冷轧管机轧银孔型铣削加工初探

引言

冷轧管机因其独特优势,自诞生以来得到了广泛的应用和发展,但其轧制工具（包括轧银孔型、芯棒和滑道等）的制作技术要求较高。轧银孔型作为轧制过程中的主要形变工具,直接决定了所生产钢管的质量和生产效率,因此轧银加工的精度变得尤其重要。

冷轧管机轧银孔型的截面为非圆形状,设计和加工都比较困难。本文主要针对轧银孔型非圆曲面的精加工问题,以LG30-38×19规格的孔型为例,探讨在UG环境下多轴铣削加工的方法。

1轧银孔型的加工流程

在国内,轧银孔型的加工流程一般是:错孔机错孔二磨床磨削二表面淬火二手工打磨。因此,加工出的轧银孔型难以与设计数据保持一致,精度不高。国外一般采用三轴联动数控错孔开槽粗加工,然后再采用五轴联动的数控机床磨削,磨削时孔型数据可以实时监测,也可对砂轮磨头进行自动修正,孔型轮廓精度达到0.005mm。

随着多轴数控机床在国内的普及,兼顾经济因素,考虑将轧银孔型的加工流程更改为:普车车毛坯二错孔机错孔二四轴数控铣床粗铣二淬火二四轴数控铣床精铣。

2数控机床去除大余量

毛坯经由错孔机错孔后在大小口衔接处会有较多的余量需要去除,如图1所示,并且孔型的大口截面处非圆开口也比较大,如图2所示。将这两处的曲面预先单独加工可节省后续加工的工时。

2.1文件导入及加工坐标系调整

直接以打开的方式读取经由数据交换的文件,在UG软件中不能进行编辑修改,所以在UG软件中新建零件,通过文件导入的方式将其他格式的孔型模型加载到UG环境中。调整好加工坐标系,建立如图3所示拉伸面。

图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来分割待加工的孔型曲面,提取出要预先加工的区域。进入UG加工环境,在几何视图中设定好加工坐标系以及工件和毛坯,在机床视图中建立刀具,设置如图4所示切削区域进行加工。

图4切削区域选择

3孔型粗加工及精加工

创建多轴加工工序,选择可变轴曲面轮廓铣削子工序。可变轴曲面轮廓铣削中的驱动方法用于定义创建刀轨所需要的驱动点,在选择驱动方法时,要充分考虑加工表面的形状和复杂性,同时结合刀轴和投影矢量的要求来共同决定。

3.1驱动方法

驱动方法设为流线,分别定义轧银孔型待加工曲面两条完整的边界曲线为流曲线。定义任意垂直于流曲线的线条为交叉曲线,如图5所示。为兼顾加工效率与加工的精度,在粗加工阶段将步距设为恒定,最大距离设为0.1mm,在精加工时,步距改为0.005mm。

3.2投影矢量及刀轴

投影矢量设为垂直于驱动体,刀轴设为四轴垂直于驱动体,并将旋转角度定义为15°。

图5流曲线及交叉曲线

3.3程序生成

设置进给率及主轴转速,生成如图6所示刀路。

图6粗精加工刀路

4结语

一般采用球头刀铣削空间曲面,因为球头刀对加工对象的适应性较强。但球头刀在加工时切削量不均匀,在轧银孔型加工中由于截面形状的限制,会使得刀具与工件的接触点位置不同,切削的速度也不一样。在接触点靠近球头刀的顶部时,其切削速度最低,为避免相对切削速度为零的情况,将刀轴设置一定的旋转角度是必要的。