專利名稱：裝有在線軋輥磨削裝置的軋機及回轉磨具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，尤其與不受軋輥振動影響、能在線對軋輥進行有效磨削的在線軋輥磨削裝置有關。
一般情況下，板軋機的軋輥軋制板坯時，僅僅在軋制部分發(fā)生磨損，其與非軋制部分會產(chǎn)生臺階差。因此，就有從寬幅板材順序軋制成窄幅板材等軋制限制。為了解決這個問題，提出了許多關于在線軋輥磨削技術及其控制方法。
例如在三菱技法1988年第25卷No.4“在線軋輥磨削的開發(fā)”中，一軋輥上配置若干回轉磨具，并且將這些回轉磨具設置在成為一體的框架內，框架整體常在某范圍內移動，同時，回轉磨具并不是用馬達直接驅動，而是利用軋輥的回轉力從動地驅動，磨削軋輥整個表面(下面稱其為“第1種先有技術”)。
在實開昭58-28705號說明書中描述了另一種先有技術。一軋輥上配置一個軋輥磨削組件，同時，夾著軋輥在軋輥磨削組件的反對側，在軋輥兩端的輥頸部與位置傳感器的接觸滾抵接，用該位置傳感器檢測軋輥軸線的偏移，控制進給裝置以便回轉磨具追隨該偏移(下面稱為“第2種先有技術”)。
1992年度精密工學會春期大會學術講演會論文集的“軋輥的機上定壓磨削加工”一文中報告了以下的實驗結果。用立方氮化硼(CBN)磨料制作杯型回轉磨具的磨料層，該回轉磨具的回轉軸配置成相對軋輥大致成垂直，進行軋輥磨削(下面稱作為“第3種先有技術”)。
在實開昭58-28706號公報和實開昭62-95867號公報的說明書中記載有下列先有技術杯型回轉磨具安裝成能相對磨具回轉軸在其軸方向滑動，并且，使回轉磨具的背面直接或者通過輪轂用彈性體作軸向支承，吸收軋輥振動(下面稱為“第4種先有技術”)。
另一方面，在板軋機中，以往有過以軋輥輪廓為根據(jù)用來進行軋制鋼板的凸面和形狀控制的想法。作為測定軋輥輪廓的技術，最近開發(fā)出了使用超聲波式位移計的在線輪廓測量器。該輪廓測量器的系統(tǒng)結構記載在三菱技法1992年第29卷No.1“帶有輪廓測量器的在線軋輥磨削系統(tǒng)的開發(fā)”中。在內藏超聲波位移計的測頭和軋輥間產(chǎn)生水柱，由測頭發(fā)射的脈沖狀的超聲波往返于測頭和軋輥表面間，根據(jù)該往復時間求得與軋輥的間距(下面稱作“第5種先有技術”)。
軋機的軋輥由裝在軸承箱中的軸承支承，實現(xiàn)高速回轉。該軸承箱為了使軋輥和軸承容易更換，所以內外徑設有間隙。軋輥回轉時一邊在該間隙之間前后移動一邊回轉。此外，軋輥圓柱體部相對軸承部件在偏心，軋板時因壓下裝置存在軋輥上下方向的移動。由于這些因素的綜合，軋輥常常一邊振動一邊回轉。
一般加工圓柱狀工件時，被磨削工件由高精度回轉的頂尖支承著，在工件振動非常小的狀態(tài)下磨削。可是，想在軋機軋制中磨削軋輥，是不可能象通常那樣在振動非常小狀態(tài)下磨削的。軋制中的軋輥通常以20μm-60μm振幅、1g-2g左右加速度一邊振動一邊回轉。在線軋輥磨削裝置只能在這種狀態(tài)下進行正確地磨削。
在上述第1-第3種先有技術中，如上所述那樣磨削振動軋輥時，在軋輥表面上會因振動現(xiàn)象產(chǎn)生凹凸。并且，磨具也會因振動現(xiàn)象所產(chǎn)生的沖擊力而被顯著消耗，使磨具壽命變短，必須頻繁更換磨具。此外，很難控制將軋輥磨削成設定輪廓時的接觸力。
