CN102653021B - 一种铣床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铣床，用于加工高硬度轧辊（1），包括铣刀座和控制***，还包括：设置在所述铣刀座上的电动机（2）；设置在所述电动机（2）上，与所述控制***相连，可对所述高硬度轧辊（1）放电的放电电极（3），所述放电电极（3）的截面形状与所述高硬度轧辊（1）的横肋槽形状相对应；与所述高硬度轧辊（1）绝缘的轧辊卡盘和设置所述轧辊卡盘的尾座；和向所述放电电极（3）与所述轧辊（1）的间隙喷洒绝缘介质的介质输送装置（4）。本发明中，将复合氮化硼铣刀改为放电电极，由电火花无接触加工替代原有的复合氮化硼铣刀硬加工，避免了使用复合氮化硼铣刀而造成的成本升高问题，加工效率也得到了显著的提高。

Description

一种铣床

技术领域

本发明涉及轧辊加工技术领域，更具体地说，涉及一种铣床。

背景技术

在现代建筑领域中，螺纹钢已经成为钢筋混凝土建筑中不可或缺的建筑材料，其被广泛应用于房屋、桥梁和道路等建筑工程中。

普通铸铁螺纹钢轧辊的硬度一般为HRC57-65，不论对其车削还是横肋铣削（横肋铣削包括加工横肋槽和轧制标识），常规合金钢、高速钢材料的铣刀都能够胜任，但是由于普通铸铁轧辊硬度低，耐磨性差，在生产过程中，螺纹钢的过钢量相对较小（例如Φ12规格的螺纹钢单槽过钢量只有80吨左右），因此轧机需要频繁调整换辊换槽，以保证螺纹钢的正常生产，可是螺纹钢频繁的换辊换槽又会使其外形尺寸波动大，质量不稳定，严重影响了螺纹钢的正常生产。

要想解决上述问题，就必须提高加工螺纹钢的轧辊的耐磨性，人们普遍采用的提高耐磨性的方法就是在仍然使用螺纹钢摆头横肋铣床（三轴联动精密数控机床，采用丝杠传动和步进电机驱动，基于PC的通用数控***GMT-008控制，定位精度为0.001mm）的前提下，换用高速钢甚至碳化钨等高硬度材料来制造轧辊，经使用表明，高速钢轧辊单槽过钢量比铸铁轧辊提高3-4倍，碳化钨轧辊可达10倍以上，因此使用高硬度材料制造的轧辊（如图1所示）更加受到人们的青睐，但是，使用高硬度材料制造轧辊也带来了一个较大的问题：制造加工困难，因为高硬度材料本身较硬（高速钢轧辊表面硬度超过了HRC85），在使用螺纹钢摆头横肋铣床制造加工轧辊的过程中，对其进行车削、横肋铣削时所用的刀具就只能选择硬度更高的复合氮化硼铣刀，但是由于在实际的加工过程中，复合氮化硼铣刀安装强度和韧性都不足，只得降低加工时的吃刀量，不仅影响了加工效率，更严重的是，由于部分国产高速钢轧辊硬度偏析不均匀，内部存在杂质等质量缺陷，使用价格极为昂贵的复合氮化硼铣刀，稍有不慎就有可能造成复合氮化硼铣刀的损坏报废，大幅提高了加工成本。

综上所述，如何提供一种铣床，以实现降低轧辊加工成本，提高加工效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种铣床，以解决加工高硬度材料轧辊时加工成本较高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种铣床，用于加工高硬度轧辊，包括铣刀座和控制铣床自动工作的控制***，其特征在于，还包括：

设置在所述铣刀座上的电动机；

设置在所述电动机上，与所述控制***相连，可对所述高硬度轧辊放电以熔融加工所述高硬度轧辊的放电电极，所述放电电极的截面形状与所述高硬度轧辊的横肋槽形状相对应；

与所述高硬度轧辊绝缘的，用于夹持所述高硬度轧辊的轧辊卡盘和设置所述轧辊卡盘的尾座；和

向所述放电电极与所述轧辊的间隙喷洒绝缘介质的介质输送装置。

优选的，上述铣床中，所述控制***设置有介质输送装置启停开关、电动机工作开关、铣刀座快速找正回升模块、定时抬刀高度和间隔控制模块、定时抬刀信号指示模块和液体压力检测模块。

