滾壓工藝簡介

1、滾壓工藝簡介冷彎成形(Cold Roll Forming)是一種節(jié)材、節(jié)能、高效的金屬成形新工藝、新技術(shù)。冷彎成形是通過順序配置的多道次成形軋輥，把卷材、帶材等金屬板帶不斷地進行橫向彎曲，以制成特定斷面的型材。在輥式冷彎成型過程中只有彎曲變形。除坯料彎曲角局部有輕微減薄外，變形材料的厚度在成型過程中保持不變。這種加工方法特別適合于外形縱長、批量較大的高精度產(chǎn)品的加工。鋼門窗料型采用輥式連續(xù)冷彎成型工藝，成型時前一卷帶材的尾部與后一卷帶材的頭部經(jīng)對齊對焊，使坯料帶材連續(xù)不斷地進入成型機進行成型。這種成型工藝高效、高產(chǎn)、通用。這種成型工藝的主要優(yōu)點是:(1)帶卷成本低、切損少，因而降低了材料總成本

2、。(2)可以加工形狀復(fù)雜的型材。(3)型材的頭尾部扭曲及張開度減小。(4)由于操作幾乎是連續(xù)的，因而生產(chǎn)率得到提高。冷彎成形的產(chǎn)品用于建筑、汽車制造、礦山機械制造、農(nóng)業(yè)及輕工機械制造、造船及交通運輸、石油化工電力工業(yè)、儀器儀表、集裝箱、紡織機械、高速公路、金屬貨架、民用電器及日常用品制造等各個領(lǐng)域，在經(jīng)濟發(fā)展中起著很重要的作用。盡管采用冷彎成形工藝已達到很大的生產(chǎn)量，但它仍被普遍認為是一種“未掌握的藝術(shù)”(Blank Art)，還未上升為科學(xué)。主要原因是冷彎成形作為一種金屬成形加工新技術(shù)，本身具有的特點和規(guī)律尚未被人們完全掌握和認識。彩板門窗型材的成型絕大多數(shù)采用輥式冷彎成型。這是因為這種工藝

3、的生產(chǎn)效率高（成型速度10-30m/min）、成型精度高（尺寸控制精度0.2-0.5mm）、大批量生產(chǎn)的成本低（成型加工費1000元/t左右）。圖5-1 塞柯（SERCONSULT）公司的彩色門窗型材軋機我國自1986年從意大利塞柯（SERCONSULT）公司引進彩色門窗生產(chǎn)線，目前已有70多條門窗型材生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達到15萬噸足以滿足門窗行業(yè)的需要。目前國內(nèi)鋼門窗型材生產(chǎn)廠家所采用的成型機，基本上和塞柯公司的類似。這種成型機一般由24-32道水平輥機架和矯直輥機架組成。按型材成型要求配置不同輔助變形輥和立輥。水平輥是傳動機架，承擔變形的主要任務(wù)。輔助輥是被動的，設(shè)立于兩架水平輥間或成組設(shè)立

4、，主要作用是對平輥無法壓實的盲角部分變形、并減少水平輥的道次。立輥設(shè)置在水平輥孔型的同一平面內(nèi)，用于最后幾道的邊部成型。對于咬口的封閉街面，還要設(shè)置芯子、拉桿、咬口壓痕等部件。軋機的壓下形式可分為螺旋機械壓下和液壓壓下。機械壓下成本較低，液壓壓下操作方便。傳動方式為萬向軸式，上下水平輥可有較大的調(diào)整范圍，以適應(yīng)多品種門窗型材的生產(chǎn)。為便于軋輥的更換，外側(cè)機架與底板多為可翻轉(zhuǎn)的鉸鏈連接。 圖5-2 鋼門窗輥式連續(xù)冷彎成型工藝示意圖 1-帶卷2-開卷機3-坯料4-對焊平臺 5-加熱 6-貼膜 7-進料8-成型機9-輔助輥10-驅(qū)動平輥 11-矯直臺12-飛鋸切斷13-儲料臺彩板門窗型材的一般生產(chǎn)工