在上述第4種先有技術中，希望用彈性體來吸收軋輥振動。可是在該先有技術中，包括磨具基體金屬的磨具整體是用彈性體支承，在前后方向移動，所以磨具的可動部質量、即伴隨著振動而移動的部分的重量很重成為一個問題。即使在使用磨削比高的立方氮化硼(CBN)磨料作為磨具磨削時，由彈性體支承作前后移動的可動部質量也至少達到5kg以上，此時設磨具徑為250mm，且包括磨具、滑動軸承、密封部件。另外，若將軋輥和磨具間接觸力變化容許值設為4kgf，軋輥振動振幅設為30μm，則彈性體的彈簧常數(shù)應為130kgf/mm。在這種條件下，若計算包括彈性體的可動部的固有頻率則為80c/s。在該低固有頻率下，由于軋輥振動，所以包括彈性體的可動部發(fā)生共振，在輥表面上產(chǎn)生振紋，并且磨具磨耗也加快。磨具徑變小使可動部質量變小，磨削能力大幅度降低。
杯型磨具可在磨具回轉軸的軸方向滑動，用彈性體支承磨具背面?？墒?，軋輥磨削時在磨具周圍飛濺著冷卻水和磨削屑等，這些物質從設在振動磨具上的密封部進入磨具和磨具回轉軸之間，會阻止磨具的平滑移動，很難長期穩(wěn)定地發(fā)揮彈性體功能的作用。
上述第1、2種先有技術也存在下列問題。軋輥的非軋制部不存在因軋材引起的磨耗，所以希望比軋制部分磨削多，可是，在上述第1種先有技術中，磨具圓周速度受軋輥回轉速度限制，因而磨削量受限制，很難長時間保持一定的軋輥輪廓。
在上述第2種先有技術中，由于磨具回轉軸配置成與軋輥垂直，所以回轉磨具的磨料層在環(huán)狀磨料面的左右兩處與軋輥接觸，在該兩處同時進行磨削。因此，軋輥若有傾斜，兩處的磨削面就會相互干涉，發(fā)生振動現(xiàn)象，并且，由于在兩處接觸，所以很難控制回轉磨具和軋輥間的接觸力。此外，軋機所處環(huán)境惡劣，存在位置傳感器的可靠性問題，缺乏實用性。
下面，談談軋輥輪廓的測定。軋機軋制板材時，在熱軋鋼板場合下以一卷板材計，軋輥的軋制板材部分的半徑大約磨耗2μm。由于該磨耗量以及因軋材熱引起輥徑增大的熱凸，軋輥主體全長上軋輥表面輪廓發(fā)生變化。若有可能正確測定該軋輥輪廓，則可以用設在軋機內部的在線軋輥磨削機將軋輥磨削成最適合軋制的軋輥輪廓。但是迄今為止，由于軋機軋輥通常有振動，而且有大量的軋輥冷卻水，所以要進行在線正確測定軋輥輪廓是很困難的。
作為這種在線輪廓測量器，如上述第5種先有技術那樣，開發(fā)了使用超聲波式位移計的測量器，在測頭和軋輥間產(chǎn)生水柱，根據(jù)超聲波往返測頭與軋輥表面間的時間求得與軋輥的間距。但是，由于超聲波往返于距離非常短的間隔，所以該時間也非常短，由于外形差是以微米作為單位計算的，所以稍有時間測定誤差恐怕就會引起大的外形誤差。特別是長期使用時，測頭與軋輥間的水柱狀態(tài)有變化，即使有測定誤差也難以發(fā)現(xiàn)。根據(jù)超聲波進行正確測定雖然在原理上是可能的，但是，如上所述長期處于惡劣環(huán)境下使用時，通常很難保持其精度正確，同時，測定測頭有若干個，所以校正也很困難。
本發(fā)明第1個目的是在于提供一種裝有在線軋輥磨削裝置的軋機以及該在線軋輥磨削裝置用的回轉磨具，該在線軋輥磨削裝置能吸收來自軋輥的振動，不產(chǎn)生振動現(xiàn)象，能正確進行軋輥表面光潔度良好的磨削。
本發(fā)明第2個目的在于提供一種裝有在線軋輥磨削裝置的軋機以及該在線軋輥磨削裝置用的回轉磨具，該在線軋輥磨削裝置通過與其成為一體的軋輥輪廓測量器能正確測定軋輥的輪廓。
為了達到上述第1個目的，根據(jù)本發(fā)明是提供一種裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，該在線軋輥磨削裝置包括位于面對一對軋輥的一方并磨削該軋輥的圓盤狀的回轉磨具、通過磨具回轉軸使該回轉磨具回轉的驅動裝置、將上述回轉磨具抵壓在上述軋輥上的進給裝置、使上述回轉磨具沿軋輥軸向移動的往復動程裝置;其特征在于，上述回轉磨具包括安裝在上述磨具回轉軸上的薄板圓盤和固定在上述薄板圓盤的一側面上的磨料層，上述薄板圓盤具有彈性體機能以吸收來自上述軋輥的振動。
