1 問題的提出

　　汽車車窗密封條的加工方式通常是在輥壓生產(chǎn)線上由多對輥輪連續(xù)輥壓成型回季。輥壓生產(chǎn)線一般由四部分構(gòu)成：供料系統(tǒng)將卷料松開喝赎，并連續(xù)不斷地向成型主機(jī)供給帶鋼耙肖；成型主機(jī)對輥壓件的斷面形狀進(jìn)行成型加工，通過多對輥輪的連續(xù)輥壓(每對輥輪由裝在水平輥軸上的上拐云、下兩個(gè)輥輪組成)蔓姚，最終形成輥壓件斷面形狀；隨動(dòng)切斷系統(tǒng)將輥壓件按給定尺寸切斷；收集系統(tǒng)在生產(chǎn)線不停機(jī)情況下將切斷的成型密封條及時(shí)坡脐、完好地送入儲(chǔ)件器泄私。成型主機(jī)是輥壓生產(chǎn)線的核心部分，輥輪則是密封條的成型模具备闲，其形狀和尺寸精度是影響密封條成型質(zhì)量的關(guān)鍵因素晌端。

　　某型號轎車的中車窗密封條材料為寬155.5mm、厚0.7mm的SPCC鋼帶恬砂，在由36對輥輪組成的引進(jìn)輥壓生產(chǎn)線上進(jìn)行連續(xù)輥壓成型加工(部分輥壓工序的半成品及成品形狀)咧纠。由于輥輪磨損后需要從國外購買，而進(jìn)口配件價(jià)格昂貴泻骤，因此增加了生產(chǎn)成本漆羔。為實(shí)現(xiàn)輥輪的國產(chǎn)化制造與修復(fù)，我們在缺少零配件圖紙資料的情況下狱掂，通過對輥輪的測繪和反求計(jì)算演痒，完成了輥輪產(chǎn)品設(shè)計(jì)。由于輥輪型面形狀復(fù)雜(由多段直線和圓弧組成)陈伪，且72個(gè)輥輪形狀各不相同(均為單件生產(chǎn))深牲，形狀和尺寸精度要求很高，加之輥輪必須采用高硬度的模具材料制造泛倦，因此輥輪的切削加工難度很大辽松。

　　2 輥輪加工方案設(shè)計(jì)

　　輥輪為高精度、高硬度的復(fù)雜型面回轉(zhuǎn)體零件习环。復(fù)雜型面回轉(zhuǎn)體通陈闩可采用仿形加工、數(shù)控加工芍规、成型磨削等加工工藝绎弯。仿形加工通常適用于大批量零件的加工。成型磨削加工則需要預(yù)先制備與零件型面一致的金剛石電鍍成型修整砂輪这毁，這對于單件小批量加工而言成本太高。因此赌列，復(fù)雜型面輥輪的單件加工采用數(shù)控加工方式較為合理混闪。

　　切削加工高硬度輥輪的最大難題是普通硬質(zhì)合金刀具磨損極快，無法保證加工質(zhì)量阅嘶。為此需要使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具属瓣。PCBN材料是在高溫高壓下人工合成的二元超硬材料，其硬度僅次于金剛石讯柔，熱穩(wěn)定性則優(yōu)于金剛石抡蛙。PCBN刀具對鐵族金屬具有較大化學(xué)惰性，特別適合加工HRC45以上的耐熱、耐磨粗截、耐蝕難加工材料(如淬硬高速鋼惋耙、淬硬合金工具鋼、模具鋼等)熊昌、HRC35以上的耐熱合金绽榛、HRC30以下但用其它刀片很難加工的珠光體灰口鑄鐵等。采用PCBN刀具以車(鏜婿屹、銑)代磨進(jìn)行硬態(tài)切削灭美，具有效率高、柔性好昂利、投資少届腐、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
通過綜合分析加工要求以及輥輪零件榕哩、PCBN刀具和數(shù)控加工的特點(diǎn)仪荞，確定輥輪型面加工方案為：輥輪外圓柱面和孔采用常規(guī)工藝加工；輥輪型面部分在熱處理之前用普通硬質(zhì)合金刀具在數(shù)控車床上進(jìn)行粗加工和半精加工卸腐，預(yù)留一定加工余量样呜；淬火熱處理后用PCBN刀具在數(shù)控車床上進(jìn)行型面精加工。

　　3 輥輪的數(shù)控加工編程

　　數(shù)控加工編程是在對被加工零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上屿赶，確定零件加工時(shí)的安裝位置覆珍、與刀具相對運(yùn)動(dòng)的尺寸參數(shù)、加工工藝路線(或加工順序)差机、工藝參數(shù)以及輔助操作等加工信息纱轨，并用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼按規(guī)定方法和格式編寫成加工程序單，然后將加工程序輸入數(shù)控裝置倡超，控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工倔剩。數(shù)控加工編程可采用手工編程、自動(dòng)編程或圖象編程扎怨。由于輥輪型面復(fù)雜盖呼，且為單件加工，因此我們采用美國UG軟件進(jìn)行自動(dòng)圖象編程化撕。數(shù)控加工刀具几晤、加工路徑規(guī)劃、切削用量等以人機(jī)交互方式輸入植阴。編程內(nèi)容主要包括：