5、藝為：開卷縱剪紅外線加熱貼膜成型軋制矯直切斷打捆也有企業(yè)為了降低成本，略去了紅外線加熱和貼膜工序，這種情況下，對成型軋制軋輥的表面和生產(chǎn)控制有更高的要求。第二節(jié) 型材展開尺寸計算型材展開尺寸是確定縱剪下料的依據(jù)。生產(chǎn)中通常根據(jù)理論計算值先確定基本的尺寸，然后根據(jù)實際軋制情況作一些調(diào)整。如果算法選得比較好，計算機也能直接給出準確的結(jié)果。一般可按圖形分析法計算坯料寬度，復(fù)雜斷面要用計算機程序進行精確計算。料寬通常按斷面中性層長度決定。一般認為中性層不經(jīng)受彎折或橫向拉伸變形。計算出的結(jié)果再考慮彎折處金屬變薄及橫向拉伸而加以修正。一個門窗型材，不管其外形多么復(fù)雜，總是由直線和圓弧單元組成的。要確定一個

6、給定型材所需要的帶寬，把它劃分為直線段和圓弧段后，沿中性線對各段長度進行求和。各彎曲段對應(yīng)的帶坯寬度由彎曲角的大小和中性線所對應(yīng)的彎曲半徑 (稱為名義彎曲半徑，所確定，即W= rm式中 W一一彎曲段長度，mm;rm一一名義彎曲半徑，mm一一彎曲角角度，rad.名義彎曲半徑rm為:rm =r+kt式中 r一 彎曲角內(nèi)徑，mmk 一系數(shù) (彎曲因子)t一帶坯厚度，mm.不同的研究者對彎曲因子k選取的數(shù)值不同?？柼仄樟_菲爾(Kaltprofile)推薦的k值如下： 美國金屬手冊 (第九版) 推薦的 k值計算公式為 (參見圖 5-3) 圖5-3 中性線位置與相對彎曲半徑r/t的關(guān)系美國金屬學(xué)會推薦按

7、下表計算k值： 按德國DIN6935標準，k值的計算公式為： 上式可以重新整理為： 計算板帶寬度的公式有很多，需要注意這些公式的導(dǎo)出條件及其適用范圍。Proksa方法是根據(jù)非線性微分方程公式，由龍格-庫塔（Runge-Kutta）法求出的；Bogojawlenskij方法是由數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法得出的，適用于U型斷面壁厚1-8mm，r=5-35mm,彎曲角0-90度，板帶寬度為100-350mm；德國工程師協(xié)會標準VDI3389是根據(jù)邊緣變形角為90度的精確試驗結(jié)果得出的，適用于V或U型斷面；Oehler方法適用于彎曲角為30-150度?？傊瑥澢蜃觡值主要取決于彎曲內(nèi)徑與帶坯厚度的比值,而基本上與

8、彎曲角的大小無關(guān)。如彎曲角內(nèi)徑為零，彎曲角分別為90和180度時,對應(yīng)的彎曲段長度為1/3t和2/3t。因此，在實際生產(chǎn)中計算帶坯寬度僅考慮r/t的影響，材料在彎角處減薄較多或材料的強度很高時需要考慮材料的影響。圖5-4 是一個專利產(chǎn)品,30平開窗的一個料型。對于這樣一個比較復(fù)雜的斷面，采用計算機計算是非常方便的。表5-1給出了按不同公式計算得出的數(shù)據(jù)。 圖5-4 30平開窗料型斷面表5-1 30平開窗料型展開寬度計算值 mm第三節(jié) 軋輥的計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù) 目前冷彎型鋼正朝著高精度的方向發(fā)展。以彩色鋼板門窗料型為例，為保證良好的氣密性、水密性，料型的制造公差在±0.3mm

9、左右，相應(yīng)地軋輥的制造公差也應(yīng)控制在0.020.03mm之間，這對于復(fù)雜輪廓的截面來說，用普通的人工設(shè)計及手工制造來說是不可能達到的。對于冷彎成形行業(yè)，初級的系統(tǒng)是以計算機輔助繪圖為主要功能的。由于手工設(shè)計時，無法在一張圖紙上畫出二、三十道次的變形輥花圖，因而在設(shè)計每一道軋輥時需要進行坐標的轉(zhuǎn)換，使得計算工作量相當大和繁瑣。利用計算機作圖極大地簡化了這一過程，通過編制的專用程序，可以很快地作出輥花圖和軋輥圖。但是只解決計算作圖是遠遠不夠的。門窗料型要求有良好的氣密性和水密性，幾何精度要求高；表面質(zhì)量要求也極高，不允許擦傷彩色涂層；而彩色鋼板的厚度一般較薄(0.6-1.0mm)，板帶料寬達200