上述在線軋輥磨削裝置中，較好的是，將上述回轉磨具配置成從磨具中央看僅僅在一側形成上述磨料層與軋輥的接觸線，更好是將上述回轉磨具這樣配置使上述磨具回轉軸與軋輥軸線的垂直線方向成微小角度傾斜，使得從磨具中央看僅僅在軋輥軸向一側形成上述磨料層與軋輥的接觸線。
另外，較好的是上述磨料層為環(huán)狀，上述磨料層包含超硬磨料、即立方氮化硼磨料和金剛石磨料中一種。
理想的是，上述薄板圓盤彈簧常數(shù)為1000kgf/mm-30kgf/mm，最好是500kgf/mm-50kgf/mm。
理想的是，上述磨料層包括立方氮化硼磨料，其磨料集中度為50-100范圍，磨料的粒度為80-180范圍，樹脂結合劑用作磨料的結合材料。
理想的是，上述在線軋輥磨削裝置進一步包括載荷檢測手段和控制手段，載荷檢測手段測定上述回轉磨具和軋輥間的接觸力，控制手段用于控制上述進給裝置以便任意改變由上述載荷檢測手段測定的接觸力，改變上述回轉磨具對軋輥的磨削量，由此將軋輥磨削成設定的軋輥輪廓。
上述在線軋輥磨削裝置也可以包括載荷檢測手段和控制手段，載荷檢測手段測定上述回轉磨具和軋輥間的接觸力，控制手段一邊控制上述進給裝置以使上述載荷檢測手段測定的接觸力為一定，一邊控制上述往復動程裝置以便任意改變上述回轉磨具沿軋輥軸向的移動速度，改變上述回轉磨具對軋輥的磨削量，由此，將軋輥磨削成設定的軋輥輪廓。
另外，理想的是，上述進給裝置包括回轉驅動源和小間隙滾珠絲杠機構或齒輪機構，后者將上述回轉驅動源的回轉變換成上述回轉驅動軸的軸向移動，使上述回轉磨具能相對軋輥進退。
更進一步，理想的是，上述在線軋輥磨削裝置對一根軋輥至少設置2個軋輥磨削機構，每個軋輥磨削機構包括上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置，這樣，兩個軋輥磨削機構能相互獨立進行磨削。
這種場合，理想的是，在線軋輥磨削裝置進一步包括控制手段，該控制手段使各軋輥磨削機構的往復動程裝置的停止位置不同，以使上述兩個軋輥磨削機構磨削軋輥時所產(chǎn)生的磨削搭接部分散在軋輥軸向。
理想的是，上述兩個軋輥磨削機構的回轉磨具配置為使上述磨具回轉軸相對軋輥軸線的垂直線，在互相相反方向傾斜微小角度，從磨具中央看僅僅在軋輥軸向的各自的軋輥端部側形成上述磨料層和軋輥的接觸線。
為了達到上述第2個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種裝有上述在線軋輥磨削裝置的軋機，在這種軋機中，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括測定上述回轉磨具在軋輥軸向的移動量的移動量檢測手段、測定上述回轉磨具與軋輥間接觸力的載荷檢測手段以及在線輪廓測量器，所說在線輪廓測量器包含第1輪廓計算手段，在上述進給裝置的移動量為一定的狀態(tài)下，其根據(jù)由上述載荷檢測手段測定的接觸力以及由上述移動量檢測手段測定的移動量計算軋輥的輪廓。
