磨床砂轮修整及其数控实现

磨床砂轮修整及其数控实现何红莲（武钢条才总产CSP分厂）摘要结合武钢热轧厂生产工艺及轧辊磨床生产工艺的情况，阐述了砂轮修整的原因，分析了砂轮数控修整的原理及方法，详述运用840D数控系统实现砂轮修整流程图及数控NC程序。关键词磨床；砂轮修整；数控；840D中图分类号TP278文献标识码：A1引言除受轧制生产工艺影响外，带钢板型的精度也受轧辊原始的辊形精度重要影响。轧辊磨床就是专门对轧辊辊形进行修整的设备。在磨削过程中，砂轮刃面的形状对轧辊辊形的精度是十分关键，是直接影响板形精度重要因素之一。因此，对磨床砂轮进行适时修整是加工出良好轧辊辊形必不可少的工序。2砂轮修整的原因2.1磨削工艺的需要砂轮是由磨粒和结合剂等原料经过拌料、压制、干燥和烧结等工序制作成的成品。砂轮的质量好坏主要由磨料、粒度、硬度、结合剂、气隙与制作工艺等因素决定的，直接影响轧辊的磨削精度，砂轮在磨削之前必需修整。2.2轧钢工艺的需求获得满足轧制工艺要求的辊形是砂轮形状修整的主要原因。辊形的不同，要求砂轮刃面的形状也应有所不同。首先必须对砂轮刃面的形状进行修整，才可能获得预期的辊形曲线精度。正弦曲线辊形的磨削，尤其是高次方辊形曲线的磨削，一直是轧辊磨削技术的难点。传统的砂轮修整会产生很大的误差，直接影响工件的加工精度。目前，武钢热轧厂轧辊磨床运用SINUMERIK840D数控系统核心技术即插补技术，可以满足砂轮刃面任意形状修整需求，满足各种辊形曲线的要求。武钢为适应用户对热轧板带的质量要求不断提高的条件下，在提高带钢纵向厚度精度的基础上，对于带钢的平直度、板带的凸度等断面性能指标也提出了更加严格的要求。目前顺应市场对低牌号无取向硅钢不断增长的需求，调节轧钢种类，创建武钢精品。所以提高板形精度、降低板带凸度、满足客户需求的问题是重点问题。硅钢供料上工序的成品热轧板材凸度具有遗传性，下工序只能压缩板带的凸度比值，根本无法消除或解决凸度的问题，所以硅钢要求热轧供料之前,事先做好低凸度的预处理，即要求热轧供料成品的凸度≦45um时，硅钢成品板材凸度才能有效控制在10um范围之内，否则无法实现成品板带的低凸度，不能满足用户需求。武钢热轧厂先后对ASR及VCR两种辊形曲线的磨削技术进行攻关实验，并投入生产，成功解决板材的低凸度问题，效果显著。ASR为非对称自补偿工作辊辊形曲线，它由一段平辊和一段八次方曲线组合而成。实现了对带钢的低凸度控制，降低了硅钢边降，增加单位轧制量；VCR辊型为变接触支承辊形曲线，它由一个八次方方程逼近的三段曲线组合而成，主要目的是控制带钢凸度和降低边部剥落，两种曲线的实现对轧辊磨床的砂轮形状的修整提出了更高的要求，也是热轧厂轧辊磨床的砂轮形状的修整主要原因。3砂轮修整及NC程序3.1砂轮修整及主要参数砂轮修整分为：修正(Truing)和修锐(Dressing)两种形式。修正是指将砂轮刃面形状修平或整形所需要形状，并使其与砂轮心轴同心之作用；修锐是将砂轮平滑表面包围在磨料附近的结合剂去除，使磨料锐角能适当地露出砂轮表面，以产生研磨能力之作用。通常将两种方式合称为修整。砂轮修整工艺如图1所示，Z轴为拖板运行轴，即控制砂轮左右水平运动方向；X轴为上刀架运动轴，即控制砂轮进刀退刀方向；U轴为曲线磨削运动轴；C1为砂轮旋转回转轴（箭头所指方向均为各轴正方向）。X、Z、U三轴构成机床坐标系，修整前，在手动方式下，调整拖板（Z轴），使砂轮的右边缘对准金钢笔，调整上刀架（X轴）使砂轮趋近到离金刚笔10mm左右的距离。修整时，砂轮形状由Z，U两个轴联合控制，X轴负责端进给。在修整前，应首先获取加工界面的加工坐标即起点Z和U两个坐标值，根据辊形要求，对修整的形状（直线形、园弧形、混合形三种）进行判断，调用相应子程序并以设定的修整参数进行自动修整．操作工可以对工艺参数优化，对修整趟数，速度倍率等修整参数修改，或通过零件加工程序赋值，调用相应的子程序，可以用电子手轮补偿，实现最优化砂轮修整，满足不同辊形曲线对砂轮刃面形状的要求，修整时用到的修整参数分设定参数：端进给量、砂轮线速、拖板速度、趋近点（距加工起点+10mm）、拱高（该参数决定形状的类型，如果0.05，则为直线，否则为弧线）、砂轮宽度（该值决定终点位置）、弧半径（如形状为弧线，则需要该参数，其值应根据砂轮宽度和拱高实现计算）、修整趟数等。3.2砂轮修整流程图图2砂轮修整NC数控程序流程图3.3砂轮修整NC程序热轧轧辊磨床由国内汇峰机床公司负责改造，砂轮修整程序是机床厂商自带的。