10、-400mm；這就極易產(chǎn)生翹曲和折皺等冷彎缺陷，是目前工程應(yīng)用中亟待解決的問題。解決好這一難題對冷彎成形工藝具有普遍應(yīng)用價值。冷彎型鋼行業(yè)采用計算機技術(shù)是從軋輥的孔型設(shè)計開始的，軋輥的計算機輔助設(shè)計（即CAD）技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用已有近十年的歷史。問題是在多大程度上可“輔助”人們完成設(shè)計。一般的CAD代替了人工計算與出圖，縮短了軋輥的設(shè)計周期，但這種設(shè)計依賴的仍然是幾何關(guān)系和設(shè)計者的實踐經(jīng)驗。目前的CAD要向更高的層次發(fā)展。一是向自身內(nèi)涵的深度發(fā)展，用計算機技術(shù)分析成形過程的應(yīng)力、應(yīng)變，為確定成形工藝提供模擬方法，為實際生產(chǎn)提供最優(yōu)的輥型設(shè)計。二是向外延擴展的廣度發(fā)展，用計算機技術(shù)不僅完成軋輥設(shè)計，

11、還要實現(xiàn)輔助制造、生產(chǎn)管理、成本核算、質(zhì)量控制，即實現(xiàn)設(shè)計制造一體化（CAD/CAM）甚至是計算機輔助工程（CAE）和計算機集成制造（CIMS）技術(shù)。由德國data M開發(fā)的COPRA是解決輥彎成型設(shè)計的集成軟件。對用戶來說，一個好的冷彎型鋼軋輥設(shè)計軟件應(yīng)具有良好的界面，能適應(yīng)不同的軋機參數(shù)，能實現(xiàn)多種方法的設(shè)計。COPRA是在微機上AutoCAD平臺運行的一個優(yōu)秀軟件，該軟件系統(tǒng)地歸納總結(jié)了冷彎成形領(lǐng)域的理論成果、相關(guān)的標準規(guī)范以及大量的實驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗?？捎嬎泔@示彎曲應(yīng)變水平，計算各種材料的回彈，優(yōu)化成形過程，用戶可以自己定義參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫。從斷面設(shè)計到軋輥制造、成本核算的全過程都可以由計算

12、機很快地完成。冷彎型鋼計算機輔助設(shè)計應(yīng)有完整、系統(tǒng)的理論體系支持，例如計算板料寬度應(yīng)提供有關(guān)的行業(yè)標準或Proksa、Bogojawlenski等計算方法。根據(jù)不同的材料，給出回彈計算結(jié)果，修正輥型設(shè)計參數(shù)，能夠設(shè)計彩色鋼板、不銹鋼板、多種金屬的合金板等。根據(jù)斷面計算出截面面積、重量、重心坐標、幾何慣性矩、截面模量、扭轉(zhuǎn)幾何慣性矩、載荷中心坐標、失穩(wěn)參量計算等，為斷面設(shè)計提供基本力學(xué)參數(shù)，為生產(chǎn)工藝過程提供變形力學(xué)分析依據(jù)。應(yīng)力、應(yīng)變計算功能，采用FEM、能量法等對冷彎變形過程計算，給出最大應(yīng)變值、應(yīng)力分布狀況，不斷優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。數(shù)據(jù)庫管理功能，存儲用戶自定義的企業(yè)標準、實驗數(shù)據(jù)、經(jīng)驗公式，存

