重型车床增加数控花纹轧辊铣削的改造

C61160×12重型车床床身工作面总长12m，增加的数控花纹轧辊铣削装置和原车床部分各占6m。通过3年多的使用表明，提高了生产率和质量，收到了较好的经济效益和社会效益。

1 数控花纹轧辊铣削装置的用途

铣削轧辊圆柱表面花纹孔型，适用于加工图1所示两种花纹孔型，通过选配挂轮，也可加工其它类型的轧辊孔型。

图1 两种花纹孔型展开图

2 数控花纹轧辊铣削装置组成与技术参数

本装置由分度床头箱、铣头架及尾座等组成。铣头架X、Z坐标移动由FANUC 0—TD数控系统控制，与分度床头箱的分度运动配合，完成同一方向、圆柱外表面上花纹孔型自动循环加工(图2)。

图2 数控花纹轧辊铣削装置传动图

主要技术参数如下：铣削花纹轧辊孔型范围(直径×长度)750mm×1900mm，工件最大重量10.5t，主轴中心高500mm，主轴分度转速范围0.1～0.29r/min，分度角3°3′3″，铣头架Z及X坐标移动速度0.1～2000mm/min及0.1～2700mm/min，铣头转位角度±47.5°，尾座套筒行程300mm，分度床头箱及铣头架伺服电动机功率为3kW及X1.0kW,Z1.5kW。

3 数控花纹轧辊铣削装置主要结构

1）分度床头箱

分度床头箱位于床身右端，用途是使工件装卡在其花盘上进行分度，每次旋转一个角度(工件上同方向相邻孔型所占的圆周角)。基本转角设置了两种：(1/59)×2p及(1/41)×2p，这两种转角与前述图1形状相对应，变换孔型方向转角为(1/118)×2p及(1/82)×2p两种，并与前述图1花纹形状相对应。当两种转角与工件要求转角不同时，可利用图2中Ⅱ、Ⅳ轴右端悬伸部分加挂轮来解决。其分度原理如下：每次分度Ⅱ轴只转一圈就停止，工件不同转角是依据接通不同传动比齿轮副来达到的。如(1/59)×2p的转角是通过1X35/35X35/70X22/110X20/118=1/59转=(1/59)×2p弧度。

2）铣头架

铣头架能完成铣刀的旋转运动、X轴及Z轴的数控直线运动(进给及快速)，还具有供机床调整用的铣头主轴绕X轴转位运动和铣刀主轴套筒的微量移动运动(对刀用)。

3）尾座

尾座位于床身的左端，尾座可以沿床身纵向移动，工件的松卡及顶紧靠移动尾座上体中的套筒来完成。

4 铣削花纹孔型的动作循环

1）首先根据工件要求及花纹孔型选择转换开关的置放位置即1/41、1/59或挂轮选配出的其中一个位置，将自动与手动转换开关扳至自动循环位置。
2）按花纹孔型方向调整铣头角度，并将铣头架移至右端的第一个孔型的位置(图3)。

图3 铣削起始对刀位置

3）输入程序(按孔型Z坐标编程并输入)。
4）选择铣刀主轴转速(通过挂轮选定)及选定进给速度(一般进给速度选在20mm/min)。
5）动作循环(图4)。

图4 铣头架移动程序关系

a) 第1个加工循环

起动铣刀旋转，铣头架沿X坐标快速移动AB距离趋近工件至B点，然后以进给速度移动BC距离至C点，铣头架延迟瞬间后快速退回，移动CA距离至A点。第1个孔型加工完毕后，为了加工第2个孔型，首先铣头架沿Z轴向左移动1个孔型节距OD(图3)，然后沿X轴重复第1个孔型的加工顺序，继而再向左移动1个Z轴(轴向)节距加工第3个孔型……直至加工完本行中最左边一个孔型之后，分度床头箱进行分度，进行第2行最左端一个孔型的加工，铣头架向右移位加工第2个孔型……至第2行最右端一个孔型加工完后分度，加工第3行，如此继续下去(图5a)直至最后一行的最后一个孔型加工完毕，退刀，至此同一个方向的孔型全部加工完毕(第1个加工循环完毕)。铣刀停转。

图5 孔型加工

b) 第2个加工循环

将铣头架铣刀轴线(图3)扳成与第1种孔型方向成90°(据孔型方向要求)的位置，将分度转换开关(实现前述图1中两种花纹轧辊孔型的开关，亦通过图2中电磁离合器YC1～YC4得电与否使传动链中不同齿轮啮合)扳成1/118或1/82的位置。然后进行一次手动分度。铣头架向右移位，移位距离为孔型轴向节距的1/2，起动自动循环，铣刀旋转并依照图5b所示步骤进行加工，直至第2种孔型方向的最后一个孔型铣削完毕(第2个加工循环完毕)。退刀、铣刀停转。至此一根花纹轧辊外圆柱面的交错的花纹孔型加工结束。