优选的，上述铣床中，所述控制***能够将放电间隙的电压信号反馈给控制所述铣刀座主轴X位置的控制模块以控制所述放电电极稳定放电。

优选的，上述铣床中，与所述放电电极和轧辊连通的电源为复式晶体管脉冲电源。

优选的，上述铣床中，所述放电电极和轧辊分别通过电极工件与电源相连通。

优选的，上述铣床中，所述放电电极为紫铜电极。

优选的，上述铣床中，还包括连接所述电动机和所述放电电极的可导电石墨上电块。

优选的，上述铣床中，所述电动机的供电电源为变频电源。

优选的，上述铣床中，所述介质输送装置为大流量供油泵。

现对于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明提供的铣床中，将现有的螺纹钢摆头横肋铣床的铣刀座、控制***、轧辊卡盘和尾座分别进行了改进，铣刀座上不再安装复合氮化硼铣刀，而是安装了电动机和放电电极，并将轧辊卡盘和尾座做了绝缘化处理，使得放电电极对轧辊放电时不会对螺纹钢摆头横肋铣床的其他部分造成影响。

采用电火花对轧辊进行加工时，利用脉冲电源，电源的一极接放电电极，另一极接轧辊，两极均浸入由介质输送装置喷洒的液体介质中，加工时放电电极在控制***的控制下，始终与轧辊维持一个很小的放电间隙，放电电极放电时，电火花会将两极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道，由于放电通道的截面积很小，且放电时间极短，致使能量高度集中，放电区域产生的瞬时高温足以使轧辊的材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。

在上述第一次放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二次放电又会在另一极间最近点发生，如此高频率（每秒钟几千上万次）地循环下去，由于放电电极的截面形状与螺纹钢横肋的截面形状相对应，所以放电电极在控制***的控制下，最终在轧辊上加工出与螺纹钢横肋形状相对应的凹槽。本发明提供的铣床中，将复合氮化硼铣刀改为放电电极，由电火花无接触加工替代原有的复合氮化硼铣刀硬加工，由于放电产生的电火花可以加工任何导电材质，其不会受到工件强度和形状的影响，放电频率也较高，可以较快的加工高硬度材料，所以避免了使用复合氮化硼铣刀而造成的成本升高问题，加工效率也得到了显著的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为采用高硬度材料制造的轧辊的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的铣床的放电电极加工轧辊的工作示意图。

以上图1-图2中：

高硬度轧辊1、电动机2、放电电极3、介质输送装置4、石墨上电块5。

具体实施方式

本发明提供了一种铣床，实现了降低轧辊加工成本，提高加工效率的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的铣床，用于加工高硬度轧辊1，包括铣刀座和控制***，还包括：

设置在铣刀座上的电动机2；

设置在电动机2上，与控制***连通，可对高硬度轧辊1放电以熔融加工高硬度轧辊1的放电电极3，放电电极3的截面形状与高硬度轧辊1的横肋槽形状相对应；

与高硬度轧辊1绝缘的，用于夹持高硬度轧辊1的高硬度轧辊1卡盘和设置高硬度轧辊1卡盘的尾座；

向放电电极3与高硬度轧辊1的间隙喷洒绝缘介质的介质输送装置4。

本实施例提供的铣床的工作过程如下：

本发明提供的铣床中，将现有的螺纹钢摆头横肋铣床的铣刀座、控制***、高硬度轧辊1卡盘和尾座分别进行了改进，铣刀座上不再安装复合氮化硼铣刀，而是安装了电动机2和放电电极3，并将高硬度轧辊1卡盘和尾座做了绝缘化处理，使得放电电极3对高硬度轧辊1放电时不会对螺纹钢摆头横肋铣床的其他部分造成影响。