13、儲和管理本企業(yè)的型材斷面資料、軋輥資料、庫存管理等。能進行輥的成本核算，直接給出鋸切下料表、成品輥的重量。在進行冷彎型鋼軋輥設(shè)計之前，要先確定軋機的參數(shù)文件。如機組輥的排列方式、軋輥軸線的位置、驅(qū)動直徑、各架次的傳動比等。這些參數(shù)可由人機對話的方式輸入，也可寫成相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。一個生產(chǎn)廠可按不同的機組，確定幾個參數(shù)文件，設(shè)計時只要選擇對應(yīng)的軋機文件即可。軋輥設(shè)計的有關(guān)參數(shù)，例如平輥的內(nèi)徑結(jié)構(gòu)尺寸、最大軸向長度，軋輥的最大、最小直徑，立輥的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)尺寸等都可由參數(shù)文件確定。對于具體的生產(chǎn)企業(yè)，上述參數(shù)只需一次確定即可。在實際設(shè)計時，只要輸入截面的外形尺寸，計算機就能夠排出各道次的輥花圖，隨后可利

14、用軋輥的編輯模塊設(shè)計出軋輥的零件圖。由于設(shè)計軟件可以根據(jù)給定的參數(shù)，指導(dǎo)設(shè)計者確定每一道軋輥的設(shè)計和裝配關(guān)系，因而軋輥的安裝、調(diào)整就不會出任何問題。一旦超過極限值，就會得到一個錯誤或警告信息。設(shè)計者可預(yù)先了解下輥和上輥輥環(huán)的間隙，是否會發(fā)生碰撞，軋輥的最大直徑是否會超過機架的最大開口度，以及是否在軋輥的端面上有足夠的位置做標記槽。一般的計算機設(shè)計軟件中雖然都包括了尺寸標注功能，但逐一地標出全部尺寸，仍是費時費力的枯燥工作。提供給用戶一個專門的適用于尺寸標注的軟件包，這包括單件軋輥尺寸的自動標注、配輥平面圖尺寸的自動標注、自動標注孔型尺寸等功能。尺寸標注是自動執(zhí)行的，用戶可以對標注的尺寸移動和修

15、改。因為這一過程是自動進行的，不但可以節(jié)省大量的時間，而且可避免尺寸的漏注和錯標。根據(jù)不同的用戶需求可選擇不同的尺寸標注方法。設(shè)計者可以選擇軋輥輪廓的自動標注、適用于數(shù)控加工要求的自動尺寸標注。需要說明的是，采用計算機數(shù)控方法加工要按相交點和切線方式標注尺寸，這樣可節(jié)省數(shù)控編程的時間和避免錯誤。有鍵槽和標記槽的軋輥圖以及裝配平面圖可自動地畫出來。圖紙可以按選定的半剖或全視圖的方式繪制。為了方便用戶應(yīng)用該軟件，開發(fā)了相應(yīng)的漢字化環(huán)境，提供了中文菜單，中文對話框。用戶可以方便地選擇圖幅和標題欄，能在圖上按我國標準注出表面粗糙度和形位公差，用漢字寫出技術(shù)要求等。過去，要設(shè)計出好的軋輥，設(shè)計者必須有豐

16、富的實踐經(jīng)驗和“技術(shù)絕竅”。在確定成形工藝即輥花設(shè)計時，主要的決定是由工程技術(shù)人員作出的。在完成一套軋輥的設(shè)計之后，設(shè)計是否成功，在調(diào)試過程中是否會出嚴重的問題等，都是設(shè)計人員十分關(guān)注的問題。現(xiàn)有的大多數(shù)軟件只能夠作出幾何設(shè)計，尚未提供一種可靠的預(yù)先檢驗、評價設(shè)計質(zhì)量的方法。計算機輔助設(shè)計的優(yōu)勢，不應(yīng)僅僅是節(jié)省人工、縮短設(shè)計周期，更重要的是實現(xiàn)人工設(shè)計無法做到的彎曲成形模擬技術(shù)，使得設(shè)計者能通過計算機預(yù)測實際結(jié)果。采用變形技術(shù)模擬軟件能夠用最短的時間計算出縱向發(fā)生的應(yīng)變，得到與有限元類似的精確結(jié)果。用戶根據(jù)這些新的模擬方法，不用大型計算機和專業(yè)的軟件工程師就可以優(yōu)化自己的軋輥設(shè)計。輥彎成形的工

