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【摘要】通过对BD辊孔型传统加工工艺、程序、刀具等进行优化改进，达到提升BD辊孔型加工效率、保障加工质量、节约加工成本的效果。
【关键词】BD辊孔型；数控程序；刀具；加工工艺
要提升BD辊孔型加工效率、保障加工质量、节约加工成本，需要对BD辊孔型传统加工工艺、程序、刀具等进行优化改进，本文从这方面着手，希望达到此效果。
一、传统BD辊加工需要解决的问题
随着市场形势的变化，BD辊产品有以下几个特点：一是交货期紧，多数产品为用户急需产品，交货期按传统加工方法一般无法保证；二是产品结构变化较大，直径落差大，长径比大，槽型复杂的孔型产品增多，产品刚性较差，加工难度较大；三是产品材质加工难度大，硬度高，常规的加工刀具加工效率低下，刀具费用较高。
1、设计、制作专用工、辅具，优化BD辊热后划线工艺，提高划线精度。杜绝BD辊热后加工中重复借偏、上下活。2、设备改造，实现普通数控机床刀板满足孔型刀具的装卡与加工精度需要。缓解孔型精开机床的加工压力。3、产品材质加工难度大，辊身硬度高，常规刀具加工困难，亟待改进孔型加工刀具，提高加工效率。4、解决热后半精车孔型手工加工加工质量不稳定、加工效率低下的问题。5、改进孔型程序编制方法，实现辊身孔型各工序的全程序连续化加工，提高自动化加工水平和加工效率。6、细化改进孔型辊的加工程序说明模式，提高工艺文件科学性、合理性。
二、BD辊加工的改进措施
1、划线辅助支撑的设计 通过转换划线基准，辅助支撑由原来的以辊身外圆为基准，转换为与辊身外圆同心的其它部位外圆为基准。即用方箱支撑与辊身外圆同心的其它部位外圆使轧辊中心线保持水平，同时为降低轧辊在方箱上转动的难度，改进方箱的支撑轨道，从而有效的解决了划线时定位基准的问题。提高了此类产品的划线准确度，降低了加工难度，节约了加工时间。
2、普通数控机床刀板针对BD辊孔型加工的适应性改造 为了实现普通数控机床刀板满足BD辊孔型刀具的装卡与加工精度需要。在不破坏原结构强度的前提下，孔型加工专用刀具装置在机床原有机构的基础上，通过安装辅助刀架的方式实现孔型的加工，辅助刀架安装、拆卸方便不影响机床本身原有的结构强度和加工范围。并且突破常规的压刀螺钉对刀杆上表面压紧的方式，采用了其它部位螺钉紧固的方式。为了减小刀杆的振动，在刀杆的易振动部位加工有螺纹孔，利用螺钉实现拉紧，结构轻便、紧凑。
3、刀具改进 BD辊辊身孔型材质经过热处理工件硬度高，孔型加工切削路程长，对刀具的耐热性、耐磨性、寿命有更高的要求。用常规的硬质合金材质刀具加工非常困难，效率较低。设计可转位V形定位面CBN刀具，该刀具具有以下优点：
加紧可靠：CBN刀具采用上压式夹紧。在切削过程中产生的热量，使刀片和刀体膨胀。然而，CBN刀具热膨胀量小，刀体、压板、热膨胀量大，这样刀片获得的夹紧力就会更大，使刀具的夹紧非常可靠。定位可靠：在仿形加工时，尤其是粗加工时，圓刀片受到的轴向和径向切削力较大，使刀片有转动的趋势和可能。刀片设计V型定位面可有效防止刀片转动的趋势和可能，定位可靠。
刀具材质决定了刀具优越的切削性能：
刀具材质 牌号 硬度 耐热性 强度Mpa
CBN刀具 PCBN刀片 3500 HV3200
左右 1200℃ 1100-1300
硬质合金刀具 CVD涂层刀片 YBD152 HV2800左右 800℃ 2800
上表可看出两种刀片硬度差距不大，但是CBN刀具耐热性比硬质合金刀具高50%，CBN刀具的惰性特别好，即使在1200温度也不和铁系金属发生化学扩散。而硬质合金耐热性差，在大切削力和高温条件下，硬质合金涂层刀片易出现刀刃塌陷使刀具提前失效，其硬度也就无法保持刀刃的耐磨性。CBN刀具的强度不如硬质合金高，所以在可转位V形定位面CBN刀具的设计中，我们采用了刃口负前角、重钝化的设计，充分发挥CBN刀片的耐磨性、耐热性、化学惰性的优势，又使刀片强度得到提高，满足孔型加工的要求，提高加工效率。