進一步說，為了達到上述第2個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供裝有上述在線軋輥磨削裝置的軋機，在這種軋機中，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括測定上述進給裝置移動量的第1移動量檢測手段、測定上述回轉磨具在軋輥軸向移動量的第2移動量檢測手段、測定上述回轉磨具與軋輥間接觸力的載荷檢測手段以及在線輪廓測量器，所說在線輪廓測量器包含第2輪廓計算手段，由上述載荷檢測手段測定的接觸力為一定的狀態(tài)下，其根據(jù)上述第1移動量檢測手段測定的移動量和由上述第2移動量檢測手段測定的移動量計算軋輥的輪廓。
上述在線軋輥磨削裝置中，理想的是，上述在線輪廓測量器包括修正手段，其計算用上述離線輪廓測量器測定的軋輥輪廓與用上述第1或第2輪廓計算手段求得的相同軋輥輪廓的偏差，由該偏差求得上述往復動程裝置所引起的上述回轉磨具在移動方向上相對軋輥的平行度誤差，根據(jù)該平行度誤差修正用上述第1或第2輪廓計算手段所求得的軋輥輪廓。
另外，較可取的是，上述在線軋輥磨削裝置包括控制手段，求得由上述第1或第2輪廓計算手段得到的軋輥輪廓的預先設定的目標軋輥輪廓的偏差，根據(jù)該偏差控制上述進給裝置和上述往復動程裝置的至少一方，改變上述回轉磨具對軋輥的磨削量，由此，使軋輥磨削成與上述目標軋輥輪廓一致。
這種場合，上述控制手段較可取的是控制上述進給裝置，以便任意改變由上述載荷檢測手段測定的接觸力，改變上述磨削量。
另外，上述控制手段也可以一邊控制上述進給裝置使得由上述載荷檢測手段測定的接觸力為一定，一邊控制上述往復動程裝置，以便任意改變上述回轉磨具在輥軸方向的移動速度，改變上述磨削量。
上述軋機較可取的是設有賦與軋輥預彎力的軋輥預彎手段、使軋輥在軸向移位的軋輥移位手段與使上述一對軋輥互相交叉的軋輥交叉手段中至少一個手段、以及控制手段;根據(jù)由上述第1或第2輪廓計算手段測定的軋輥輪廓控制使得軋材接近目標板凸度的上述軋輥預彎手段的預彎力、上述軋輥移位手段所產(chǎn)生的移位位置和上述軋輥交叉手段所產(chǎn)生的交叉角度中的至少一個。
另外，在上述軋機中，較可取的是，上述在線軋輥磨削裝置包括控制上述進給裝置和往復動程裝置的控制手段，在測定軋輥軸線傾斜度的同時，上述回轉磨具在與軋輥軸線的傾斜度相對的目標軋輥輪廓上移動。這種場合下，較可取的是，在線軋輥磨削裝置包括壓緊裝置，其固定支承于軋輥兩端的軸承箱，使軋輥軸線的傾斜度在磨削中保持一定。
更可取的是，在上述在線軋輥磨削裝置中，上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置構成一個軋輥磨削機構，上述在線軋輥磨削裝置包括基準小徑部和位移計，該基準小徑部設于軋輥至少一方的端部，其輥徑已知且比軋輥磨削部小，位移計設于上述軋輥磨削機構上，測定自該軋輥磨削機構到上述軋輥的距離。
另外，較可取的是，在上述軋機中，上述軋輥是工作輥，上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置構成磨削上述工作輥的軋輥磨削機構。上述軋輥也可以是支撐輥，上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置也可以構成磨削上述支撐輥的軋輥磨削機構。
另外，較可取的是，上述在線軋輥磨削裝置包括基準小徑部和輥徑計算手段，該基準小徑部設于軋輥至少一方的端部，其輥徑已知且比軋輥磨削部小，在上述軋輥的基準小徑部和磨削部的各自位置上將回轉磨具壓緊在軋輥上，使得上述回轉磨具和軋輥的接觸力相同，輥經(jīng)計算手段是根據(jù)此時的回轉磨具進給位置的差求得基準小徑部與磨削部間的階梯差，進而由該階梯差以及上述基準小徑部的已知輥經(jīng)求得上述磨削部的輥徑。