17、藝過程可由該軟件模擬給出。產(chǎn)生的彩色圖形清楚地顯示板料在什么地方產(chǎn)生過度變形，為避免設(shè)計失誤和優(yōu)化設(shè)計提供了直觀可靠的判定依據(jù)。對于料型斷面比較復(fù)雜而板較薄的彩色鋼板和不銹鋼門窗，要使其在彎曲過程中不出現(xiàn)波浪、皺褶等缺陷，最重要的是使其在成形的縱向不產(chǎn)生塑性應(yīng)變。最新的研究成果表明，無論多薄的板料，在變形區(qū)的應(yīng)變狀態(tài)總會有拉伸和壓縮兩種應(yīng)變的交變，而拉伸和壓縮的應(yīng)變在板的不同層面上又顯出不同的分布。只有在板的各層上都保證非彎區(qū)域各點的應(yīng)變都不超過材料的彈性極限，才能保證穩(wěn)定地成形。下山法成形在冷彎型鋼的軋輥設(shè)計中是常用的方法。這種方法的目的是為使板坯邊緣區(qū)域得到最小的邊部應(yīng)變。為使計算簡單，通

18、常采用軋制基準等量下降的方法。最近的研究表明，這種軋制基準等量下降的方法并不是應(yīng)變值最小的。一種稱為邊部應(yīng)變最小的成形方法是只有借助于計算機的手段才能實現(xiàn)。對于高斷面的薄壁冷彎型鋼生產(chǎn)，這種成形方法可得到更好的邊緣質(zhì)量以及減少軋件的生產(chǎn)缺陷。這一新的模擬技術(shù)可在個人計算機上應(yīng)用，這特別適合我國企業(yè)的情況，為用戶學(xué)習、改進軋輥設(shè)計技術(shù)提供了方法。即使用戶無計算機經(jīng)驗，或缺少設(shè)計經(jīng)驗也可預(yù)先選擇視點，根據(jù)需要顯示出全部軋輥的三維視圖，從上部或側(cè)面觀察整個成形過程。對于小軋機能否軋出較大規(guī)格的斷面，也可根據(jù)計算機顯示的結(jié)果判定相鄰軋輥是否會產(chǎn)生干涉。模擬技術(shù)可根據(jù)不同的材料特性、軋機參數(shù)給出相應(yīng)的結(jié)

19、果，各種冷彎異型截面成形都可給出應(yīng)變分析的結(jié)果。此外，這一技術(shù)對冷彎型鋼設(shè)備的生產(chǎn)廠改進和優(yōu)化機組參數(shù)提供了很好的方法。圖5-5. 是用COPRA實現(xiàn)30平開窗料型變形部分道次的過程模擬。 圖5-5. 用COPRA實現(xiàn)30平開窗料型變形過程模擬我們曾用該軟件的變形模擬技術(shù)為國內(nèi)多個廠家作過分析模擬，計算機給出的結(jié)果與實際情況吻合的相當好。過去生產(chǎn)的一些料型，雖然也采用了計算機設(shè)計，但只能根據(jù)幾何關(guān)系設(shè)計孔型，對實際軋制情況無法判斷和模擬，在調(diào)試過程中也出現(xiàn)過一些問題。我們用這一新的模擬技術(shù)驗證，結(jié)果與實際情況完全一致。有了模擬手段，設(shè)計質(zhì)量就能采用最優(yōu)化技術(shù)，我們曾根據(jù)用戶廠里現(xiàn)有條件，采用五

20、道變形就完成了原為十一道才能作出的一個嚴重不對稱的截面，并一次試軋成功。 第四節(jié) 彩板門窗型材變形工藝及設(shè)計特點型材變形工藝圖俗稱輥花圖，是根據(jù)型材的成品斷面，按照與成型順序相反的步驟展開，疊加在同一平面內(nèi)，象一朵開放的花型。通過這樣的花型圖，設(shè)計者可以了解型材的變形情況，配置相應(yīng)的軋輥孔型。圖5-6是圖5-4截面的變形工藝疊加圖。圖5-7是該料型的變形工藝排列圖。 圖5-6 30平開窗料型變形工藝疊加圖圖5-7. 30平開窗料型變形工藝排列圖彩板鋼門窗料采用彩色涂層鋼板為原料經(jīng)輥彎成形工藝制成。為保證門窗的強度采用封閉截面。焊接方法將破壞鋼板表面，因而廣泛采用了咬口結(jié)構(gòu)。為避免咬口過程中發(fā)生