4、BD辊孔型样板改进 部分BD辊孔型非常窄，过渡圆弧很小甚至尖角过渡，正常刀具无法加工，必须将刀具刃磨为成型刀才能加工。刃磨的成型刀有两点要求，刀具形状必须和图纸要求的孔型形状完全吻合，同时刀具在安装时必须保证刃口和孔型中心线垂直。为保证这两个条件，需设计磨刀样板和形状样板，磨刀样板在磨刀时用于比对所磨成型刀的形状，在刀具装卡和对刀时用于保证成型刀刃口和孔型中心线垂直。在孔型加工完毕后用形状样板检验所加工孔型的形状是否符合图纸要求。
5、增加BD辊热处理后半精工序开孔型程序 热后半精车工序加工辊身孔型，主要目的是去除孔型硬度较高的黑皮，为后续精开孔型打好基础，降低加工难度。传统工艺半精车孔型一直依靠操作者手动加工。去除量因人而异，加工一致性较差，加工效率低下。增加热后半精开孔型程序，轧辊热处理后先执行完半精车开孔型程序后再半精车其余部位，从而使半精开孔型程序与热前粗程序加工基准保持一致。
6、精开BD辊辊身孔型程序的改进
6.1孔型连续化加工 传统孔型精加工分为：粗孔型外圆，粗孔型槽底、侧壁，精孔型三个工步。其中粗孔型外圆为手动加工，粗孔型槽底、侧壁，精孔型为程序加工。为了最大化的实现孔型连续自动化加工，将粗孔型各部位合并为孔型粗程序。取消了手工粗孔型外圆的环节。避免了加工质量不稳定、加工效率低下的问题。
6.2增加辅助线，减少换刀次数，提高加工效率 对具备条件的轧辊通过增加加工辅助线，降低孔型侧壁的陡峭程度，使其具备使用一把刀具加工将辊身孔型粗加完毕的条件。从而减少加工中换刀次数，降低辅助时间，提高加工效率。
6.3优化走刀路径，减少空走刀 为了充分利用加工时间，最大限度的减少空走刀，在粗孔型侧壁时采用粗、仿形两种加工方法相结合的方式。使程序去除量更加接近实际去除量，节约了加工时间，提高了加工效率。
6.4接刀处圆弧处理，提升孔型外观质量 对BD辊孔型精加工的进、退刀方法进行了优化，在孔型尺寸允许的前提下，改变原来的孔型外圆和槽底接刀处直线进刀、直线退刀的加工方式，从而保证接刀部位无明显可见的接刀台，提高了孔型产品的加工质量。
6.5优化孔型接刀位置 原有BD辊孔型程序设计在孔型槽底中部平台处接刀，如果接刀出台，返修困难，返修后外观质量不好。改变孔型接刀位置为不明显部位，出现接刀台后方便操作者手工修复。提升了孔型外观质量的保证能力。
三、结束语
通过优化BD辊辊身孔型辊全程序加工工艺，提高了孔型加工的自动化水平，通过改进孔型加工的刀具，降低了刀具消耗，节约了加工成本，取得了较好的经济效益。
【关键词】BD辊孔型；数控程序；刀具；加工工艺
要提升BD辊孔型加工效率、保障加工质量、节约加工成本，需要对BD辊孔型传统加工工艺、程序、刀具等进行优化改进，本文从这方面着手，希望达到此效果。
一、传统BD辊加工需要解决的问题
随着市场形势的变化，BD辊产品有以下几个特点：一是交货期紧，多数产品为用户急需产品，交货期按传统加工方法一般无法保证；二是产品结构变化较大，直径落差大，长径比大，槽型复杂的孔型产品增多，产品刚性较差，加工难度较大；三是产品材质加工难度大，硬度高，常规的加工刀具加工效率低下，刀具费用较高。
1、设计、制作专用工、辅具，优化BD辊热后划线工艺，提高划线精度。杜绝BD辊热后加工中重复借偏、上下活。2、设备改造，实现普通数控机床刀板满足孔型刀具的装卡与加工精度需要。缓解孔型精开机床的加工压力。3、产品材质加工难度大，辊身硬度高，常规刀具加工困难，亟待改进孔型加工刀具，提高加工效率。4、解决热后半精车孔型手工加工加工质量不稳定、加工效率低下的问题。5、改进孔型程序编制方法，实现辊身孔型各工序的全程序连续化加工，提高自动化加工水平和加工效率。6、细化改进孔型辊的加工程序说明模式，提高工艺文件科学性、合理性。
二、BD辊加工的改进措施
1、划线辅助支撑的设计 通过转换划线基准，辅助支撑由原来的以辊身外圆为基准，转换为与辊身外圆同心的其它部位外圆为基准。即用方箱支撑与辊身外圆同心的其它部位外圆使轧辊中心线保持水平，同时为降低轧辊在方箱上转动的难度，改进方箱的支撑轨道，从而有效的解决了划线时定位基准的问题。提高了此类产品的划线准确度，降低了加工难度，节约了加工时间。
2、普通数控机床刀板针对BD辊孔型加工的适应性改造 为了实现普通数控机床刀板满足BD辊孔型刀具的装卡与加工精度需要。在不破坏原结构强度的前提下，孔型加工专用刀具装置在机床原有机构的基础上，通过安装辅助刀架的方式实现孔型的加工，辅助刀架安装、拆卸方便不影响机床本身原有的结构强度和加工范围。并且突破常规的压刀螺钉对刀杆上表面压紧的方式，采用了其它部位螺钉紧固的方式。为了减小刀杆的振动，在刀杆的易振动部位加工有螺纹孔，利用螺钉实现拉紧，结构轻便、紧凑。
