包钢薄板厂轧辊磨床的测量与控制系统

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[摘要]本文简要分析了包钢薄板厂宽厚板工程项目中所引进的瓦德里希ProfiGrind 16000重型数控轧辊磨床测量系统的性能特点。

[关键词]磨削 测量系统 校准 控制参数

中图分类号：TGl62.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0152-02

包钢薄板厂宽板区是一台引进于瓦德里希ProfiGrind 16000重型数控轧辊磨床，担当粗轧、精轧轧机支承辊和轧辊的磨削任务。它们是制约宽板区生产的关键设备，也是最易出现故障的设备，一旦出现故障，轧机就面临停产。为了保证生产，确保轧辊磨床的正常运行，对其进行监测与诊断就显得相当重要。

1、概述

瓦德里希ProfiGrind 16000数控轧辊磨床的主要由承载、驱动、磨削、测量和控制五个子系统组成，设计先进、功能强大，可用于磨削钢轧辊和冷硬轧辊、CNC曲线磨削、经验基点的磨削加工，在它的加工过程中可进行裂纹检测、硬度测量、粗糙度的测量等工作。

2、测量装置

2.1 测量与控制系统组成

轧辊的拱形，同轴度，偏心或中心线偏差都可通过CNC使用测量装置来测量。测量装置安置于上部滑架并且由带有各自测量头的内部和外部测量臂组成，测量杆内置有线性传感器。两个测量臂为液压动作。为了防止损坏，在不用的时候抬起到原始的位置。在用到的时候摆动下来到测量位置。根据测量类型的不同，即可以测量静止的轧辊，也可测量旋转的轧辊。

2.2 轴系和测量系统

通常对于磨床加工工具，主要进给的运动方向和测量装置都是以轴系作为参考的，在CNC控制系统中使用来确定的额定和实际位置或各个驱动器的速度。

2.2.1 进给轴系

z轴是磨削车架在纵向上的移动方向，砑由使用了一个线性传感器。车架的纵向行程是由两个限位开关来限定的。如果超出了内部限位开关的限位，z铀的驱动器就会停止，如果超出了外部限位开关的限位（若内部限位开关出现故障），机器就会紧急停车。X轴是进给时上部磨削车架的移动方向。为了磨削各种不同直径的轧辊，进给距离相对较长（约900毫米），对于x轴也使用了一个线性传感器，上部滑架的运动（横向）限位采用与纵向行程一样的方式。当磨削曲线时，砂轮在z轴上的位置是不断变化的，此过程是通过CNC来调整的，所有有关的进给轴系都在闭环系统中工作。

X1轴是外部测量臂的运动方向。测量臂的移动是通过测量杆上的电机驱动的，其上装有线性传感器。测量杆的行程通过两端的机械限位开关来限定的。（图1）

2.2.2 测量系统

测量系统用于检测驱动系统执行数控装置指令的结果，也就是将检测到的坐标轴的位移和主轴角位移或速度反馈给数控装置，使坐标轴和主轴的运动按程序给定的指令值变化。测量系统常用的主要元件有光电传感器，裂纹检测仪，粗糙度测量等。机器配备有自动辊颈检测装置，安装于床头箱，此装置允许自动将花盘的轧辊驱动器连接到轧辊的辊颈上，轧辊驱动器在轧辊的辊颈上的位置由光电传感器确定，一旦轧辊的辊颈的位置被确定，花盘或相应的驱动器将旋转到没有碰撞危险的连接位置。

磨床配备有裂纹检测仪和粗糙度测量装置，使用此装置可检测轧辊表面的损伤和裂纹，由机磨床的CNC系统完成对此装置的操作，也可以测量工件任何位置的粗糙度。粗糙度测量装置有以下两个部分组成：测量和显示单元，固定的安装于上车架的框架上。

3、曲线及控制参数

3.1 辊形曲线参数

当磨削锥形时，输入锥度参数当直径每变化lmm时的长度值，如果从床头箱侧到尾架侧的锥度变小，那么锥度参数必须输入负值；如果情况相反，锥度参数必须输入正值。我们同时要输入工件的转动速度、砂轮的切削速度、车架的移动速度、连续进给量、床头箱侧的精进给、尾架侧精进给、通过x和X1轴的精进给的数值。

3.2 偏差比例

这里指定了曲线偏差的比例。只有当曲线偏差没有超出中心线范围，或偏离中心线的偏差被选择作为第三类曲线时，这个比例才可以使用。如果设定的曲线和实际的曲线的绝对比较值（包括轧辊的锥度）已经确定，中心线的偏差值必须选择用于测量值的输出。（图2）

3.3 辊形曲线

当输出辊形曲线时，同时比较相关的设定曲线、实际曲线和偏差曲线之间的关系。最多可以选择3种曲线。必须指定相关的曲线类型和曲线名称：1.没有比较的输出2.与另外一条曲线有比较的输出3.与另外两条曲线有比较的输出，通常我们在实际工作中相互比较设定曲线、实际曲线和偏差结果曲线。

4、校准测量系统

4.1 校准方法

按校准测量系统键启动这一循环，随后X和XI轴自动移动到机床数据中设定的安全位置，当测量臂摆下到测量位置，Z轴移动到校准盘位置时，校准盘与砂轮修磨位置之间的距离保存在机床数据中。同时进行测量系统校准，轴移动到最近的测量臂摆动位置，测量臂抬起到停止或原始位置，至此校准程序结束。

4.2 补偿区域

补偿区域可以用来补偿机床床身线性度偏差或测量系统测量范围内的误差。从机械的观点来看，这样的误差很难避免。但是，这些误差在相当长的时间内将保持不变，可以通过适当的误差补偿曲线进行补偿。必须使用特殊的测量方法（例如校准测试装置、激光或经仔细修磨的轧辊）来确定存在的曲线偏差。这种测量可以编辑用于任何类型的曲线。

5、综述

数控磨床价格昂贵，基本都列为重点、关键设备，数控系统的维护是为了延长系统的使用寿命，保持磨床的加工精度，提高系统的稳定性和可靠性，减少故障的发生。工作中对数控系统进行维护，在数控系统的使用结构说明书中都有明确的限定。根据有关资料统计，数控磨床的操作、维护、调整不当占整个系统故障的57%，伺服驱动系统、电源及电气控制部分的故障占整个故障的37.5%，从中可以看出数控磨床维护的重要性。平时发现和消灭故障隐患，变被动故障维修为主动故障预防，从而提高磨床的利用率。