21、干涉，避免對彩色涂層表面的損傷，同時也保證門窗的氣密水密性及配合要求，要求輥型設(shè)計及制造達到較高的精度。輥的表面粗糙度Ra 0.63m，輥的圓周速度盡可能接近驅(qū)動速度，若輥的線速度差較大時，設(shè)計上應(yīng)采用空轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。圖5-8 用于彩板門窗料型的輔助輥裝配示意圖對于一般的輥彎成型，成形輥軸線為水平或垂直兩種配置。咬口料型的成形廣泛應(yīng)用了空間結(jié)構(gòu)的輔助輥，這種輔輥結(jié)構(gòu)安裝在兩道主輥之間，軋輥軸線可為任意傾斜角度，它的結(jié)構(gòu)形式不同于主輥及立輥。圖 5-8表示了一種輔助輥的裝配關(guān)系示意。為得到精確的尺寸和形狀，在最后的成型道次中采用了芯子。圖5-9是彩板推拉鋼窗料的成形工藝圖實例。 圖 5-9 彩板推拉鋼

22、窗料的成型工藝圖咬口結(jié)構(gòu)是彩板鋼窗封閉截面的常見形式。在成型過程中，角簡單的180度的一側(cè)通常用4道次成型，另一側(cè)常用6道次成型。通常上下輥的齒輪傳動比為1.3：1，下輥的基準直徑為140mm.第五節(jié) 軋輥的計算機輔助制造(CAM)技術(shù) 彩板門窗型材軋輥是型材成型的關(guān)鍵部件。軋輥的基本特點是：外形輪廓復(fù)雜且精度高，軋輥的耐磨性應(yīng)滿足大批量生產(chǎn)的要求。采用常規(guī)的機械加工，難以保證型面精度，特別是軸向精度和變形圓角。這就給調(diào)試工作帶來很大的工作量。 數(shù)控加工是CAD/CAM技術(shù)中最能發(fā)揮效益的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一，它可以保證產(chǎn)品達到極高的加工精度和穩(wěn)定的加工質(zhì)量，操作過程容易實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高生產(chǎn)周期短

23、，它與CAD銜接緊密，可以從產(chǎn)品的數(shù)字定義產(chǎn)生加工指令，保證零件具有精確的協(xié)調(diào)性和互換性，容易嚴格地控制外形和尺寸精度。生產(chǎn)對象的幾何形狀越復(fù)雜加工精度要求越高，設(shè)計更改越頻繁，生產(chǎn)批量越小，數(shù)控加工的優(yōu)越性就越容易得到發(fā)揮。上述特點正適合于門窗型材軋輥的制造。 數(shù)控加工中一項主要的任務(wù)是數(shù)控編程，由于異型軋輥型面復(fù)雜，軋輥品種多，編程工作量大，編程速度慢成為制約提高生產(chǎn)率的“瓶頸”。據(jù)統(tǒng)計采用手工編程，一個零件的編程時間與機床的加工時間之比，平均約為30：1。因此，要充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的功能，必須采用先進的計算機自動編程，使用計算機進行數(shù)控機床程序編制工作，即由計算機自動地進行數(shù)值計算，編寫零

24、件加工程序單。目前，自動編程分為兩個分支，一個是以語言為代表的語言式自動編程系統(tǒng)，它用語句形式描述加工零件的幾何形狀以及進刀和走刀方法等，這種系統(tǒng)語言詞匯豐富，定義的幾何類形多，系統(tǒng)龐大，占用內(nèi)存大，需使用大型計算機，費用昂貴，且不易掌握，需專門的編程人員。另一個分支是交互式圖形編程系統(tǒng)，它借助于計算機繪圖技術(shù)的發(fā)展，直接用交互式方式繪制加工零件的輪廓，通過計算和特征點的自動求解，按一定格式輸出代碼。這種系統(tǒng)從零件圖形的再現(xiàn)，走刀軌跡的生成，加工過程的動態(tài)模擬直到數(shù)控加工指令的生成都是通過屏幕菜單驅(qū)動，圖形交互式得到的，具有形象、直觀、效率高的優(yōu)點；這種系統(tǒng)還可通過文件與其它繪圖軟件交換數(shù)據(jù)，