另外，為了達到上述第1個和第2個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種在線軋輥磨削裝置用回轉磨具，其特征在于，包括薄板圓盤以及固定在上述薄板圓盤的一側面上的用超硬磨料制成的磨料層，上述薄板圓盤具有彈性體機能以吸收來自上述軋輥的振動。
如上所述構成的本發(fā)明作用如下。
首先，在本發(fā)明中，圓盤狀回轉磨具一部分的薄板圓盤具有彈性體機能，所以因軋輥振動回轉磨具被推壓時，薄板圓盤發(fā)生撓曲，能瞬時吸收來自軋輥的振動。這樣一來，磨料層與軋輥間的接觸力的變化變成薄板圓盤撓曲產(chǎn)生的小范圍的彈性力，能使振動現(xiàn)象消失。另外，作為支撐磨料層的基體金屬的薄板圓盤具有彈性體機能，使磨料層與彈性體機能部件成為一體化。因而，受軋輥振動影響的可動質量只有磨料層和薄板圓盤，可動部質量變得非常小，回轉磨具的固有頻率變高。因而，也不會因共振產(chǎn)生振動現(xiàn)象，能長時間正確地磨削振動的軋輥。
由于將回轉磨具配置成從磨具中央看僅在一側形成磨料層和軋輥的接觸線，所以薄板圓盤以懸臂梁形式因軋輥推壓力產(chǎn)生撓曲，薄板圓盤的彈性體機能得到有效發(fā)揮，能很容易地吸收來自軋輥的振動。另外，由于接觸線形成在磨具中心的單側一個地方，所以能防止振動現(xiàn)象并且進行適當?shù)亟佑|力控制(請見后述)。
通過用超硬磨料、特別是立方氮化硼磨料或金剛石磨料制作磨料層，其磨具磨削比是使用氧化鋁(Al2O3)或碳化硅(Sic)磨料的磨具的100倍以上，可以在重量輕的狀態(tài)下進行長時間磨削。因此，回轉磨具的可動部質量更小，能有效防止磨削時共振，同時，磨具更換頻率變小，軋機生產(chǎn)效率提高。
關于薄板圓盤的彈簧常數(shù)，該彈簧常數(shù)大，振動痕跡出現(xiàn)而且磨削比惡化，磨料層出現(xiàn)早期磨耗完現(xiàn)象。另外，薄板圓盤彈簧常數(shù)大，磨料層與軋輥的接觸力變化變大，難以用接觸力來控制磨削量。根據(jù)本申請發(fā)明者們的研究，可以知道，薄板圓盤的彈簧常數(shù)若為1000kgf/mm以下，若有可能在500kgf/mm以下，就能防止磨料層的早期磨耗，磨具更換一次，能進行5日以上連續(xù)磨削。
另一方面，彈簧常數(shù)變小，因軋輥振動，接觸力的變化變小，所以磨削比提高，可是接觸力的檢測靈敏度降低，利用接觸力的磨削控制和軋輥輪廓測定精度降低。另外，薄板圓盤的彈簧常數(shù)小是由于薄板圓盤薄，在相同接觸力下，回轉磨具撓曲量也變大，在磨削所必需的接觸力下，薄板圓盤會產(chǎn)生裂紋。根據(jù)本申請發(fā)明者們的研究可以知道，薄板圓盤的彈簧常數(shù)若為30kgf/mm以上，則能防止薄板圓盤產(chǎn)生裂紋，彈簧常數(shù)或為50kgf/mm，那么10μm的階梯差產(chǎn)生的載荷變化也能檢測出來。
關于磨料層的組成，為了在線磨削中能不用修整而使磨削能力保持一定，使磨削光潔度穩(wěn)定，超硬磨具必須以一定速度自身發(fā)刃。為了使該超硬磨料適當?shù)刈陨戆l(fā)刃，有必要調整施加于一個超硬磨料的負荷。根據(jù)本申請發(fā)明者們的研究可以明白，包含在磨料層中的超硬磨料的密度即集中度為50-100，并且使用樹脂結合劑作為結合材，則超硬磨料很容易自身發(fā)刃，并且磨料層壽命也不短，能不用修整地進行連續(xù)磨削。另外，還可以明白，為了使軋輥表面光潔度為0.3-1.5μm平均光潔度，必須使超硬磨料的大小即粒度為80-180。
