弧形履帶板型鋼軋輥孔型數控加工技術探討

徐 進， 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控加工技術探討

徐 進， 張孝紅， 陳先鋒

(江蘇共昌軋輥股份有限公司，江蘇 宜興 214253)

通過對軋輥孔型加工工藝的改進、數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行探索，充分發揮數控加工技術的柔性化特點，實現軋輥孔型在數控機床上的加工，使加工質量和表面粗糙度顯著提高，為新產品的開發與組織生產提供一條更便捷的途徑。

軋輥孔型； 數控加工工藝； 刀具； 程序； 效率

引 言

履帶板產品作為型鋼的一種，其軋輥孔型復雜，但目前采用成型刀對型鋼軋輥的孔型加工仍占據主導地位。而一種型鋼軋輥新產品推向市場，若孔型開發加工時間過長，不但增加生產成本，還將嚴重地制約新產品推向市場的時效性。隨著數控技術在機械加工中的廣泛推廣應用，利用數控技術加工型鋼軋輥孔型已經進入探索階段。

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孔型進行粗加工(開坯)，根據對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，成型刀是先經線切割下料、加工，再以樣板對刀修磨而成；此加工工藝由于采用整把刀切削，加工轉速低，孔型的精度和粗糙度都較差，其加工質量受到刀具制作和孔型樣板的影響較大，對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，同時由于加工時間延長，很難滿足實際生產需求。軋輥的材質卻又在向更硬、更耐磨的要求上不斷提高，加工方法的短板顯得愈發突出。

弧形履帶板軋輥孔型具有斷面復雜的特點，軋輥的孔型位置尺寸關聯性強，有的孔型又深又窄(深度超過100 mm)，相互關聯的過渡圓弧半徑也小，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的加工不便，不得不進行深入的技術分析，來減小加工難度。

2 數控加工技術的應用

數控軋輥車床的結構和普通軋輥車床有所不同，工藝剛性沒有普通軋輥車床強，因此數控軋輥車床上的切削量不高，也就嚴重地制約了加工效率。故而對軋輥孔型的加工工藝改進為：采用普通軋輥車床進行粗車，數控軋輥車床進行半精車和精車。

為充分發揮數控加工技術精度高的特點，更好地提高軋輥的加工質量，首要是對車刀和相應使用的刀具牌號進行合理的選擇，以及對切削要素、程序編制等方面進行數據分析和方案優化，從而達到以數控機床來加工弧形履帶板的軋輥孔型的研究目標。

3 研究過程

3.1 數控編程

數控編程是指按照被加工工件的圖樣尺寸及技術要求、工藝要求，將零件按照數控加工的工藝順序進行工藝安排，利用刀具相對于工件運行的軌跡進行合理的編程，從而實現零件的自動化加工。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現全程的自動加工。所以，根據孔型的特點和所留的加工余量，選擇采用“分-總-分”的加工編程方法，先分段編程，即一個孔型一個加工程序，最后采用一把精車刀，編制一個完整的精加工程序，完成整個軋輥孔型的精加工(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。

為簡化數控加工編程，使刀具不會產生碰撞與干涉，用錄入加工方式、手動操作對孔型的直徑尺寸進行車削，留精加工余量。在對孔型進行編程時，根據所留的余量，在西門子系統中，一般采用粗車循環CYC95指令，對每個孔型進行分段編程、加工。有時為了減小空行程，使用合理的編程程序，對孔型采用刀具補償的方式來進行加工，但都統一留有精車余量(直徑方向0.5～1 mm，兩側面0.2～0.3 mm)。為了防止程序出錯，一般先進行程序模擬校驗。

3.2 車刀的選擇

數控加工主要是柔性化的輕載切削，復雜的型面采用通用刀具利用數控技術就可完成加工。數控刀具具有裝夾定位精度高、誤差小、換刀頭方便等特點。因此，可根據孔型的形狀特點，選擇通用的數控車刀，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措施，角度變化更多，從而使切屑更易折斷，保護了刀片。而通用的合金夾固式刀具角度比較大，不利于斷屑。手工進行刃磨的刀片角度要靠砂輪的角度和人工手勢的協調配合，才能保證斷屑槽修磨質量；這種刀片跟涂層刀具相比，更容易使刃口打碎產生非正常磨損，消耗刀具材料。涂層刀具綜合性能良好，通用性強，一種涂層硬質合金刀片的使用范圍也較寬。在研究過程中選用了山特維克公司的涂層刀具，牌號有鋼：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濃度和神經功能缺損評分;并對比兩組患者的治療總成效,將其結果分為顯效、有效和無效。(顯效+有效)/總例數×100%=總治療成效。

3.4 定位基準的確立

由于一支軋輥上有多個孔型，加工時要用到不同的刀具，為了保證孔型的加工尺寸精度和相關聯的位置，就要事先確立軋輥的一端為定位基準面，車刀的軸向對刀都以此面為對刀基準，同時也是數控編程的起始軸向基準。裝夾采用雙頂尖配四爪，四爪夾持松緊要適當，尾座的頂尖壓力要達到規定數值。

3.5 編程工藝數值的計算

每一次編程都離不開孔型的各個交點和節點的數值，孔型結構復雜，可以利用CAD畫圖軟件，用電腦完成這些數值的捕捉；當使用的刀具的刀尖半徑跟孔型尺寸相沖突時，就需要對所加工的尺寸進行修改，消除加工時由于出現刀具干涉而發生的程序報警。由于使用了CAD畫圖軟件，修改即時加工的輪廓圖形非常方便，數值的計算也就不再繁瑣，同時也為自動編程提供了方便。

3.6 切削量的合理選用

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

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，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給量下，它的切削速度可達到v=100 mm/min，從而使加工效率得到提高。

4 結束語

數控技術運用到軋輥孔型加工中，轉換了加工方式，減少了孔型加工的準備輔助時間，降低了刀具的消耗，提高了加工質量和效益，縮短了開發和組織生產時間。研究探索的加工方案，加工的孔型質量跟原來相比，無論在尺寸精度和粗糙度上，都發生了質的變化，有了顯著地提升。

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

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