王雙泉 胡建軍

摘 要：本文對如何有效發(fā)揮數(shù)控加工技術優(yōu)勢，提高軋鋼廠孔型尺寸精度和光潔度，縮短新產品開發(fā)周期提出了解決方案，并就方案實施過程、實施效果、以及存在的問題、應對措施進行了探討。

關鍵詞：軋輥車床 孔型 數(shù)控加工 刀具

0前言

隨著杭鋼集團公司新產品開發(fā)力度和對產品質量的要求不斷提高，加工精度要求也越來越高。以往新產品的開發(fā)過程中，軋輥的孔型加工主要采用成型刀加工，操作流程為：加工孔型樣板→對照樣板刃磨專用刀具→對輥加工。尺寸精度高度依賴于刀具、樣板的制作精度，對操作技能要求高，質量不穩(wěn)定，軋輥表面較粗糙，接刀痕跡明顯，尺寸難以控制。一種新產品上市，由于孔型開發(fā)加工時間過長，成本費用高，嚴重地制約了新產品的開發(fā)和推向市場的時間。因此采用新型加工機械對于新產品的開發(fā)顯得非常重要。

1.數(shù)控軋輥機床的優(yōu)勢

1.1.可實現(xiàn)傳統(tǒng)機床無法加工的復雜曲面； 有精度實時監(jiān)控、自動刀補等多種功能；尺寸精度和表面光潔度高，可有效避免孔型定位不準問題 。

1.2.能實現(xiàn)自動化加工， 生產效率大幅度提高，同時可實現(xiàn)多工序的集中加工、批量自動化生產。

1.3.其精確定位可為軋線上新工藝的應用拓寬道路。

2.數(shù)控軋輥機床主要參數(shù)確定

2.1.最大可加工規(guī)格

目前杭鋼軋輥規(guī)格最大為￠860×1810，考慮留有適當余地，確定可加工的最大規(guī)格為￠1000×6000。

2.2.主電機功率

參照現(xiàn)有普通重型軋輥車床的功率，確定擬購車床電機功率為75Kw。

2.3.主軸最高、最低轉速

主軸轉速是影響加工件表面質量的重要參數(shù)，轉速越高就越容易實現(xiàn)加工件較好的表面質量，數(shù)控機床主軸轉速按加工件在“計算直徑”時獲得最佳表面質量所需的線速度確定。根據(jù)本機床加工件的計算直徑φ800mm（通常取機床“最大加工直徑”的80%），從《現(xiàn)代實用機床設計手冊》中查得最高主軸轉速為250r/min）。最低轉速主要考慮將來可能要在該車床上切削其它零件如蝸桿，蝸桿精車時需要高速鋼刀具配合極低的轉速以獲得滿意的光潔度，故確定最低轉速為3.0 r/min，通過直流電機來實現(xiàn)3.0r/min ～250r/min之間的無級調速。

2.4.花盤最大扭矩

花盤扭矩是車床驅動工件進行加工的主動力，花盤扭矩值越大刀具能夠實現(xiàn)的切深和進刀量也越大，是實現(xiàn)機床加工效率的重要參數(shù)，機床花盤最大扭矩值可按下式計算：

T=9550（P-P0）/n

式中：P為主電動機的額定功率P=75Kw

P0 為空運轉功率 P0 =0.15P

n為主軸計算轉速 n=nmin（nmax/nmin） 0.55將nmax=250r/min、nmin=3 r/min代入，則n=3（250/3）0.55≈34

于是得出花盤扭矩T=9550（75-75×0.15）/34≈18KNM，取最大扭矩T=20 KNM

最大切削力F=T/（D計算/2）=20/0.4=50 KN （D計算=0.8×1M）

綜合以上計算，并結合實際需求，確定數(shù)控軋輥車床主要技術參數(shù)如下：

主電機功率75Kw，最大可加工直徑1米，最大可加工長度6米，花盤扭矩不小于20KNM，切削力不小于50KN。

3.軋輥孔型的加工藝

型鋼軋輥孔型具有斷面復雜，軋輥的孔型位置尺寸關聯(lián)性強，有的孔型深有100mm，孔型又窄，相互關聯(lián)的過渡圓弧半徑也小，因此先利用普通軋輥車床進行粗車，再由數(shù)控車床進行精加工。

3.1.數(shù)控編程

由于受到刀具的限制一支軋輥的孔型加工無法實現(xiàn)一次性全程自動加工，故根據(jù)孔型的特點和預留的加工余量，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，編一個完整的精加工程序，實現(xiàn)整支軋輥所有孔型的精加工，確?？仔偷某叽?、位置精度。

為簡化數(shù)控加工編程，避免干涉現(xiàn)象，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(jù)所留的余量，采用粗車循環(huán)CYC95指令，對每個孔型進行分段編程進行加工。有時為了減小空行程，采用刀具補償?shù)姆绞絹磉M行加工，但都統(tǒng)一留有精車余量（直徑0.5～1mm，兩側面0.2～0.3mm）。

3.2.車刀的選擇

根據(jù)孔型的形狀特點，選擇通用的數(shù)控車刀來完成弧形履帶板的孔型加工，如下圖所示。

履帶板的孔型加工示意圖

3.3.刀頭的選用

涂層刀具綜合性能良好，使用范圍較寬，因此選擇涂層刀具，本案選擇的牌號有4215、3210（分別適用于鋼、冷硬鑄鐵），刀片形狀有35°、55°、80°菱形刀片，R5、R6圓形刀片。

3.4.定位基準的確立

為了保證孔型的加工尺寸精度和相關聯(lián)的位置，應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(shù)控編程的起始軸向基準。

3.5.編程工藝數(shù)值的計算

孔型的各個交點和節(jié)點的數(shù)值先利用CAD軟件，在電腦中完成這些數(shù)值的捕捉，當?shù)毒叩牡都獍霃礁仔统叽缦鄾_突時，對所加工的尺寸進行修改，消除加工時出現(xiàn)由于刀具干涉發(fā)生的程序報警。

3.6.切削量的合理選用

選用切削量時主要根據(jù)加工效率以及斷削的實際情況來定，精加工時是以質量為原則的，同時要考慮車刀在加工中的使用壽命和磨損量對加工精度的影響。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)0.6mm以上磨損平面）或達一定周期時，必須進行更換，以防出現(xiàn)崩刃或X軸Y軸驅動器報警，使自動加工停止。

3.6.1.鋼質軋輥

半精車切削用量v=80～100mm/min， ap=4～6mm， f=0.4～0.6mm/n。精車的切削用量v=100～120mm/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.3～0.4mm/n。

3.6.2.冷硬鑄鐵軋輥

切削用量半精車v=25～35mm/min， ap=4～5mm， f=0.2～0.4mm/n。精車的切削用量v=40～50mm/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.3～0.4mm/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=100mm/min，從而使加工效率得到提高。

開發(fā)新產品用孔型精加工剛下線的軋輥

4.結語：

目前數(shù)控軋輥車床已成功運用于履帶板孔型加工，由于轉換了加工方式，減少了孔型加工的準備輔助時間，并節(jié)約了刀具的消耗。應用數(shù)控軋輥車床可以使孔型尺寸更加精準、輥面光潔度更高，提高了加工質量和效率，由于采用通用刀具取代整體成型刀具，大大縮短了開發(fā)和組織生產時間。通過實踐同時也為不同產品提供不同材質型鋼軋輥孔型提供了實質性的加工實例。

作者簡介：

王雙泉（1960.3-）。胡建軍（1962-），所學專業(yè)：冶金機械專業(yè)，目前職稱：機械工程師