　　工藝方案

　　刀具

　　切削參數(shù)

　　刀具加工軌跡

　　在數(shù)控車床上用普通硬質(zhì)合金刀具粗加工和半精加工輥輪型面(預(yù)留精加工余量)→淬火熱處理→在數(shù)控車床上用PCBN刀具精加工輥輪型面蟹瘾。

　　輥輪的粗加工和半精加工(熱處理前)選用VHB2525硬質(zhì)合金刀具；精加工(熱處理后的硬態(tài)切削)選用ISO標(biāo)號為VBMW160402掠手、VBMW160404的PCBN刀片憾朴，基本刀具型號為可同時(shí)左偏和右偏的PVVB2525狸捕，特殊部位的加工采用左偏或右偏的PVHBR/L2525M-16。數(shù)控編程時(shí)众雷，刀具主偏角灸拍、副偏角的選擇應(yīng)保證數(shù)控加工時(shí)不發(fā)生干涉，加工時(shí)還可在機(jī)床上對刀具進(jìn)行調(diào)整报腔。編程時(shí)選擇的刀具參數(shù)雖然不一定是最優(yōu)參數(shù)株搔，但應(yīng)保證刀具的通用性和加工精度要求。

　　用硬質(zhì)合金刀具粗加工和半精加工時(shí)纯蛾，選用切削參數(shù)為：切削深度ap=1mm肌辑，切削速度v=150m/min，進(jìn)給速度120mm/min留旱。用PCBN刀具精加工時(shí)刹造，選用切削參數(shù)為：切削深度ap=0.2～0.3mm，切削速度v=110m/min格你，進(jìn)給量f=0.1mm/r劫欣，進(jìn)給速度50mm/min，干切削述逾。精加工時(shí)PCBN刀具的磨損標(biāo)準(zhǔn)為VB=0.3mm盹清，刀具重磨后必須重新確定刀具位置和參數(shù)，并據(jù)此重新編制加工程序殴客。

　　工藝參數(shù)確定后曾辙，需要規(guī)劃刀具的數(shù)控加工軌跡。由于全套輥輪共有36對72件傀铃，型面形狀十分復(fù)雜糕米，部分部位刀具甚至很難到達(dá)，因此為便于制造茫经，可將輥輪型面分解為幾個(gè)部分的組合巷波，并按此規(guī)劃刀具軌跡。以第27對輥輪為例卸伞，其密封條加工設(shè)計(jì)曲線和上抹镊、下輪輥壓狀態(tài)模擬。它的上荤傲、下輥輪型面可分別分解為兩部分垮耳。由于輥輪形狀復(fù)雜，很難用一種加工軌跡完全表達(dá)弃酌，因此可根據(jù)不同輥輪形狀分別或綜合采用不同的加工軌跡。第27對輥輪的上輪右邊部分型面可采用的三種加工軌跡儡炼。根據(jù)最終輪廓等距偏置的加工軌跡妓湘，這種刀軌加工平穩(wěn)查蓉，精度較高；ZIG-ZAG平行加工軌跡榜贴，特點(diǎn)是加工程序較短豌研；插入加工軌跡(類似于切斷加工)，較適合各種槽型的加工沈猜，但刀具加工剛性較差淌璧。根據(jù)具體零件形狀，可分別或綜合應(yīng)用不同的加工軌跡奈炕。對于第27對輥輪上輪右邊部分型面禽忧，最終確定粗加工采用加工軌跡，精加工則采用輪廓加工軌跡书尚。

　　4 輥輪的數(shù)控加工模擬

　　為驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可行性衙乡，避免加工過程中發(fā)生機(jī)床碰撞或刀具干涉，在數(shù)控加工程序編制完成后必須進(jìn)行數(shù)控加工模擬沐刷。加工模擬方式可采用編程時(shí)模擬或編程結(jié)束后在數(shù)控機(jī)床上模擬箱歪。在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工模擬時(shí)可利用模擬顯示功能或空運(yùn)行功能。采用顯示模擬時(shí)验柴，輸入加工程序揽膏，然后調(diào)用圖形模擬顯示功能仔細(xì)觀察刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，檢查刀具與工件(或夾具)是否會(huì)發(fā)生碰撞姊宗。采用空運(yùn)行模擬時(shí)歹朵，輸入加工程序，安裝上刀具(或工件)懈词，然后按下“空運(yùn)行”按鈕(DRY鍵)蛇耀，此時(shí)主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺按加工程序軌跡自動(dòng)運(yùn)行坎弯，此時(shí)即可驗(yàn)證刀具加工軌跡的正確性以及檢查是否會(huì)發(fā)生碰撞纺涤。但應(yīng)注意，刀具和工件不能同時(shí)安裝抠忘，否則會(huì)發(fā)生碰撞撩炊。編程結(jié)束后在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工模擬需要占用機(jī)床加工時(shí)間，采用編程時(shí)模擬則無此問題崎脉。

　　加工實(shí)踐表明拧咳，選用高性能PCBN刀具對汽車車窗密封條輥壓輥輪進(jìn)行數(shù)控加工，可保證加工質(zhì)量囚灼，降低加工成本骆膝，顯著縮短輥輪開發(fā)周期，有效實(shí)現(xiàn)輥輪的國產(chǎn)化制造與修復(fù)灶体。

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