基于UG软件的大型支承辊梯形槽加工工艺研究

王晋涛 孙熙钊 王莉寅 刘振立

(1.河北机电职业技术学院，河北054000；2.中钢集团邢台机械轧辊有限公司，河北054000； 3.轧辊复合材料国家重点实验室，河北054000)

梯形槽是支承辊最常见的结构形式，在轧辊的镗铣加工工序中梯形槽的加工非常普遍，随着数控镗铣设备的全面推广，梯形槽的数控加工方法也随之不断的发展和改进。由于轧辊上梯形槽的形状差异很大，涉及元素较多，在具体的梯形槽数控加工过程中，采用什么样的形式和方法，使其能够获得最佳的加工效果，是长期以来一直在探讨的问题，并进行了不断的试验和改进。

经过大量的实际考察，结合现场加工特点，查阅大量刀具选用资料，最终选用了∅63R6的仿形铣刀，同时采用UG4.0软件的型腔铣和固定轴曲面轮廓铣功能，完成梯形槽的粗铣和精铣加工，保证梯形槽的尺寸、粗糙度和形位公差要求。

1 UG4.0软件建模

依据用户提供的轧辊成品图纸，利用UG4.0软件建模界面的平面草图、实体圆柱、拉升成实体、实体倒圆角、实体倒斜角、实体布尔运算、沟槽等功能，完成梯形槽实体建模，如图1。

UG4.0软件建立的3D模型具有可编辑性，包括复制粘贴等，同时还有很强大的参数驱动功能。

2 UG4.0软件设置数控加工

2.1 刀具设置

将UG软件切换到加工界面，打开刀具设置界面，并输入相应的参数如图2，建立∅63R6的仿形铣刀，实际刀具如图3所示。

2.2 刀具轨迹

将X零点设置在离梯形槽端面31.5 mm的位置(刀具半径)，方便对刀清零。

(1)采用型腔铣方法，参数设置为：水平进刀，每层4 mm，转速600 rmin，进给400 mmmin，选择需要铣削的梯形槽侧面、底面及各倒角，生成梯形槽粗加工的刀具轨迹，如图4(a)所示。

(2)采用固定轴曲面轮廓铣方法，参数设置为：垂直进刀，步进0.5 mm，转速800 rmin，进给400 mmmin，选择需要铣削的梯形槽侧面、各倒角，生成梯形槽侧壁及倒角精加工的刀具轨迹。采用平面铣方法，参数设置为：水平进刀，“Z”形走刀方式，步进选刀具直径的80%，转速800 rmin，进给400 mmmin，选择需要铣削的梯形槽底面，生成梯形槽精加工刀具的轨迹，见图4(b)。

(3)借助UG4.0软件的仿真功能进行仿真，以便验证刀具轨迹的正确性。

根据不同需要，可以采用3D仿真或2D仿真>模式。3D仿真模式的计算量大，仿真速度慢，但仿真精度高，仿真后可旋转观看梯形槽不同角度、不同部位的加工效果，3D仿真完成后，检查各部位的过切、留量及加工至要求的情况。还可以选用2D仿真模式，此仿真模式的计算量小，仿真效率高，但缺点是仿真完成后不能旋转模型观看仿真效果，需要提前将模型放置到仿真后可以观看的角度。刀具仿真效果如图5所示。

(a)型腔铣方式(b)固定轴曲面轮廓铣方式

图4 刀具轨迹
Figure 4 Tool path

(a)3D模式(b)2D模式(c)UG仿真加工后的梯形槽

图5 梯形槽加工的仿真效果图
Figure 5 Simulation effect of trapezoidal groove machining

此外，模拟完成后，还可以显示模拟所花费的时间，该时间可作为后续台时分配，生产计划安排的参考，方便管理人员对生产进行合理安排，以及对台时的合理分配，有助于管理的合理性和科学性，促进生产的顺利进行。

(4)确认刀具轨迹无误后，可以利用UG4.0自带的后处理功能，生成数控加工程序，利用网络DNC可以传输到机床上。为了提高加工效率，程序可以对称方式同时加工，包括可以采用跟随轴方式等，依据现场的生产设备而定。

3 操作者的可视化加工步骤

3.1 梯形槽粗加工

上活找正→安装刀具→X向端面对刀清零→Y向外圆对刀清零→Z向寻边器找中清零→模拟程序→选择粗加工程序并启动。

3.2 梯形槽精加工

更换新刀片或新刀刃→槽底试切，调整上刀后清零→模拟程序→选择精加工程序并启动。

3.3 质量检测

完成加工后，测量各部尺寸并比对样板，最终达到图纸尺寸、粗糙度、形位公差要求。

4 结束语

本文通过UG4.0软件实现了大型支承辊梯形槽的立体模型建立，刀具建立、刀具加工轨迹生成、3D2D模拟仿真、后处理生成数控加工程序，到最终机床完成梯形槽的最终加工，为异型件的数控加工提供了好的加工方法。