(diǎn)和所留的加工余量，選擇采用“分-總-分”的加工編程方法，先分段編程，即一個(gè)孔型一個(gè)加工程序，最后采用一把精車刀，編制一個(gè)完整的精加工程序，完成整個(gè)軋輥孔型的精加工(或孔型主要尺寸可完成加工的部分)，以保證孔型的尺寸位置精度。

為簡(jiǎn)化數(shù)控加工編程，使刀具不會(huì)產(chǎn)生碰撞與干涉，用錄入加工方式、手動(dòng)操作對(duì)孔型的直徑尺寸進(jìn)行車削，留精加工余量。在對(duì)孔型進(jìn)行編程時(shí)，根據(jù)所留的余量，在西門子系統(tǒng)中，一般采用粗車循環(huán)CYC95指令，對(duì)每個(gè)孔型進(jìn)行分段編程、加工。有時(shí)為了減小空行程，使用合理的編程程序，對(duì)孔型采用刀具補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)進(jìn)行加工，但都統(tǒng)一留有精車余量(直徑方向0.5～1 mm，兩側(cè)面0.2～0.3 mm)。為了防止程序出錯(cuò)，一般先進(jìn)行程序模擬校驗(yàn)。

3.2 車刀的選擇

數(shù)控加工主要是柔性化的輕載切削，復(fù)雜的型面采用通用刀具利用數(shù)控技術(shù)就可完成加工。數(shù)控刀具具有裝夾定位精度高、誤差小、換刀頭方便等特點(diǎn)。因此，可根據(jù)孔型的形狀特點(diǎn)，選擇通用的數(shù)控車刀，包括左手刀，右手刀，圓弧刀，尖頭刀，割槽刀，可以完成弧形履帶板的軋輥孔型加工，如圖1所示。

圖1 數(shù)控刀具加工示意圖

3.3 刀頭的選用

涂層刀具的斷屑槽與硬質(zhì)合金夾固式刀片以及焊接刃磨的刀具相比，采取了一些更有利于斷屑的技術(shù)措施，角度變化更多，從而使切屑更易折斷，保護(hù)了刀片。而通用的合金夾固式刀具角度比較大，不利于斷屑。手工進(jìn)行刃磨的刀片角度要靠砂輪的角度和人工手勢(shì)的協(xié)調(diào)配合，才能保證斷屑槽修磨質(zhì)量；這種刀片跟涂層刀具相比，更容易使刃口打碎產(chǎn)生非正常磨損，消耗刀具材料。涂層刀具綜合性能良好，通用性強(qiáng)，一種涂層硬質(zhì)合金刀片的使用范圍也較寬。在研究過(guò)程中選用了山特維克公司的涂層刀具，牌號(hào)有鋼：4215；冷硬鑄鐵：3210；刀片形狀有：35°,55°,80°菱形刀片，R5,R6mm圓形刀片，加工效果比較理想。

觀察兩組患者的血清CPR濃度和神經(jīng)功能缺損評(píng)分;并對(duì)比兩組患者的治療總成效,將其結(jié)果分為顯效、有效和無(wú)效。(顯效+有效)/總例數(shù)×100%=總治療成效。

3.4 定位基準(zhǔn)的確立

由于一支軋輥上有多個(gè)孔型，加工時(shí)要用到不同的刀具，為了保證孔型的加工尺寸精度和相關(guān)聯(lián)的位置，就要事先確立軋輥的一端為定位基準(zhǔn)面，車刀的軸向?qū)Φ抖家源嗣鏋閷?duì)刀基準(zhǔn)，同時(shí)也是數(shù)控編程的起始軸向基準(zhǔn)。裝夾采用雙頂尖配四爪，四爪夾持松緊要適當(dāng)，尾座的頂尖壓力要達(dá)到規(guī)定數(shù)值。

3.5 編程工藝數(shù)值的計(jì)算

每一次編程都離不開(kāi)孔型的各個(gè)交點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的數(shù)值，孔型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以利用CAD畫(huà)圖軟件，用電腦完成這些數(shù)值的捕捉；當(dāng)使用的刀具的刀尖半徑跟孔型尺寸相沖突時(shí)，就需要對(duì)所加工的尺寸進(jìn)行修改，消除加工時(shí)由于出現(xiàn)刀具干涉而發(fā)生的程序報(bào)警。由于使用了CAD畫(huà)圖軟件，修改即時(shí)加工的輪廓圖形非常方便，數(shù)值的計(jì)算也就不再繁瑣，同時(shí)也為自動(dòng)編程提供了方便。

3.6 切削量的合理選用

選用切削量時(shí)主要根據(jù)加工效率以及斷屑的實(shí)際情況來(lái)定，精加工時(shí)是以質(zhì)量為原則，同時(shí)要考慮車刀在加工中的使用壽命和它的磨損量對(duì)加工精度的影響，還有加工材質(zhì)的不同和使用的刀具不同，切削量就會(huì)相應(yīng)地有些不一樣。在選用山特維克公司刀具時(shí)，只要合理選擇切削量，保證了加工過(guò)程順利進(jìn)行，刀具的磨損和消耗均正常。為了防止出現(xiàn)非正常消耗，在刀片使用到一定的磨損量(后刀面出現(xiàn)0.6 mm以上磨損平面)或使用時(shí)間時(shí)，一定要進(jìn)行更換，以防出現(xiàn)崩刃或X軸、Y軸驅(qū)動(dòng)器報(bào)警，使自動(dòng)加工停止。

切削量的選擇：

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

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

2)鑄鐵軋輥

由于冷硬鑄鐵軋輥的硬度在HRC45以上，比較耐磨，增加了加工難度，跟鋼材軋輥相比只好減少為：半精車切削量v=25～35 mm/min，ap=4～5 mm，f=0.2～0.4 mm/n；精車切削量v=40～50 mm/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.3～0.4 mm/n。

精加工時(shí)，還可以選用整體式陶瓷刀片和立方氮化硼刀片，在相同的切削深度和進(jìn)給量下，它的切削速度可達(dá)到v=100 mm/min，從而使加工效率得到提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控技術(shù)運(yùn)用到軋輥孔型加工中，轉(zhuǎn)換了加工方式，減少了孔型加工的準(zhǔn)備輔助時(shí)間，降低了刀具的消耗，提高了加工質(zhì)量和效益，縮短了開(kāi)發(fā)和組織生產(chǎn)時(shí)間。研究探索的加工方案，加工的孔型質(zhì)量跟原來(lái)相比，無(wú)論在尺寸精度和粗糙度上，都發(fā)生了質(zhì)的變化，有了顯著地提升。

2016-06-25作者簡(jiǎn)介：徐 進(jìn)(1963—)，男，工程師。E-mail:xujin@hzsteel.com

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