采用电火花对高硬度轧辊1进行加工时，利用脉冲电源，电源的一极接放电电极3，另一极接高硬度轧辊1，两极均浸入由介质输送装置4喷洒的液体介质中，加工时放电电极3在控制***的控制下，始终与高硬度轧辊1维持一个很小的放电间隙（0.01mm～0.05mm），放电电极3放电时，电火花会将两极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道，由于放电通道的截面积很小，且放电时间极短，致使能量高度集中（10W／mm～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使高硬度轧辊1的材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。

第一次放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二次放电又会在另一极间最近点发生，如此高频率（每秒钟几千上万次）地循环下去，由于放电电极3的截面形状与螺纹钢横肋的截面形状相对应，所以放电电极3在控制***的控制下，最终在高硬度轧辊1上加工出螺纹钢横肋的凹槽。

通过上述工作过程可以得出，本实施例提供的铣刀，将复合氮化硼铣刀改为放电电极3，由电火花无接触加工替代原有的复合氮化硼铣刀硬加工，由于放电产生的电火花可以加工任何导电材质，其不会受到工件强度和形状的影响，放电频率也较高，可以较快的加工高硬度材料，所以避免了使用复合氮化硼铣刀而造成的成本升高的问题，加工效率也得到了显著的提高。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的铣床中，控制***还包括介质输送装置4启停开关、电动机2工作开关、铣刀座快速找正回升模块、定时抬刀高度和间隔控制模块、定时抬刀信号指示模块和液体压力检测模块。本实施例提供的铣床是在螺纹钢摆头横肋铣床的基础上升级改造而成，螺纹钢摆头横肋铣床是三轴联动精密数控机床采用丝杠传动和步进电机驱动，如图2所示，X轴为铣刀进退方向，Y轴为高硬度轧辊1旋转方向；Z轴为铣刀摆头方向，由通用数控***GMT-008集中控制，在控制***中增设控制上述功能的数控程序，可以很方便的实现，不仅减小了对螺纹钢摆头横肋铣床的改动程度，节省了改造成本，降低了操作难度，还使得本实施例提供的技术方案的通用性更高。

具体的，控制***能够将放电间隙的电压信号反馈给控制铣刀座主轴X位置的控制模块以控制放电电极3稳定放电。在改造螺纹钢摆头横肋铣床的过程中，在改造摆头铣刀座的控制电路时，将放电间隙的电压信号输送到控制***的信号检测环节进行分压和积分，再输入比较环节，把间隙信号电压和给定电压进行比较，达到控制放电间隙电压的平衡点，然后将高于或低于平衡点的电压信号变成正向或负向的输出信号，与X轴步进电机的负反馈信号进行比较放大，最终实现提高速度刚性，稳定放电加工的目的。

进一步的，与放电电极3和高硬度轧辊1连通的电源为复式晶体管脉冲电源，更进一步的，复式晶体管脉冲电源为JF-108S复式晶体管脉冲电源。JF-108S复式晶体管脉冲电源是电火花专用配套电源，电源输入功率10.5KW，最大加工电流90A，最高加工生产率大于600mm3/分钟，以加工Φ12规格螺纹钢横肋为例，横肋深1.0mm，槽宽2.1mm，顶宽0.7mm，最大截面积2.4mm2，则每秒钟完成4.2mm/s，相当于球墨铸铁普通轧辊1加工的速度，完成一圈轧槽需要70分钟，与复合氮化硼铣刀相当，但价格低廉，可实现无损连续加工，并且可以无人值守。当然，在不影响本实施例提供的铣刀正常工作的前提下，与放电电极3和高硬度轧辊1连通的电源还可以为其他类型的电源。

