一種異形變斷面軋輥孔型的加工方法及加工用刀具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及孔型加工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種異形變斷面乳輥孔型的加工方法及加工用刀具。
【背景技術(shù)】
[0002]冷乳是用于生產(chǎn)精密管材的重要方式，而乳輥是冷乳管機(jī)的重要部件之一，是乳制作業(yè)的主要變形模具，其加工效率影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，其加工質(zhì)量直接決定了乳制管材的質(zhì)量和效率，對(duì)于異形變斷面乳輥孔型的加工更是如此。異形變斷面乳輥孔型的輪廓可以看作圓柱體上的一個(gè)環(huán)狀溝槽，孔型上任一截面的形狀均是在圓柱體法向平面上的非圓形的曲線，而孔型的尺寸則是由大到小，從大于管坯的尺寸逐漸過(guò)渡到與成品的尺寸相當(dāng)。當(dāng)乳制的成品為圓管時(shí)，孔型上任一截面的形狀為非圓形的弧線，而當(dāng)乳制的成品為異形管時(shí)，孔型任一截面的形狀則是與成品管橫截面的輪廓相當(dāng)?shù)那€。即使采用冷乳工藝來(lái)生產(chǎn)最簡(jiǎn)單的圓管，乳輥孔型任一截面上的圓弧的曲率半徑和圓心坐標(biāo)也是變化的。由于模具形狀復(fù)雜、加工難度大，所以，模具的加工成本一直占據(jù)著高精度管材總的生產(chǎn)成本中的較大部分，如何高效、優(yōu)質(zhì)、低成本地實(shí)現(xiàn)冷乳管機(jī)乳輥孔型的加工，對(duì)正常發(fā)揮冷乳管機(jī)的生產(chǎn)能力、降低生產(chǎn)成本具有重要的意義。
[0003]目前，加工這種類(lèi)型零件的方法主要有三種:
[0004]a)直接成形方法，也就是通過(guò)不去除材料的成型方式來(lái)獲得所需要尺寸外形的零件的方法，包括沖壓成型、冷乳成型、鑄造成型和鍛造成型等；
[0005]b)機(jī)械運(yùn)動(dòng)合成加工方法，也就是利用刀具、磨具等切除多余材料來(lái)獲得所需要尺寸外形的零件的方法，包括車(chē)削加工、銑削加工、刨削加工和磨削加工等；
[0006]c)特種加工方法，區(qū)別于傳統(tǒng)加工方法，利用電能、熱能、化學(xué)能和特殊機(jī)械能等實(shí)現(xiàn)去除或增加材料而獲得所需零件的加工方法，包括線切割加工、電火花加工等。
[0007]其中，直接成型方法成型的非圓截面零件的尺寸精度不高，表面粗糙度也難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求;另外，如果零件的截面形狀非常復(fù)雜，就不能或很難通過(guò)特種加工方法來(lái)獲得需要的非圓截面零件，而且特種加工的生產(chǎn)效率很低，加工成本相對(duì)很高?；谶@些原因，近些年來(lái)，制造行業(yè)一般都選擇機(jī)械運(yùn)動(dòng)合成加工的方法。
[0008]I)靠模加工:西德研發(fā)的KB系列環(huán)孔型乳輥加工機(jī)床。乳輥孔型成對(duì)裝夾在KB系列孔型加工機(jī)床上，機(jī)床控制兩個(gè)乳輥孔型同步轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，模板控制刀具的徑向進(jìn)給，從而完成乳輥孔型曲面的加工。
[0009]2)磨削加工:
[0010]a)瑞典GRANLUND公司研制的CNC600/800乳輥孔型專(zhuān)用數(shù)控磨床。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，乳輥在A軸方向上旋轉(zhuǎn)到一個(gè)確定位置，砂輪相對(duì)應(yīng)地按照數(shù)控程序進(jìn)給和橫向移動(dòng)磨出一個(gè)設(shè)計(jì)所要求尺寸的圓弧，同時(shí)砂輪還要在C軸方向上擺動(dòng)，這樣便能夠磨出尺寸精度滿足要求的乳輥孔型。
[0011]b)德國(guó)的MANNESMANN DEMAG公司研制的GG52孔型磨床。GG52孔型磨床具有五個(gè)坐標(biāo)軸，X、z和C是磨削軸，Y和A是校正軸。在磨削加工時(shí)，高精度電子檢測(cè)裝置會(huì)測(cè)量砂輪垂直震動(dòng)、中心偏置等產(chǎn)生的誤差，同時(shí)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)通過(guò)控制砂輪上下擺動(dòng)來(lái)補(bǔ)償中心線并減小加工的誤差，從而得到符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的孔型精確尺寸。C軸用來(lái)控制乳輥孔型的旋轉(zhuǎn)，這樣便可以磨削整個(gè)圓周上的孔型。A軸控制砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，在磨削加工過(guò)程中砂輪在數(shù)控系統(tǒng)的控制下旋轉(zhuǎn)α角度，從而使得砂輪時(shí)刻與孔型平行，提高了孔型工作曲面的加工精度。
[0012]4)目前，國(guó)內(nèi)用來(lái)加工乳輥孔型的設(shè)備是根據(jù)十九世紀(jì)六十年代引進(jìn)的蘇聯(lián)加工半圓孔型乳輥的機(jī)床仿制而成的，生產(chǎn)一個(gè)乳輥需要使用兩臺(tái)設(shè)備，一臺(tái)用來(lái)進(jìn)行粗鏜加工，一臺(tái)用來(lái)完成磨削加工。
[0013]上述異形變斷面乳輥孔型的加工有如下不足:
[0014](I)雖然ΚΒ-47環(huán)孔型乳輥加工機(jī)床能加工乳輥孔型，但該機(jī)床的關(guān)鍵部件是靠模，乳輥孔型的曲面精度由靠模的精度來(lái)決定，而當(dāng)加工不同類(lèi)型的乳輥孔型時(shí)，便需要更換靠模，可見(jiàn)人工的修模工作量非常大，成本很高；
[0015](2)磨削加工能夠獲得較高加工精度的孔型曲面，但加工成本很高，加工效率卻很低，嚴(yán)重影響了乳輥的生產(chǎn)制造；
[0016](3)仿制蘇聯(lián)加工半圓孔型乳輥的機(jī)床，設(shè)備笨重，也是通過(guò)靠模來(lái)加工孔型的曲線，很難保證加工精度，不僅生產(chǎn)效率低，加工出來(lái)的孔型質(zhì)量差，遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)冷乳管行業(yè)發(fā)展的需求。
[0017](4)以上幾種專(zhuān)用加工機(jī)床都只能加工生產(chǎn)圓管的乳輥孔型，而無(wú)法加工異形管材的乳輥孔型。
[0018]因此，亟需一種高精度、高效率的異形變斷面乳輥孔型加工工藝，以滿足我國(guó)冷乳管行業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量、高精度管材的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]為了解決上述技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種異形變斷面乳輥孔型的加工方法及加工用刀具。
[0020]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果所采用的技術(shù)方案是:
[0021]—種異形變斷面乳輥孔型的加工方法，包括步驟:
[0022]a.粗銑工序:在球頭銑刀銑削加工的同時(shí)，異形變斷面乳輥不停地繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，球頭銑刀的軌跡為一條連續(xù)的曲線，粗銑孔型后預(yù)留加工余量；
[0023]b.淬火工序:對(duì)粗銑的工件進(jìn)行進(jìn)行淬火處理；
[0024]c.精銑工序:用球頭銑刀沿著經(jīng)過(guò)淬火處理的異形乳輥孔型的軸向截面圓弧進(jìn)行走刀。
[0025]進(jìn)一步的，在上述異形變斷面乳輥孔型的加工方法中，粗銑工序的走刀路徑方向的曲率半徑p2 = r，垂直走刀路徑方向的曲率半gPl = R，其中，r為孔型徑向截面曲率半徑，R為孔型軸向截面曲率半徑。
[0026]進(jìn)一步的，在上述異形變斷面乳輥孔型的加工方法中，精銑工序的走刀路徑方向的曲率半徑p2 = R，垂直走刀路徑方向的曲率半gPl = r，其中，r為孔型徑向截面曲率半徑，R為孔型軸向截面曲率半徑。
[0027]進(jìn)一步的，在上述異形變斷面乳輥孔型的加工方法中，粗銑工序中，垂直走刀路徑方向的曲率半徑Pi的取值范圍為8mm〈 I Pi I〈 15mm，垂直走刀的最大走刀行距g的取值范圍為1.5mm〈g〈l.8mm;粗銑工序的走刀路徑方向的曲率半徑P2的取值范圍為110mm〈P2〈119mm，其最大走刀步長(zhǎng)s的取值范圍為2.lmm〈s〈2.2mm。
[0028]進(jìn)一步的，在上述異形變斷面乳輥孔型的加工方法中，精銑工序中，垂直走刀路徑方向的曲率半徑Pi的取值范圍為110mm〈Pi〈l 19mm，垂直走刀的最大走刀行距g的取值范圍為1.23mm〈g〈l.24mm;精銑工序的走刀路徑方向的曲率半徑8mm〈 |P21〈151111]1，其最大走刀步長(zhǎng)8的取值范圍為0.58mm<s<0.7mm。
[0029]進(jìn)一步的，在上述異形變斷面乳輥孔型的加工方法中，在粗銑工序中，軸向切削深度aP = 0.30?0.60謹(jǐn)，徑向切削深度aP = I?2謹(jǐn)，每齒進(jìn)給量fz = 0.20?0.60謹(jǐn)/z、主軸轉(zhuǎn)速 N=1000?3000r/min。
[0030]進(jìn)一步的，在上述異形變斷面乳輥孔型的加工方法中，在精銑工序中，軸向切削深度aP = 0.05?0.30mm、徑向切削深度aP = 0.05?0.25mm，每齒進(jìn)給量fz = 0.08?0.15mm/z，主軸轉(zhuǎn)速 N=4000 ?6500r/min。
[0031]—種用于上述異形變斷面乳輥孔型的加工方法的加工用刀具，該加工用刀具為一球頭銑刀以及與該球頭銑刀配合的異形變斷面乳輥，所述球頭銑刀的球頭半徑R = 4mm，刀具角度γΡ = 30°，齒數(shù)Zn = 2。
[0032]進(jìn)一步的，在上述的加工用刀具中，所述球頭銑刀為一體式的硬質(zhì)合金球頭銑刀，所述異形變斷面乳輥為GCrl5材料且硬度為58?62HRC的異形變斷面乳輥。
[0033]進(jìn)一步的，在上述的加工用刀具中，所述異形變斷面乳輥的外圓輥面上設(shè)有孔型槽，側(cè)端面設(shè)有鍵槽。
[0034]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提出的異形變斷面乳輥孔型的加工方法通過(guò)對(duì)走刀路徑和銑削加工參數(shù)的優(yōu)化，獲得異形變斷面乳輥孔型銑削加工的最優(yōu)走刀路徑和銑削加工參數(shù)，使得異形變斷面乳輥孔型的加工效率提高了 20%，而且孔型曲面的表面粗糙度Ra達(dá)到了0.8μηι，尺寸加工精度達(dá)到了 ±0.08mm。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明所述異形變斷面乳輥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明所述異形變斷面乳輥的徑向剖面結(jié)構(gòu)