25、有利于實現(xiàn)CAD/CAM一體化技術(shù)。北方工業(yè)大學(xué)開發(fā)的系統(tǒng)就是屬于這種系統(tǒng)，同時它還帶有加工仿真模塊，可模擬加工過程，代替試切加工。 該軟件是一個集成的微機圖形交互式數(shù)控自動編程軟件，可以進行零件的圖形定義和加工的自動編程，當用戶定義了零件并確定了工藝參數(shù)后；該系統(tǒng)將自動生成數(shù)控代碼。其功能主要功能包括：(1) 繪圖與編輯功能： 圖形繪制：包括多種方式定義點、直線、多邊形、輪廓線(多義線)、圓錐曲線、解析曲線和樣條曲線等。命令簡單、操作方便，可實現(xiàn)圖素幾乎全部的定義方法。 圖形編輯：包括對圖形元素間的過渡（圓角，倒角）、打斷、修剪、形成封閉輪廓及拉伸、刪除、反悔等。 圖形修改：可對圖形、某組圖

26、形、圖塊進行多種移動、旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡象、拷貝等幾何處理。 顯示處理：可對圖形進行局部縮放、充滿全屏、移動鏡頭、中心移動等處理。還可隨時打開局部視窗，以便同時觀察全部圖形和局部圖形，并可執(zhí)形各種操作。 測量與查詢：可測量各種尺寸、距離、角度等；還可查詢各種圖素的圖形和屬性數(shù)據(jù)。 輔助操作：網(wǎng)格捕捉、特征點捕捉、各種檢取方法等輔助作圖手段。 文件管理功能：包括對圖形文件存貯、裝載、列表、檢索 與其它系統(tǒng)可通過文件交換圖形數(shù)據(jù)。 (2) 數(shù)控編程功能： 準備功能：設(shè)置刀庫：用于刀具、刀庫管理。包括刀庫選擇，刪除，增加， 查詢；設(shè)置加工參數(shù)：設(shè)置換刀原點和一系列編程中所用參數(shù)。 軌跡計算功能：自由軌跡

27、：交互式的定義直線/圓弧加工程序；輪廓車削：沿一輪廓移動刀具； 磨削加工：產(chǎn)生輪廓磨削加工程序。 (3) 代碼產(chǎn)生加工模擬功能：設(shè)置后置代碼類型：設(shè)置產(chǎn)生同種類型的加工代碼；代碼輸出：輸出已編制軌跡加工代碼；加工模擬：對加工程序的實際加工模擬，包括對用戶自己編制程序的模擬。 打印代碼：將代碼輸出到打印機；(4) 軌跡編程功能：軌跡連接：使用同一刀具的相鄰加工軌跡相連，避免返回換刀原點；軌跡編輯：用于修改已生成的加工軌跡的切削參數(shù)；軌跡刪除：刪除已存在的不合適的加工軌跡。 對于輪廓中有樣條曲線或二次曲線等復(fù)雜曲線在生成刀心軌跡前可根據(jù)用戶對加工離散精度的要求將其離散成多段圓弧。在編程中考慮以下幾

28、個方便用戶的功能如倒角圓角的多入多出；搭刀點處的自動接刀；很方便利用刀具組的檢查刀具干涉等。 利用計算機與數(shù)控機床的通訊技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)控程序的自動傳輸，縮短了機床輔助時間，減少了代碼輸入錯誤，大大提高了機床的利用率，并降低了廢品率。 過去，數(shù)控程序的輸入是靠手工方式一個碼一個碼地鍵入，一個較長的程序要十分鐘左右，與完成一個零件的精加工的時間相差不多。人工輸入很難避免錯誤，而任何錯誤都會造成工件的報廢或機床事故。采用計算機與數(shù)控機床的通訊接口技術(shù)，可將編好的程序快速準確地送到數(shù)控機床，提高了機床的利用率。 由于實現(xiàn)了計算機與數(shù)控機床之間的通訊，幾秒鐘之內(nèi)可實現(xiàn)上千條語句的傳輸。一片普通的磁盤可存

