MK84125—Ⅲ25×6500全自动数控轧辊磨床结构和性能

本文分析了包钢集团稀土钢板材公司的昆山华晨MK84125-Ⅲ25×6500全自动数控轧辊磨床的结构和性能。

【关键词】全自动数控轧辊磨床 结构组成 性能

包钢稀土钢板材公司热轧板材在生产的过程中，轧辊的表面质量和辊型关系到板材产品的质量，而数控轧辊磨床是保证轧辊辊型和表面质量的重要设备，数控轧辊磨床有伺服系统、测量系统、承载系统、控制系统。

1 控制系统

专业化的轧辊磨床自动化控制软件，具有独创的轧辊磨床磨削及测量过程的动态仿真功能。该磨床数控主机采用了SIEMENS品牌新一代的全数字分布式SINUMERIK 840D，它内置的STEP7-300系列可编程控制器，灵活性极强， MS-WINDOWS XP操作系统具有完备的报警与诊断功能，此系统配备丰富的帮助提醒和操作提示信息。磨床能实现全自动控制以及自动磨削测量过程的动态模拟显示、曲线编程示例、测量精度显示以及彩色打印功能。数控轧辊磨床外部的I/O通讯接点是通过PROFIBUS工业现场总线传输到中央处理器，SINUMERIK PCU50模块完成人机接口功能。

2 伺服部分

该数控轧辊磨床有六个伺服电机，每个伺服电机分别控制一个伺服轴，分别是导轨移动方向Z轴，磨床进给方向X轴，CVC曲线磨削机构U轴，测量臂X1轴，中心架位置自动调整机构U1轴，曲线跟随机构V轴。

2.1 进给机构X轴

磨架进给X轴作为砂轮磨削的横向进给轴，它的坐标也是数控轧辊测量系统的重要参考数据。该磨床磨架进给机构是由带减速装置的SIEMENS交流伺服电机和相对精密滚珠丝杆组成。磨床数控系统通过带减速装置的交流伺服电机和直线型光栅实现磨架的全闭环位置控制。

2.2磨床测量系统X1轴

它由测量架和A、B两个测量臂组成。首先测量架能带动A测量臂打开位置或收缩位置以便于适应各种直径轧辊的测量需要；A、B测量臂分布安装在测量架磨架上随磨架一起在X1轴方向运动。测量过程中，A、B测量臂分别通过液压油缸放下找对测量位置，非测量的时候测量臂处于收起状态。另外，测量架也是由带减速装置的交流伺服电机及滚珠型丝杆来驱动。数控轧辊测量装置有一个直线型光栅尺和A、B光栅测头组成。

2.3 曲线磨削装置U轴

高精度数控曲线磨削装置U轴。采用静压偏心套结构，砂轮轴为轴承体偏心套筒，偏心套转动的时候，形成灵敏的摆动进给，曲线磨削时，U轴由全数字型带减速装置的交流伺服电机通过它的编码器定位，结合导轨Z轴运动，实现在轧辊表面磨削出所需要的曲线。

2.4 拖板Z轴

拖板进给系统包括带减速装置的西门子交流伺服电机和精密滚珠丝杆。由数控系统通过交流伺服电机和编码器实现拖板的闭环位置控制。

2.5 轧辊跟随磨削装置V轴

全自动轧辊磨床砂轮主轴轴线可变角度自动控制系统（V轴）。工作时，由全数字交流伺服电机带行星减速器驱动滚珠丝杆转动

3 测量系统

测量元件：光栅用于X，X1轴的位置全闭环控制以及轧辊测量。测量系统还包括2个范围为12mm的光栅测量头。

（1）自动测量砂轮直径。在程序中选择自动测量砂轮直径，有两个测量臂和磨架相互配合自动完成。数控系统根据自动测量的砂轮直径，能实现砂轮的自动恒线速度和砂轮的快速自动逼近功能。

（2）磨削和测量过程仿真功能。选择自动磨削程序，该系统除了能提供常用的显示内容外，还能以平面图形的方式形象地显示出磨削和测量的过程，实现实时在线测量，加工状态一目了然。

（3）轧辊安装准确度自动补偿功能。为了增加自动磨削的速度和准确度，减少磨床调整时间， 通过U1轴调整和软件补偿自动寻找导轨床身误差补偿，通过数控系统了解了轧辊安装误差，自动快速地修改先前给定的磨削曲线，实现了在磨削的同时快速而准确地消除轧辊安装误差的目的。

（4）快速测量功能。本机床在自动磨削循环中，测量系统只需对辊面进行一次检测即从轧辊的一端测量至另一端，并返回辊身中部，可同时测量出轧辊直径、辊形、圆度、同轴度等尺寸及精度数据，并且可将这些结果显示或打印出来，包括辊形理论曲线和误差曲线。

（5）各轴参考点快速返回功能。直线型光栅的各伺服轴能快速回参考点，也就是说各个伺服轴在作参考点返回动作时只移动了和小的一段距离，大大缩短了准备时间。

4 承载系统

4.1 床身

磨床床身采用砂轮床身与工件床身分离的结构，砂轮床身精度保持性好，轧辊的吊装不会对磨削精度造成影响。床身调整垫铁间距短，支承刚性强，床身精度不易变化。

4.2 头架

头箱采用了一台SIEMENS1PH7型交流主轴电机驱动，该电机光电编码器实现头架速度及位置的闭环控制。

4.3 尾架

尾架移动采用电动驱动方式。采用液压缸伸缩，装卸轧辊时只需伸缩套筒，避免了尾架的频繁移动，从而大大减少了工件床身磨损。在直径测量基准校正、砂轮修整及砂轮直径检测过程中，系统将自动准确无误地确定各特征点在Z轴方向的位置而不受尾架位置改变的影响。

4.4 轧辊软着陆装置

分布在头、尾架两侧的软着陆装置设置有平衡位置检测元件，软着陆的每个动作循环均自动平衡两端位置以确保轧辊的水平托升和放下。

5 磨削装置

磨削装置采用一台SIEMENS1PH7型交流主轴电机驱动，该电机的光电编码器确保砂轮主轴高精度平稳运行。砂轮动平衡由带有预平衡功能的M6000模块集成在西门子840D系统控制，直接在840D界面上监控砂轮系统的平衡，M6000测量任何砂轮的不平衡量的大小和位置，并且通过利用电机式平衡质量块调节质量快的位置来补偿残余不平衡量，在运行转速下，高精度，信号非接触传输的监控和平衡砂轮。

参考文献

[1]胡学雄，谷新.宝钢热轧厂轧辊磨床的技术改造[J].轧钢，2005，22（6）：57-59.

[2]徐才发，马忠文.轧辊磨床的技术升级与实施[J].中国设备工程，2003（10）：10-12.

作者单位

包钢集团稀土钢板材公司 内蒙古自治区包头市 014010