数控技术在钢铁行业的应用

　　螺纹钢生产企业在轧制螺纹钢时，利用轧辊上的月牙槽轧出螺纹钢凸棱，同时螺纹钢的规格、等级等字符信息也必须在轧辊上加工出来。

　　目前，国内外轧辊制造普遍采用卧式铣床进行改造，用飞刀法切削月牙槽，然后用电极法(如电火花)进行文字信息的加工。这种方法有两大缺点：(1)小规格的月牙槽加工困难。由于轧辊坚硬，刀杆直径较小，常常会出现刀杆折断、刀头损坏。(2)效率低下。用飞刀法加工月牙槽时，需根据螺纹钢的不同规格选用不同挂轮；用电极法加工文字信息时，需做电极，同时需将轧辊周转到另一台加工设备上，而且电火花加工时间较长。因而，传统方法制作轧辊是钢铁企业的一个瓶颈。利用数控技术设计的Ⅺ(9350专用铣床，用模拟轨迹法铣削月牙槽，用编程法铣削字符信息，所有加工在一台机床、一次装夹中完成，达到了方便、快捷、高质量的效果。

1 机床结构及原理

　　轧制螺纹钢时使用的轧辊外形如图1所示。

图1轧辊外形囤 

　　数控月牙槽铣床的结构如图2所示。

图2机床结构

　　整个机床为四轴三联动结构。X辅为摆头，带动刀具作左右摆动；Y轴为头架主轴，带动轧辊作回转运动；Z轴为拖板，带动刀具作横向运动；A轴为拖板，作纵向运动。X，Y，Z轴三轴联动，依据所建立的数学模型使刀具沿图1中月牙槽圆弧段运动，从而铣削出月牙槽。X，Y轴二轴联动。用编程法铣削字符信息。A轴周期性进给，将刀具转换到下一个轧辊的圆周槽内。其原理如图3所示。

图3机床原理图 

2 数控系统的选用

　　XK9350数控月牙槽铣床加工对象硬度较高，所需切削力较大，加工时铣刀需尽量保持运动平稳，要求系统有较好的动态特性。经试验对比，选用了三菱50M系统和M耐2中惯量电机，很好地满足了加工要求。

3 刀具

　　刀具是铣削月牙槽的关键之一。根据月牙槽形状的要求，铣刀头必须为指状(如图3所示)。从理论上讲，其刀尖部位速度为0，因此对刀具要求很高。笔者与国内某材料研究所合作，开发了一种合金铣刀，专门与机床配套铣削轧辊。

4 月牙槽专用铣削指令的设计

　　该机床是用来铣削月牙槽的专用设备，其刀具轨迹为空间曲线，机床在铣削月牙槽时所使用的机床轴为1个直线轴(z轴)、2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，推导出月牙槽的数学模型z=f(R，x，y)(其中R为螺纹钢半径)，并依此开发出了月牙槽切削专用指令，其形式为：G82 R(R) X(45°) Y(Y) F(F)此指令的格式和使用方法与标准的数控指令一样，极大地方便了用户的使用。

5 结束语

　　利用数控技术开发的xK9350数控月牙槽铣床，实现了一台机床加工月牙槽和字符的功能。该机床的加工范围为：铣削螺纹钢直径为6～50mm的月牙槽，铣削最大轧辊长度为2500m，满足了钢铁企业的特殊要求，现已在全国各大钢铁企业普遍使用。