29、儲二、三千片軋輥的加工數(shù)據(jù)。這樣做可提高數(shù)控機床的利用率，對復(fù)雜型面軋輥的精加工，大約可提高利用率4050%。消滅了人為輸入錯誤，減少了廢品，有力地避免了由于程序錯誤造成的事故。便于輥片數(shù)據(jù)的保存。重復(fù)生產(chǎn)及輥片的修復(fù)是十分方便的。 圖5-10 加工淬火軋輥的8工位數(shù)控車床彩板門窗軋輥應(yīng)采用新的切削加工工藝，實現(xiàn)淬火后車削精加工，從而大大提高了產(chǎn)品精度和產(chǎn)品使用壽命，簡化了工藝流程，縮短了產(chǎn)品研制周期。圖5-10是用8工位數(shù)控車床加工淬火軋輥。圖5-11是數(shù)控車床加工的高精度鋼門窗軋輥。 圖5-11 數(shù)控車床加工的高精度鋼門窗型材軋輥由于對軋輥使用性能的特殊要求，軋輥一般都要選擇較硬的材料并經(jīng)

30、過淬火處理，其硬度很高。在以前的加工工藝中，對于精度要求特別高的軋輥，只有在熱處理前留一定的余量，熱處理后再采用磨削工藝做精加工；對于精度要求不特別高的軋輥，一般在熱處理前加工到尺寸，熱處理后再采用手工拋光的辦法，但這種方法不能消除熱處理的變形，軋輥精度特別是形狀精度有較大的誤差，從而影響金屬的成型。 隨著制造技術(shù)的發(fā)展，特別是刀具材料和切削工藝的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了涂層硬質(zhì)合金、超硬硬質(zhì)合金、陶瓷材料、立方氮化硼等新型刀具材料。新型刀具材料的出現(xiàn)不僅大大提高了刀具耐用度和切削加工生產(chǎn)率，提高了加工精度和表面質(zhì)量，而且解決了許多難加工材料的加工問題，可用車削加工部分代替以前使用的磨削加工，大大提高

31、高硬度淬火材料的切削加工生產(chǎn)率。為此我們經(jīng)過大量的切削實驗和切削工藝參數(shù)優(yōu)化實驗，選擇了合適的刀具材料牌號，確定了在數(shù)控加工中的切削工藝參數(shù)，實現(xiàn)了軋輥淬火后車削精加工，從而大大提高了軋輥精度和軋輥使用壽命，簡化了軋輥制造的工藝流程，縮短了新的型鋼斷面的研制和開發(fā)周期，并降低了生產(chǎn)成本新型軋壓彎曲成形加工工藝 從目前成形加工機床市場中的最新技術(shù)水平可以看出，對于各種不同的成形加工任務(wù)有著不同的解決方案。然而這些不同的解決方案的數(shù)量繁多，以至于無法對當前最新的成型技術(shù)水平進行評估。現(xiàn)在，一種新的相對彎曲的成形加工工藝技術(shù)。圖1 利用更高水平的新型軋壓彎曲成形加工工藝技術(shù)生產(chǎn)出的精密成形工件 這種

32、新型的工藝技術(shù)使高強度鋼材和鋁合金材料的成形加工工藝過程更加可靠。該成形加工工藝技術(shù)涉及彎曲機床中的軋輥，該軋輥機構(gòu)按照彎曲成形管材的壁厚進行軋制。這種成形加工工藝技術(shù)被德國人稱之為流動成形彎曲工藝。并由該項工藝技術(shù)的發(fā)明者Klingelnberg有限責任公司在國際上申請了專利保護。它所采用的彎曲成形技術(shù)與到目前為止的任何一種彎曲成形工藝有著根本的不同，如與著名的滾壓彎曲工藝有著根本性的區(qū)別。 這種新型的成形加工工藝技術(shù)提供了全新的成形加工可能性，使得原來無法完成的成形加工任務(wù)現(xiàn)在也可以順利完成。采用這種工藝技術(shù)加工的工件具有精確的彎曲變形輪廓、極高的彎曲變形重復(fù)精度和很少的變形內(nèi)應(yīng)力。可以使用更多種類的材料，從有色金屬材料到高強度鋼材，可以加工滾壓成型的有縫管材和無縫管材，特殊形狀的型材以及不同橫截面