冷軋管機(jī)軋銀孔型銑削加工初探

引言

冷軋管機(jī)因其獨(dú)特優(yōu)勢(shì),自誕生以來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,但其軋制工具（包括軋銀孔型、芯棒和滑道等）的制作技術(shù)要求較高。軋銀孔型作為軋制過(guò)程中的主要形變工具,直接決定了所生產(chǎn)鋼管的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,因此軋銀加工的精度變得尤其重要。

冷軋管機(jī)軋銀孔型的截面為非圓形狀,設(shè)計(jì)和加工都比較困難。本文主要針對(duì)軋銀孔型非圓曲面的精加工問(wèn)題,以LG30-38×19規(guī)格的孔型為例,探討在UG環(huán)境下多軸銑削加工的方法。

1軋銀孔型的加工流程

在國(guó)內(nèi),軋銀孔型的加工流程一般是:錯(cuò)孔機(jī)錯(cuò)孔二磨床磨削二表面淬火二手工打磨。因此,加工出的軋銀孔型難以與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)保持一致,精度不高。國(guó)外一般采用三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控錯(cuò)孔開(kāi)槽粗加工,然后再采用五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床磨削,磨削時(shí)孔型數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),也可對(duì)砂輪磨頭進(jìn)行自動(dòng)修正,孔型輪廓精度達(dá)到0.005mm。

隨著多軸數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)的普及,兼顧經(jīng)濟(jì)因素,考慮將軋銀孔型的加工流程更改為:普車車毛坯二錯(cuò)孔機(jī)錯(cuò)孔二四軸數(shù)控銑床粗銑二淬火二四軸數(shù)控銑床精銑。

2數(shù)控機(jī)床去除大余量

毛坯經(jīng)由錯(cuò)孔機(jī)錯(cuò)孔后在大小口銜接處會(huì)有較多的余量需要去除,如圖1所示,并且孔型的大口截面處非圓開(kāi)口也比較大,如圖2所示。將這兩處的曲面預(yù)先單獨(dú)加工可節(jié)省后續(xù)加工的工時(shí)。

2.1文件導(dǎo)入及加工坐標(biāo)系調(diào)整

直接以打開(kāi)的方式讀取經(jīng)由數(shù)據(jù)交換的文件,在UG軟件中不能進(jìn)行編輯修改,所以在UG軟件中新建零件,通過(guò)文件導(dǎo)入的方式將其他格式的孔型模型加載到UG環(huán)境中。調(diào)整好加工坐標(biāo)系,建立如圖3所示拉伸面。

圖3孔型及拉伸面

2.2分割曲面及加工

用上述建立的拉伸面來(lái)分割待加工的孔型曲面,提取出要預(yù)先加工的區(qū)域。進(jìn)入UG加工環(huán)境,在幾何視圖中設(shè)定好加工坐標(biāo)系以及工件和毛坯,在機(jī)床視圖中建立刀具,設(shè)置如圖4所示切削區(qū)域進(jìn)行加工。

圖4切削區(qū)域選擇

3孔型粗加工及精加工

創(chuàng)建多軸加工工序,選擇可變軸曲面輪廓銑削子工序?？勺冚S曲面輪廓銑削中的驅(qū)動(dòng)方法用于定義創(chuàng)建刀軌所需要的驅(qū)動(dòng)點(diǎn),在選擇驅(qū)動(dòng)方法時(shí),要充分考慮加工表面的形狀和復(fù)雜性,同時(shí)結(jié)合刀軸和投影矢量的要求來(lái)共同決定。

3.1驅(qū)動(dòng)方法

驅(qū)動(dòng)方法設(shè)為流線,分別定義軋銀孔型待加工曲面兩條完整的邊界曲線為流曲線。定義任意垂直于流曲線的線條為交叉曲線,如圖5所示。為兼顧加工效率與加工的精度,在粗加工階段將步距設(shè)為恒定,最大距離設(shè)為0.1mm,在精加工時(shí),步距改為0.005mm。

3.2投影矢量及刀軸

投影矢量設(shè)為垂直于驅(qū)動(dòng)體,刀軸設(shè)為四軸垂直于驅(qū)動(dòng)體,并將旋轉(zhuǎn)角度定義為15°。

圖5流曲線及交叉曲線

3.3程序生成

設(shè)置進(jìn)給率及主軸轉(zhuǎn)速,生成如圖6所示刀路。

圖6粗精加工刀路

4結(jié)語(yǔ)

一般采用球頭刀銑削空間曲面,因?yàn)榍蝾^刀對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性較強(qiáng)。但球頭刀在加工時(shí)切削量不均勻,在軋銀孔型加工中由于截面形狀的限制,會(huì)使得刀具與工件的接觸點(diǎn)位置不同,切削的速度也不一樣。在接觸點(diǎn)靠近球頭刀的頂部時(shí),其切削速度最低,為避免相對(duì)切削速度為零的情況,將刀軸設(shè)置一定的旋轉(zhuǎn)角度是必要的。