3、刀具改进 BD辊辊身孔型材质经过热处理工件硬度高，孔型加工切削路程长，对刀具的耐热性、耐磨性、寿命有更高的要求。用常规的硬质合金材质刀具加工非常困难，效率较低。设计可转位V形定位面CBN刀具，该刀具具有以下优点：
加紧可靠：CBN刀具采用上压式夹紧。在切削过程中产生的热量，使刀片和刀体膨胀。然而，CBN刀具热膨胀量小，刀体、压板、热膨胀量大，这样刀片获得的夹紧力就会更大，使刀具的夹紧非常可靠。定位可靠：在仿形加工时，尤其是粗加工时，圓刀片受到的轴向和径向切削力较大，使刀片有转动的趋势和可能。刀片设计V型定位面可有效防止刀片转动的趋势和可能，定位可靠。
刀具材质决定了刀具优越的切削性能：
刀具材质 牌号 硬度 耐热性 强度Mpa
CBN刀具 PCBN刀片 3500 HV3200
左右 1200℃ 1100-1300
硬质合金刀具 CVD涂层刀片 YBD152 HV2800左右 800℃ 2800
上表可看出两种刀片硬度差距不大，但是CBN刀具耐热性比硬质合金刀具高50%，CBN刀具的惰性特别好，即使在1200温度也不和铁系金属发生化学扩散。而硬质合金耐热性差，在大切削力和高温条件下，硬质合金涂层刀片易出现刀刃塌陷使刀具提前失效，其硬度也就无法保持刀刃的耐磨性。CBN刀具的强度不如硬质合金高，所以在可转位V形定位面CBN刀具的设计中，我们采用了刃口负前角、重钝化的设计，充分发挥CBN刀片的耐磨性、耐热性、化学惰性的优势，又使刀片强度得到提高，满足孔型加工的要求，提高加工效率。
4、BD辊孔型样板改进 部分BD辊孔型非常窄，过渡圆弧很小甚至尖角过渡，正常刀具无法加工，必须将刀具刃磨为成型刀才能加工。刃磨的成型刀有两点要求，刀具形状必须和图纸要求的孔型形状完全吻合，同时刀具在安装时必须保证刃口和孔型中心线垂直。为保证这两个条件，需设计磨刀样板和形状样板，磨刀样板在磨刀时用于比对所磨成型刀的形状，在刀具装卡和对刀时用于保证成型刀刃口和孔型中心线垂直。在孔型加工完毕后用形状样板检验所加工孔型的形状是否符合图纸要求。
5、增加BD辊热处理后半精工序开孔型程序 热后半精车工序加工辊身孔型，主要目的是去除孔型硬度较高的黑皮，为后续精开孔型打好基础，降低加工难度。传统工艺半精车孔型一直依靠操作者手动加工。去除量因人而异，加工一致性较差，加工效率低下。增加热后半精开孔型程序，轧辊热处理后先执行完半精车开孔型程序后再半精车其余部位，从而使半精开孔型程序与热前粗程序加工基准保持一致。
6、精开BD辊辊身孔型程序的改进
6.1孔型连续化加工 传统孔型精加工分为：粗孔型外圆，粗孔型槽底、侧壁，精孔型三个工步。其中粗孔型外圆为手动加工，粗孔型槽底、侧壁，精孔型为程序加工。为了最大化的实现孔型连续自动化加工，将粗孔型各部位合并为孔型粗程序。取消了手工粗孔型外圆的环节。避免了加工质量不稳定、加工效率低下的问题。
6.2增加辅助线，减少换刀次数，提高加工效率 对具备条件的轧辊通过增加加工辅助线，降低孔型侧壁的陡峭程度，使其具备使用一把刀具加工将辊身孔型粗加完毕的条件。从而减少加工中换刀次数，降低辅助时间，提高加工效率。
6.3优化走刀路径，减少空走刀 为了充分利用加工时间，最大限度的减少空走刀，在粗孔型侧壁时采用粗、仿形两种加工方法相结合的方式。使程序去除量更加接近实际去除量，节约了加工时间，提高了加工效率。
6.4接刀处圆弧处理，提升孔型外观质量 对BD辊孔型精加工的进、退刀方法进行了优化，在孔型尺寸允许的前提下，改变原来的孔型外圆和槽底接刀处直线进刀、直线退刀的加工方式，从而保证接刀部位无明显可见的接刀台，提高了孔型产品的加工质量。
6.5优化孔型接刀位置 原有BD辊孔型程序设计在孔型槽底中部平台处接刀，如果接刀出台，返修困难，返修后外观质量不好。改变孔型接刀位置为不明显部位，出现接刀台后方便操作者手工修复。提升了孔型外观质量的保证能力。
三、结束语
通过优化BD辊辊身孔型辊全程序加工工艺，提高了孔型加工的自动化水平，通过改进孔型加工的刀具，降低了刀具消耗，节约了加工成本，取得了较好的经济效益。