优选的，放电电极3和高硬度轧辊1分别通过电极工件与电源相连通。

具体的，放电电极3为紫铜电极。紫铜电极作为电火花加工中的放电电极3，与其他电极相比具有显著优点，例如纯度高，组织细密，含氧量极低，无气孔、沙眼、裂纹、杂质，导电性能较好，电蚀出的模具表面光洁度高，而且价格也更加的实惠。

在放电电极3与电动机2之间还设置有石墨上电块5。石墨上电块5安装在电动机2上，在随着电动机2旋转的同时可以实现导电，为放电电极3放电提供必需的电流。

为了进一步完善技术方案，本实施例提供的铣床中，电动机2的供电电源为变频电源。采用变频电源供电，由于电源的频率不断的变化，所以在其变化的过程中，可以方便调整紫铜电极的旋转速度，实现电极均匀损耗，确保加工光洁度。

具体的，介质输送装置4为大流量供油泵。较大流量的供油泵由于流量的增大，可以更好的确保液面稳定，冲渣顺利。

本实施例提供的铣床的具体操作过程如下：

1、加装车好轧槽内径的成品高硬度轧辊1，首先进行对槽，将放电电极3对正第一个轧槽中心线。手动进给X轴，直到放电电极3轻触轧槽底部并进行零位标定；

2、通过控制***启动加工行走程序，打开供油泵给予煤油覆盖；启动放电电极3旋转电机，选择合适的旋转速度；打开电火花电源，开始加工；观察火花是否稳定，是否被煤油覆盖、冲渣正常，加工电流是否随着Z向摆动，即周期性增大到中间后，再逐渐减小；

3、加工完一个横肋槽后，停机观察所加工出的横肋槽深度、侧面光洁度、预留末端间隙大小等工艺指标，正常后，开始执行Y轴方向正常加工；中间需要刻字跳槽的，观察跳槽程序是否正常；完成一周后，执行标识刻字程序，注意观察笔画是否偏斜正常；

4、完全完成一圈轧槽后，手动退出X轴，手动摇动平移丝杠，观察光栅尺对正下一个轧槽，执行下一圈横肋槽加工，直至全部完成整只高硬度轧辊1；

5、观察横肋侧壁电火花加工变色层，是否均匀覆盖，边角无裂纹；刻槽较深处，是否积留渣屑。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种铣床，用于加工高硬度轧辊（1），包括铣刀座和控制铣床自动工作的控制***，其特征在于，还包括：

设置在所述铣刀座上的电动机（2）；

设置在所述电动机（2）上，与所述控制***相连，可对所述高硬度轧辊（1）放电以熔融加工所述高硬度轧辊（1）的放电电极（3），所述放电电极（3）的截面形状与所述高硬度轧辊（1）的横肋槽形状相对应；

与所述高硬度轧辊（1）绝缘的，用于夹持所述高硬度轧辊（1）的轧辊卡盘和设置所述轧辊卡盘的尾座；和

向所述放电电极（3）与所述轧辊（1）的间隙喷洒绝缘介质的介质输送装置（4）。

2.根据权利要求1所述的铣床，其特征在于，所述控制***设置有介质输送装置启停开关、电动机工作开关、铣刀座快速找正回升模块、定时抬刀高度和间隔控制模块、定时抬刀信号指示模块和液体压力检测模块。

3.根据权利要求2所述的铣床，其特征在于，所述控制***能够将放电间隙的电压信号反馈给控制所述铣刀座主轴X位置的控制模块以控制所述放电电极稳定放电。

4.根据权利要求1所述的铣床，其特征在于，与所述放电电极（3）和轧辊（1）连通的电源为复式晶体管脉冲电源。

5.根据权利要求4所述的铣床，其特征在于，所述放电电极（3）为紫铜电极。

6.根据权利要求1所述的铣床，其特征在于，还包括连接所述电动机（2）和所述放电电极（3）的可导电石墨上电块（5）。

7.根据权利要求1所述的铣床，其特征在于，所述电动机的供电电源为变频电源。

8.根据权利要求7所述的铣床，其特征在于，所述介质输送装置（4）为大流量供油泵。