一种异形变断面轧辊孔型的加工方法及加工用刀具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及孔型加工设备领域，具体涉及一种异形变断面乳辊孔型的加工方法及加工用刀具。
【背景技术】
[0002]冷乳是用于生产精密管材的重要方式，而乳辊是冷乳管机的重要部件之一，是乳制作业的主要变形模具，其加工效率影响生产正常进行，其加工质量直接决定了乳制管材的质量和效率，对于异形变断面乳辊孔型的加工更是如此。异形变断面乳辊孔型的轮廓可以看作圆柱体上的一个环状沟槽，孔型上任一截面的形状均是在圆柱体法向平面上的非圆形的曲线，而孔型的尺寸则是由大到小，从大于管坯的尺寸逐渐过渡到与成品的尺寸相当。当乳制的成品为圆管时，孔型上任一截面的形状为非圆形的弧线，而当乳制的成品为异形管时，孔型任一截面的形状则是与成品管横截面的轮廓相当的曲线。即使采用冷乳工艺来生产最简单的圆管，乳辊孔型任一截面上的圆弧的曲率半径和圆心坐标也是变化的。由于模具形状复杂、加工难度大，所以，模具的加工成本一直占据着高精度管材总的生产成本中的较大部分，如何高效、优质、低成本地实现冷乳管机乳辊孔型的加工，对正常发挥冷乳管机的生产能力、降低生产成本具有重要的意义。
[0003]目前，加工这种类型零件的方法主要有三种:
[0004]a)直接成形方法，也就是通过不去除材料的成型方式来获得所需要尺寸外形的零件的方法，包括冲压成型、冷乳成型、铸造成型和锻造成型等；
[0005]b)机械运动合成加工方法，也就是利用刀具、磨具等切除多余材料来获得所需要尺寸外形的零件的方法，包括车削加工、铣削加工、刨削加工和磨削加工等；
[0006]c)特种加工方法，区别于传统加工方法，利用电能、热能、化学能和特殊机械能等实现去除或增加材料而获得所需零件的加工方法，包括线切割加工、电火花加工等。
[0007]其中，直接成型方法成型的非圆截面零件的尺寸精度不高，表面粗糙度也难以达到设计要求;另外，如果零件的截面形状非常复杂，就不能或很难通过特种加工方法来获得需要的非圆截面零件，而且特种加工的生产效率很低，加工成本相对很高。基于这些原因，近些年来，制造行业一般都选择机械运动合成加工的方法。
[0008]I)靠模加工:西德研发的KB系列环孔型乳辊加工机床。乳辊孔型成对装夹在KB系列孔型加工机床上，机床控制两个乳辊孔型同步转动，刀具在高速旋转的同时，模板控制刀具的径向进给，从而完成乳辊孔型曲面的加工。
[0009]2)磨削加工:
[0010]a)瑞典GRANLUND公司研制的CNC600/800乳辊孔型专用数控磨床。在数控系统的控制下，乳辊在A轴方向上旋转到一个确定位置，砂轮相对应地按照数控程序进给和横向移动磨出一个设计所要求尺寸的圆弧，同时砂轮还要在C轴方向上摆动，这样便能够磨出尺寸精度满足要求的乳辊孔型。
[0011]b)德国的MANNESMANN DEMAG公司研制的GG52孔型磨床。GG52孔型磨床具有五个坐标轴，X、z和C是磨削轴，Y和A是校正轴。在磨削加工时，高精度电子检测装置会测量砂轮垂直震动、中心偏置等产生的误差，同时误差补偿系统通过控制砂轮上下摆动来补偿中心线并减小加工的误差，从而得到符合图纸设计要求的孔型精确尺寸。C轴用来控制乳辊孔型的旋转，这样便可以磨削整个圆周上的孔型。A轴控制砂轮的转动，在磨削加工过程中砂轮在数控系统的控制下旋转α角度，从而使得砂轮时刻与孔型平行，提高了孔型工作曲面的加工精度。
[0012]4)目前，国内用来加工乳辊孔型的设备是根据十九世纪六十年代引进的苏联加工半圆孔型乳辊的机床仿制而成的，生产一个乳辊需要使用两台设备，一台用来进行粗镗加工，一台用来完成磨削加工。
[0013]上述异形变断面乳辊孔型的加工有如下不足:
[0014](I)虽然ΚΒ-47环孔型乳辊加工机床能加工乳辊孔型，但该机床的关键部件是靠模，乳辊孔型的曲面精度由靠模的精度来决定，而当加工不同类型的乳辊孔型时，便需要更换靠模，可见人工的修模工作量非常大，成本很高；
[0015](2)磨削加工能够获得较高加工精度的孔型曲面，但加工成本很高，加工效率却很低，严重影响了乳辊的生产制造；
