大型轴类件传动扁头加工工艺的研究

大型轴类件传动扁头加工工艺的研究

于派

辽宁恒通冶金装备制造有限公司， 辽宁 本溪 117019

摘要：以一支出口印度轧辊为例，对其传动扁的加工工艺进行研究，阐述了多种刀具及切削方法，并比较其优劣性，得出最终结论。在保证产品加工精度的前提下，提高了工作效率。

关键词：出口轧辊；传动扁；UG8.5；数控双面铣床

引言

轧辊是轧机当中的重要组成部分，它对轧机能否安全可靠地工作有着重要的影响。该类零件的结构特点是直径较大，传动扁位置的特点是去除量较大，承受载荷，加工尺寸及表面质量直接影响扭矩的传递。因此对其加工工艺进行分析研究并提出有效可行的控制措施就变得十分重要。本文以一支出口印度轧辊的传动扁加工为例，在工艺路线的安排上，刀具的选用及数控程序的编写上进行了加工工艺研究，保证了产品加工的精度和表面质量、提高了加工效率，为轧辊的传动扁加工提供了借鉴意义。

1产品分析

该出口印度轧辊成品重量为42.2t，总长度为8890mm。传动扁位置的切削去除量大约为2t左右。而且表面粗糙度要求为Ra≤1.6，与辊颈相连的圆弧面为R320，切削去除量大，过渡圆弧面大，加工困难。

2解决方案

2.1 方案一：刀具：D400圆盘刀，D315圆盘刀，R25球头刀。

编程方式：手工编程

传动扁总长1020mm，D400刀盘往复铣前720mm直面，每刀铣360mm长。程序如下：

N100 R0=0.6 R10=360 R12=490 R13=46 R15=10

N102 M1=41 M2=41

N104 M3 S50 M2=4 S2=50 F600

N106 M12 M22 M14 M24

N108 G90 G54 G0 Z=50 Z2=50

N110 M15 M25

N112 G0 X0

N114 G0 Y0 Y2=0

N116 X=-R10

N118 Y=R12 Y2=R12

N120 M13 M23

N122 M14 M24

BB:

N124 G1 Z=-R15 Z2=-R15

N126 M15 M25

N128 G1 X=-(R10-R0*R15)

N130 G4F1

N132 M12 M22

N134 G1 Y=-R12 Y2=-R12

N136 M13 M23

N138 M14 M24

N140 R12=-R12 R15=R15+5

N142 IF R15<=R13 GOTOB BB

N144 G1 Z=-R13 Z2=-R13

N146 M15 M25

N148 G1 X=-(R10-R0*R13)

N150 M12 M22

N152 Y=-R12 Y2=-R12

N154 M14 M24

N156 G0 Z=10 Z2=10

N158 G0 X=200

N160 M05

N162 M02

剩余部分包括圆弧R320,用D315刀盘半精铣圆弧，用三角函数按度数分割圆弧。程序如下：

;---------粗铣R320 Z轴对刀-232.45------

R20=320 R8=14 R9=10 R21=R20-R8-0.5 R22=R20-R9-1 R10=494-3 R11=172 R12=350 R13=R8 R15=46

M3 S200 M2=4 S2=200 F1500

M1=42 M2=42

M12 M22 M14 M24

G90G0G56 Z=50 Z2=50

X0

Y=R12 Y2=R12

CC:R30=R22*COS(R15) R40=R21*SIN(R15)

R50=R22-R30 R50=R10-R50

G0 X=-R11

Z=-(R13+R40) Z2=-(R13+R40)

G01 Y=-R12 Y2=-R12

G01 X=-R50+10

G09 G01 X=-R50 FB=100

G01 Y=R12 Y2=R12

R15=R15+1

IF R15<=90 GOTOB CC

G09 G01 X=-(R10-R22) FB=100

G01 Z=-(R13+R21) Z2=-(R13+R21)

G01 Y=-R12 Y2=-R12

G0 X=-R11

G01 Y=R12 Y2=R12

G0 X=200

M5

M30

最后用R25球头刀精铣圆弧，仍然采用三角函数按度数分割圆弧法。该方案的优点是：粗铣、半精铣、精铣切削量分配均匀，利于保护刀具、保护机床。缺点在于：换刀频繁，程序量多，操作繁琐，需要多次对刀，切削时间长。