砂轮修整NC程序如下：DEFREALDRESS_START_POSITION；起点坐标（用于保存修磨起点的绝对位置）M90；启动冷却泵M80；磨床砂轮准备STOPRE；停止预读；通过手轮移动修正器到趋进点；当砂轮接触修正器时停止摇动手轮，和下一句配合使用N20WHEN$A_IN[14]==1DODELDTG(X)；数字输入通道14为1时，删除X的余程POS[X]=400FDA[X]=0；X到400的地方，从趋进点到修磨起点（砂轮边缘）G1Z=IC(-10)F300；直线插补，转速为300，走增量值DRESS_START_POSITION=$VA_IM[Z]；记录起点机床坐标位置砂轮；砂轮修正循环RIGHT_1:；RIGHT_1标志程序段（从右到左）；设置修正参数$A_OUTA[1]=ACTIVE_TECHDATA[0]；设置砂轮线速度R942=ACTIVE_TECHDATA[2]/5；设置刀架速度R944=ACTIVE_TECHDATA[4]/1000：设置端进给量IFR952=0.05GOTOFRIGHT_CROWN；根据拱高值R952=0跳转RIGHT_CROWN圆弧程序G1Z=IC(R953)F=R942；否则走直线，IC表示走增量值，刀架速度为R942GOTOFEND_RIGHT；结束RIGHT程序段RIGHT_CROWN:；RIGHT_CROWN程序段G19G2Z=IC(R953)U=0CR=R954F=R942；YZ平面选择，由MMC传入砂轮宽度R953、圆弧半径R954和转速R942顺时针圆弧插补END_RIGHT:；结束END_RIGHTSTOPRE；停止预读IFR944=0.4GOTOFINFEED_OK1；端进给量0.4进给，则进入INFEED_OK1程序段R944=0.0；否则设置端进给量为0INFEED_OK1:；INFEED_OK1程序段IFACTIVE_TECHDATA[7]=0GOTOFEND_DRESS；修整趟数为零时，结束修整ACTIVE_TECHDATA[7]=ACTIVE_TECHDATA[7]-1；趟数＝趟数-1POS[X]=IC(R944)FA[X]=200；位置坐标X进R944指定的值LEFT_1:；LEFT_1程序段；设置修整参数$A_OUTA[1]=ACTIVE_TECHDATA[0]：设置砂轮线速度R942=ACTIVE_TECHDATA[2]/5；设置刀架速度R944=ACTIVE_TECHDATA[4]/1000；设置端进给量GOTOFEND_LEFT；结束_LEFTIFR952=0.05GOTOFLEFT_CROWN；拱高值2=0.05，进入LEFT_CROWN程序段G1Z=IC(-R953)F=R942；否则走直线LEFT_CROWN:：LEFT_CROWN程序段G19G3Z=IC(-R953)U=0CR=R954F=R942；YZ平面选择，由MMC传入砂轮宽度R953、圆弧半径R954和转速R942顺时针圆弧插补END_LEFT:；结束LEFT程序IFR944=0.4GOTOFINFEED_OK2；端进给量=0.4进入INFEED_OK2程序段R944=0.0；否则设置端进给量为0INFEED_OK2:；INFEED_OK2程序段IFACTIVE_TECHDATA[7]=0GOTOFEND_DRESS；修整趟数为0，结束修整ACTIVE_TECHDATA[7]=ACTIVE_TECHDATA[7]-1：修整趟数不为0，趟数＝趟数-1POS[X]=IC(R944)FA[X]=200；GOTOBRIGHT_1；跳转RIGHT_1END_DRESS:；结束修整G1U0F20；U回零POS[X]=80FA[X]=700；X回到80的地方M81；砂轮停止M91；冷却泵停止M30；程序结束程序中：R952：拱高R953：砂轮宽度，由MMC传入R944：端进给量ACTIVE_TECHDATA[]:定义的数组为用户定义的变量，存放修整参数。砂轮修整完毕后，形成锐利的切削刃面，磨削效率高，可以使轧辊表面曲线、光洁度、切削纹理达到最佳状态。4使用效果目前，数控轧辊磨床都能磨削精度高的正弦曲线（Sin曲线）、组合曲线、倒角曲线、经验曲线、锥度曲线等任意曲线。表2是ASR辊形曲线投入生产前带钢成品凸度数据。表2:硅钢凸度值（ASR辊型曲线投入生产前）GB/T2521-1996武钢实物竞争对手典型用户要求≦0.03mm≦0.028mm≦0.01mm≦0.012mm2004年11月前，硅钢成品板材凸度精度为≦0.028mm板材命中率为18%。ASR、VCR辊型投入生产后，凸度满足要求的板材命中率为75%；05年凸度满足要求的板材命中率为88%。参考文献孙汉卿著．数控机床维护技术．北京:：机械工业出版社，2005，５作者简介:作者简介:姓名:何红莲性别:女城市：湖北武汉单位:湖北武汉青山武钢条才总产CSP分厂维二车间电话：[phone]转60313971092069传真：[phone]E-mail:[e-mail]