王晉濤 孫熙釗 王莉寅 劉振立

(1.河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北054000；2.中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司，河北054000； 3.軋輥復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北054000)

梯形槽是支承輥?zhàn)畛Ｒ?jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，在軋輥的鏜銑加工工序中梯形槽的加工非常普遍，隨著數(shù)控鏜銑設(shè)備的全面推廣，梯形槽的數(shù)控加工方法也隨之不斷的發(fā)展和改進(jìn)。由于軋輥上梯形槽的形狀差異很大，涉及元素較多，在具體的梯形槽數(shù)控加工過(guò)程中，采用什么樣的形式和方法，使其能夠獲得最佳的加工效果，是長(zhǎng)期以來(lái)一直在探討的問(wèn)題，并進(jìn)行了不斷的試驗(yàn)和改進(jìn)。

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際考察，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)加工特點(diǎn)，查閱大量刀具選用資料，最終選用了?63R6的仿形銑刀，同時(shí)采用UG4.0軟件的型腔銑和固定軸曲面輪廓銑功能，完成梯形槽的粗銑和精銑加工，保證梯形槽的尺寸、粗糙度和形位公差要求。

1 UG4.0軟件建模

依據(jù)用戶提供的軋輥成品圖紙，利用UG4.0軟件建模界面的平面草圖、實(shí)體圓柱、拉升成實(shí)體、實(shí)體倒圓角、實(shí)體倒斜角、實(shí)體布爾運(yùn)算、溝槽等功能，完成梯形槽實(shí)體建模，如圖1。

UG4.0軟件建立的3D模型具有可編輯性，包括復(fù)制粘貼等，同時(shí)還有很強(qiáng)大的參數(shù)驅(qū)動(dòng)功能。

2 UG4.0軟件設(shè)置數(shù)控加工

2.1 刀具設(shè)置

將UG軟件切換到加工界面，打開(kāi)刀具設(shè)置界面，并輸入相應(yīng)的參數(shù)如圖2，建立?63R6的仿形銑刀，實(shí)際刀具如圖3所示。

2.2 刀具軌跡

將X零點(diǎn)設(shè)置在離梯形槽端面31.5 mm的位置(刀具半徑)，方便對(duì)刀清零。

(1)采用型腔銑方法，參數(shù)設(shè)置為：水平進(jìn)刀，每層4 mm，轉(zhuǎn)速600 rmin，進(jìn)給400 mmmin，選擇需要銑削的梯形槽側(cè)面、底面及各倒角，生成梯形槽粗加工的刀具軌跡，如圖4(a)所示。

(2)采用固定軸曲面輪廓銑方法，參數(shù)設(shè)置為：垂直進(jìn)刀，步進(jìn)0.5 mm，轉(zhuǎn)速800 rmin，進(jìn)給400 mmmin，選擇需要銑削的梯形槽側(cè)面、各倒角，生成梯形槽側(cè)壁及倒角精加工的刀具軌跡。采用平面銑方法，參數(shù)設(shè)置為：水平進(jìn)刀，“Z”形走刀方式，步進(jìn)選刀具直徑的80%，轉(zhuǎn)速800 rmin，進(jìn)給400 mmmin，選擇需要銑削的梯形槽底面，生成梯形槽精加工刀具的軌跡，見(jiàn)圖4(b)。

(3)借助UG4.0軟件的仿真功能進(jìn)行仿真，以便驗(yàn)證刀具軌跡的正確性。

根據(jù)不同需要，可以采用3D仿真或2D仿真>模式。3D仿真模式的計(jì)算量大，仿真速度慢，但仿真精度高，仿真后可旋轉(zhuǎn)觀看梯形槽不同角度、不同部位的加工效果，3D仿真完成后，檢查各部位的過(guò)切、留量及加工至要求的情況。還可以選用2D仿真模式，此仿真模式的計(jì)算量小，仿真效率高，但缺點(diǎn)是仿真完成后不能旋轉(zhuǎn)模型觀看仿真效果，需要提前將模型放置到仿真后可以觀看的角度。刀具仿真效果如圖5所示。

(a)型腔銑方式(b)固定軸曲面輪廓銑方式

圖4 刀具軌跡
Figure 4 Tool path

(a)3D模式(b)2D模式(c)UG仿真加工后的梯形槽

圖5 梯形槽加工的仿真效果圖
Figure 5 Simulation effect of trapezoidal groove machining

此外，模擬完成后，還可以顯示模擬所花費(fèi)的時(shí)間，該時(shí)間可作為后續(xù)臺(tái)時(shí)分配，生產(chǎn)計(jì)劃安排的參考，方便管理人員對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行合理安排，以及對(duì)臺(tái)時(shí)的合理分配，有助于管理的合理性和科學(xué)性，促進(jìn)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

(4)確認(rèn)刀具軌跡無(wú)誤后，可以利用UG4.0自帶的后處理功能，生成數(shù)控加工程序，利用網(wǎng)絡(luò)DNC可以傳輸?shù)綑C(jī)床上。為了提高加工效率，程序可以對(duì)稱方式同時(shí)加工，包括可以采用跟隨軸方式等，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)設(shè)備而定。

3 操作者的可視化加工步驟

3.1 梯形槽粗加工

上活找正→安裝刀具→X向端面對(duì)刀清零→Y向外圓對(duì)刀清零→Z向?qū)み吰髡抑星辶恪M程序→選擇粗加工程序并啟動(dòng)。

3.2 梯形槽精加工

更換新刀片或新刀刃→槽底試切，調(diào)整上刀后清零→模擬程序→選擇精加工程序并啟動(dòng)。

3.3 質(zhì)量檢測(cè)

完成加工后，測(cè)量各部尺寸并比對(duì)樣板，最終達(dá)到圖紙尺寸、粗糙度、形位公差要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)UG4.0軟件實(shí)現(xiàn)了大型支承輥梯形槽的立體模型建立，刀具建立、刀具加工軌跡生成、3D2D模擬仿真、后處理生成數(shù)控加工程序，到最終機(jī)床完成梯形槽的最終加工，為異型件的數(shù)控加工提供了好的加工方法。