2.2 方案二：刀具：D400圆盘刀，D200_R20圆盘刀。

编程方式：手工编程

直面部分仍然采用D400刀盘铣削，圆弧R320采用D200_R20刀盘铣削，刀盘齿数：5，圆弧部分粗铣精铣一次性加工。

程序如下：

;---------粗铣R320 Z轴对刀精铣面-320------

R20=320 R31=20 R21=R20-R31 R10=220 R12=350 R13=R31 R15=46

M3 S200 M2=4 S2=200 F1500

M1=42 M2=42

M12 M22 M14 M24

G90G0G56 Z=-150 Z2=-150

X0

Y=R12 Y2=R12

CC:R30=R21*COS(R15) R40=R21*SIN(R15)

R50=R21-R30 R50=R10-R50

G01 X=-R50

G01 Z=-(R13+R40) Z2=-(R13+R40)

G01 Y=-R12 Y2=-R12

R12=-R12

R15=R15+0.4

IF R15<=90 GOTOB CC

G01 X=-(R10-R21)

G01 Z=-(R13+R21) Z2=-(R13+R21)

G01 Y=-R12 Y2=-R12

G0 X=200

M5

M30

由于D200_R20圆盘刀下半径为R20所以在铣削直面的同时可以兼顾铣削过渡圆弧，节省了半精铣圆弧的时间。但是由于手工编程存在刀具路径不合理的问题，程序段中切削用量的选择存在普通机床的用法，导致产品表面粗糙度差，工人易产生误操作，仍然具备程序优化的空间。

2.3 方案三：刀具：D200_R10圆盘刀,球头刀，倒角刀

编程方式：自动编程，软件：UG8.5

直面部分采用D400圆盘刀粗精铣，圆弧位置采用D200_R10刀盘铣削,刀盘刀片数共8片。

2.3.1机床功率校核

（1）切削速度

（2）切削深度

Ap=2mm

（3）进给量

F=800

（4）铣削宽度

B=160mm

（5）每齿进给量

=

（6）铣削力

（7）铣削功率

经过上诉功率校核，满足机床37KW的切削条件，经车间测试，机床振动较大，将Ap降低到1.5 时切削正常，此时Fc=7133.35N,Pc=22.4KW，根据刀片参数，确定其他切削参数。满足“高速轻载”的加工工艺理念。

2.3.2 UG8.5软件编程：

工序类型采用固定轮廓铣，指定部件，指定切削区域，驱动方法选择曲面，刀具选择D200_R10，生成刀路轨迹，经过后处理后生成数控程序。

程序如下：

G00G40G49G17G80G90G54

G91G28Z0

(Tool Name - D200R10)

G90 G00 X924.147 Y36.589

Z362.925

Z352.925

G01 Z347.921 F250.

Y35.159 Z347.956

Y29.299 Z348.065

Y23.439 Z348.126

Y11.72 Z348.152

Y0. Z348.154

.

.

.

X800.005 Z275.202

X800. Z275.201

Y222.672 Z275.608

Y210.952 Z275.657

Y187.513 Z275.658

Y140.635 Z275.661

Y93.757 Z275.662

Y46.878 Z275.661

Y0.

Y-46.878

Y-93.757 Z275.66

Y-140.635 Z275.659

Y-187.513

Y-210.952 Z275.658

Y-217.07

Z282.925

G00 Z362.925

M09

M05

M30

双面铣机床铣削传动扁工序，结构简单但是一般切削量较大，需要考虑刀具的合理选用及对加工面粗糙度的保证。D200_R10圆盘刀对切削直面及圆弧面均有帮助，但是由于刀盘直径较小，不适合铣削大切削量的直面部分，D400圆盘刀完美的弥补了它的缺陷，组合效果即保证了切削质量又提高了切削效率。

3总结

数控刀具的选择和使用、数控机床的进给传动机构不同于普通机床，同时受到机床主轴功率及扭矩的限制，刀盘直径不宜过大，切削深度不易过深，较大的刀盘直径和较深的切削深度虽然可以部分提高加工效率，但是同时损失了切削速度及进给速度，违背了数控机床“高速轻载”的使用原则，长期不良使用将会增加机床维修频率，提高生产成本，影响生产效率。应根据现有设备具体情况，选择合理的装夹方式，选用高效的数控专用刀具，在刀路控制方面，利用 UG NX 软件，合理设置加工参数，对刀路进行优化，提高加工质量、加工效率，降低加工成本。对职工进行现代加工的工艺、技术等知识培训，把之前普通机床加工积累的经验合理的带入到数控加工中，提高数控设备使用效率，发挥数控设备应有的功能与效率。

参考文献：

[1]崔长华，左会峰，崔雷.机械加工工艺规程设计[M].北京：机械工业出版社，2009

[2]李喜桥.加工工艺学[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003.

[3]杨叔子，机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2001.8

[4]洪如瑾《UG NX4 结构分析培训教程》清华大学出版社 2007.03