[0016](3)仿制苏联加工半圆孔型乳辊的机床，设备笨重，也是通过靠模来加工孔型的曲线，很难保证加工精度，不仅生产效率低，加工出来的孔型质量差，远不能满足我国冷乳管行业发展的需求。
[0017](4)以上几种专用加工机床都只能加工生产圆管的乳辊孔型，而无法加工异形管材的乳辊孔型。
[0018]因此，亟需一种高精度、高效率的异形变断面乳辊孔型加工工艺，以满足我国冷乳管行业生产高质量、高精度管材的需求。
【发明内容】
[0019]为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种异形变断面乳辊孔型的加工方法及加工用刀具。
[0020]本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是:
[0021]—种异形变断面乳辊孔型的加工方法，包括步骤:
[0022]a.粗铣工序:在球头铣刀铣削加工的同时，异形变断面乳辊不停地绕着旋转轴旋转，球头铣刀的轨迹为一条连续的曲线，粗铣孔型后预留加工余量；
[0023]b.淬火工序:对粗铣的工件进行进行淬火处理；
[0024]c.精铣工序:用球头铣刀沿着经过淬火处理的异形乳辊孔型的轴向截面圆弧进行走刀。
[0025]进一步的，在上述异形变断面乳辊孔型的加工方法中，粗铣工序的走刀路径方向的曲率半径p2 = r，垂直走刀路径方向的曲率半gPl = R，其中，r为孔型径向截面曲率半径，R为孔型轴向截面曲率半径。
[0026]进一步的，在上述异形变断面乳辊孔型的加工方法中，精铣工序的走刀路径方向的曲率半径p2 = R，垂直走刀路径方向的曲率半gPl = r，其中，r为孔型径向截面曲率半径，R为孔型轴向截面曲率半径。
[0027]进一步的，在上述异形变断面乳辊孔型的加工方法中，粗铣工序中，垂直走刀路径方向的曲率半径Pi的取值范围为8mm〈 I Pi I〈 15mm，垂直走刀的最大走刀行距g的取值范围为1.5mm〈g〈l.8mm;粗铣工序的走刀路径方向的曲率半径P2的取值范围为110mm〈P2〈119mm，其最大走刀步长s的取值范围为2.lmm〈s〈2.2mm。
[0028]进一步的，在上述异形变断面乳辊孔型的加工方法中，精铣工序中，垂直走刀路径方向的曲率半径Pi的取值范围为110mm〈Pi〈l 19mm，垂直走刀的最大走刀行距g的取值范围为1.23mm〈g〈l.24mm;精铣工序的走刀路径方向的曲率半径8mm〈 |P21〈151111]1，其最大走刀步长8的取值范围为0.58mm<s<0.7mm。
[0029]进一步的，在上述异形变断面乳辊孔型的加工方法中，在粗铣工序中，轴向切削深度aP = 0.30?0.60謹，径向切削深度aP = I?2謹，每齿进给量fz = 0.20?0.60謹/z、主轴转速 N=1000?3000r/min。
[0030]进一步的，在上述异形变断面乳辊孔型的加工方法中，在精铣工序中，轴向切削深度aP = 0.05?0.30mm、径向切削深度aP = 0.05?0.25mm，每齿进给量fz = 0.08?0.15mm/z，主轴转速 N=4000 ?6500r/min。
[0031]—种用于上述异形变断面乳辊孔型的加工方法的加工用刀具，该加工用刀具为一球头铣刀以及与该球头铣刀配合的异形变断面乳辊，所述球头铣刀的球头半径R = 4mm，刀具角度γΡ = 30°，齿数Zn = 2。
[0032]进一步的，在上述的加工用刀具中，所述球头铣刀为一体式的硬质合金球头铣刀，所述异形变断面乳辊为GCrl5材料且硬度为58?62HRC的异形变断面乳辊。
[0033]进一步的，在上述的加工用刀具中，所述异形变断面乳辊的外圆辊面上设有孔型槽，侧端面设有键槽。
[0034]本发明的有益效果为:本发明提出的异形变断面乳辊孔型的加工方法通过对走刀路径和铣削加工参数的优化，获得异形变断面乳辊孔型铣削加工的最优走刀路径和铣削加工参数，使得异形变断面乳辊孔型的加工效率提高了 20%，而且孔型曲面的表面粗糙度Ra达到了0.8μηι，尺寸加工精度达到了 ±0.08mm。
【附图说明】
[0035]图1为本发明所述异形变断面乳辊的结构示意图；
[0036]图2为本发明所述异形变断面乳辊的径向剖面结构