重型车床改造成数控花纹板轧辊铣床

摘 要：介绍南通机床有限责任公司为莱芜钢铁集团有限公司（以下简称莱钢）一台闲置C650车床改造成数控花纹板轧辊铣床（以下简称XK9360）的研发过程。解决了花纹板轧辊的刻花、花纹板加工程序模块等技术难题，成功地实现花纹板的批量生产，取得了良好的经济效益。

关键词：花纹板轧辊 花纹板加工程序模块 花纹铣削装置 四轴联动

前言

目前，国内外花纹轧辊刻花普遍采用电解法、普通卧式铣床铣削等加工方式，此两种加工方式存在生产效率低、加工时间长、易断刀等缺点。因此，传动方法加工花纹轧辊一直以来是钢铁行业的一个瓶颈。而利用数控技术与新型花纹铣削装置的完美结合实现机床数控化改造，运用模拟轨迹法铣削花纹轧辊，能使所有加工一次装夹完成，达到方便、快捷、高质量的效果。

花纹钢板生产线上要实现花纹板的生产必须解决花纹轧辊刻花等关键性问题，因此，将其C650车床改造成数控花纹板轧辊铣床。

1.C650改造方案

（1）废除原机床挂轮箱及主轴箱部分部件，头架主轴箱中只保留主轴、轴瓦等重要零件（经过检查零件精度均符合要求）。重新设计头架主轴分度结构。

（2）废除原机床溜板箱、丝杆、光杆等所有纵向移动部件，设计配备滚珠丝杆副纵向传动机构。

（3）废除原机床中拖板、刀架等部件，改用新设计的花纹铣削装置；保留原机床尾架部件；废除原机床中心架部件，设计中心架部件。

（4）废除原机床大拖板横向传动机构，设计采用滚珠丝杆的横向进给机构。

（5）设置合理的头架主轴、滚珠丝杆副、花纹铣削装置、重要导轨面的系统和冷却系统。

（6）设计增加机床安全防护罩等。

（7）机床采用西门子802D数控系统，控制4个进给轴，模块化的驱动装置SIMODRIVE611UE配套1FK系列伺服电机。

2.改造后的数控花纹板轧辊铣床（XK9360）传动关系及技术参数

（1）XK9360数控花纹板轧辊铣床由头架主轴分度机构（Y轴）、头架主轴系统、横向进给机构（Z轴）、纵向传动机构（A轴）、铣头回转机构（X轴）、铣头主轴装置、尾架部件等组成。通过X、Y、Z、A四轴联动来完成圆柱外表面上花纹孔型自动循环加工。

3.设计开发花纹板加工程序模块

改型后的机床是用来加工花纹轧辊的专用设备，其刀具轨迹为空间曲线，机床在轧辊上刻花所使用的机床轴为两个直线轴（Z、A轴）、两个旋转轴（X、Y轴），不同于一般的通用数控机床，其编程不直观，也很复杂。为此，我们结合花纹槽的技术参数推导出数学模型Z=f（X，Y，A），并借助于802D系统的人机界面、编程语言，设计开发出花纹板程序模块，并融入到数控系统中，实现了参数化图形输入和编程方法，用户只需要输入相关的特征参数，系统便会自动完成运行轨迹和速度规划的控制，自动生成加工程序，方便用户的操作。

4.XK9360加工后的花纹轧辊及单个花纹孔型示意图

5.结束语

通过对闲置车床C650的转型改造，结合对花纹板生产技术要点、花纹轧辊刻削工艺的研究。成功的实现了花纹板的批量生产。而且，花纹板的各项性能完全满足技术要求。

作者简介：

支建冲，男（汉族），江苏南通人，工程师，工作单位：南通机床有限责任公司。