轧辊精车加工工艺改进
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改进后的工艺具有以下优点:①立方氮化硼材质上压式刀具定位精准、抗冲击性强、耐磨损,加工过程无需旋转及更换刀片,加工尺寸一致性好,提高了加工效率,减少了辅助时间;②Φ20刀具提升了数控程序加工轨迹与刀具匹配度,极大降低了扎刀风险,提升了质量保证能力;③明确标记密封槽位置可杜绝密封槽加工错位,保证密封槽的加工质量。
精车工序是轧辊加工中非常重要的一道工序,该工序需要大功率去除加工余量并保证产品精度,是提高生产效率、提升产品质量、降低劳动强度的关键控制工序。为此,针对数控车床加工特点并结合现场加工的实际情况,对在数控车床上的轧辊精车工序加工工艺进行了优化改进。

1 传统精车工序中存在的问题

  1. 精车工序中粗辊颈使用主偏角为75°、45°的硬质合金刀具,虽然可切深度大,但刀片易磨损,处理不及时会造成刀片破损和挖刀。此外,加工过程中需多次旋转或更换刀片,加工尺寸的一致性保持较差。
  2. 原有精车粗轴颈刀具和程序在使用中存在刀具材质、刀具角度与产品材质、产品部位不匹配、刀具性能无法满足加工程序等问题,主要表现在加工过程中刀片易损坏、刀具轨迹与刀片运行方向不匹配、换刀点存在加工风险等。
  3. 由于轧辊结构的多样性和刀具结构的局限性,原粗轴颈程序不能实现所有产品的辊颈数控化自动加工。部分产品在辊颈使用粗加工程序前需要局部手动去除多余材料,而传统辊颈程序无法保障手动加工的安全,只能依靠操作者的责任心和加工技能。
  4. 随着市场形势的变化,产品交货期变短,按传统加工方法无法保证客户交货需求。

2 工序改进措施

用Φ20立方氮化硼刀片取代原来主偏角为75°、45°的硬质合金刀片(见图1)。Φ20立方氮化硼刀片抗冲击性强、耐磨损(见图2),其允许的切削深度可以满足半精车或粗车辊颈直径的留量要求。新型上压式定位精准的CBN刀具可提升程序轨迹与刀具匹配性,大大降低扎刀风险。刀具耐用度的提高可减少换刀次数与换刀操作,不仅提高了质量保证能力,而且减少了辅助时间,提高了加工效率。
图1 传统硬质合金刀片
图2 上压式Φ20立方氮化硼刀具
由于Φ20立方氮化硼刀片的结构特点,使改进后的数控程序可加工原程序无法加工的部位(见图3)。图4为Φ20刀具端面及圆弧加工示意图,可全部实现轴颈粗加工数控化。
图3 传统硬质合金刀具不能加工区域
图4
将操作过程中规定的人工试切外圆关键点检测插入数控程序中,从而将操作人员的自觉性要求变成了数控程序强制控制(见图5)。
图5 外圆关键点检测
如图6所示,将操作规程中规定的人工卡长度关键点检测插入数控程序中,将对操作人员的自觉性要求转变成数控程序自动控制。
图6 卡长度关键点检测
图7所示为密封槽加工。由于密封槽尺寸小,不能使用程序加工。手动加工时,对刀错误或数值输入错误容易造成密封槽的错位;改进后的辊颈程序中,在密封槽处留有标记,操作者在加工密封槽时可以根据标记的位置并结合测量尺寸准确加工,防止密封槽错位,发生质量事故。
图7 密封槽加工
图8 端面槽加工
图8为端面槽加工。加工端面槽时,对刀位置不正确、数值输入错误等都容易造成端面槽的尺寸超差。对现有端面槽产品制作加工程序,在轴颈精车程序中增加端面槽轮廓加工,通过程序连续加工来保证端面槽的加工质量,有效避免了端面槽加工位置错误及尺寸超差的质量事故。
图9为倒角加工。倒角加工容易造成扎刀,主要原因是单独倒角加工时,操作人员在启动程序时没有清零,造成坐标系错误,在加工中发现该问题时已经造成质量缺陷。如图10所示,通过应用高级数控程序、提取机床轴系相应参数和在程序中增加诊断功能来避免这类事故发生。一旦操作失误,程序可自动终止并报错。
图9 倒角加工
图10 倒角程序控制过程

3 改进后优点

改进后的工艺具有以下优点:①立方氮化硼材质上压式刀具定位精准、抗冲击性强、耐磨损,加工过程无需旋转及更换刀片,加工尺寸一致性好,提高了加工效率,减少了辅助时间;②Φ20刀具提升了数控程序加工轨迹与刀具匹配度,极大降低了扎刀风险,提升了质量保证能力;③明确标记密封槽位置可杜绝密封槽加工错位,保证密封槽的加工质量。
本文作者:袁慈
原载:《工具技术》
上载于:2017-4-10 13:17:42

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