經(jīng)常測定軋輥與回轉磨具間接觸力，使該接觸力變化，則回轉磨具對軋輥的單位時間磨削量變化。經(jīng)常測定該接觸力，用進給裝置控制該接觸力，使其保持一定，則軋輥圓柱部全長上能以同一尺寸磨削。即能維持原來輪廓磨削全長。
通過控制增減接觸力，能將軋輥磨削成任意軋輥輪廓?？刂圃摻佑|力使其一定，通過任意地控制回轉磨具沿軸向的移動速度也能將軋輥磨削成任意軋輥輪廓。
將回轉磨具壓緊在軋輥上的進給裝置若不使用彈簧常數(shù)高的機構就會發(fā)生振動現(xiàn)象。作為具有高彈簧常數(shù)的緊湊型進給裝置，電氣馬達驅動無間隙型的預壓式滾珠絲杠的機構最合適。另外，該機構可以保持磨削中回轉磨具的位置和回轉磨具前后微小的進給。
使回轉磨具沿軋輥軸向移動進行磨削時，為了使非軋制部與軋制部的階梯差沒有，與軋制部相比，必須多磨削非軋制部。非軋制部位于軋制部兩端。因此，配置分別具有回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置的若干個軋輥磨削機構，使這些機構能獨立移動，通常在兩端部的非軋制部2個機構在移動，進行磨削。使軋輥磨削機構幾次中一次移動到軋輥的軋制部，進行表面疲勞層的磨削。這樣，通過用回轉磨具磨削非軋制部相當于軋制部因軋材而磨耗的部分，能維持無階梯差軋輥輪廓。
配置若干個軋輥磨削機構，使它們能獨立移動磨削軋輥，那么軋輥上會產(chǎn)生磨具磨削的搭接部。使往復動程裝置的停止位置不同，以使搭接部不常在相同位置，分散搭接位置。
如前所述，若回轉磨具和軋輥的接觸線僅在一個地方而進行磨削的話，在一定條件下可以得到良好的磨削，因此在本發(fā)明中，使磨具回轉軸相對軋輥軸線的垂直線傾斜一微小角度。這時，在包括若干個回轉磨具的在線軋輥磨削裝置中，若軋輥兩端磨具回轉軸的傾斜方向相同，回轉磨具端部會與機座發(fā)生干涉。使軋輥兩端的機構的磨具回轉軸的傾斜方向成為逆向進行磨削，就能防止這種干涉，回轉磨具能自由移動到軋輥端部，同時，沒有必要特別考慮軋輥端部與機座間的尺寸。
另外，在具有本發(fā)明第1輪廓計算手段的在線輪廓測量器中，以進給裝置使回轉磨具壓緊在回轉軋輥上，使薄板圓盤有一定量撓曲后，固定進給裝置，用載荷檢測手段測定此時軋輥和回轉磨具間的接觸力。接著，通過往復動程裝置使回轉磨具沿軋輥軸向移動，用移動量檢測手段測定該移動量，同時用載荷檢測手段測定接觸力。
在此，回轉磨具的磨料層由具有彈性體機能的薄板圓盤支撐，薄板圓盤的彈簧常數(shù)是一定的，所以薄板圓盤撓曲量一增加，接觸力就會增加。相反，撓曲量一減少，接觸力就減少。另一方面，若軋輥軸線與在線軋輥磨削裝置平行設置，則固定進給裝置時的回轉磨具的薄板圓盤當軋輥輥徑變大時就會有大撓曲，當軋輥輥徑變小時就產(chǎn)生小撓曲。
因此，在第1輪廓計算手段中，根據(jù)上述載荷檢測手段的測定值(接觸力)，求得薄板圓盤的撓曲量，將該撓曲量與軋輥軸向各位置相對應進行整理，求得軋輥輪廓。
另外，在具有本發(fā)明第2輪廓計算手段的在線輪廓測量器中，用進給裝置將回轉磨具壓緊在回轉軋輥上，薄板圓盤有一定撓曲量后，控制進給裝置使撓曲量(接觸力)經(jīng)常成為一定。用第1移動量檢測手段測定回轉磨具在磨具回轉軸的軸向移動量，隨后，通過往復動程裝置使回轉磨具在軋輥軸向移動，用第2移動量檢測手段測定該移動量。在第2輪廓計算手段中，根據(jù)第1移動量檢測手段的測定值求回轉磨具在磨具回轉軸的軸向的移動量，將此移動量與軋輥軸向各位置相對應進行整理，求得軋輥輪廓。
在線軋輥磨削裝置被設置成輥軸向的移動方向與軋輥軸線平行?？墒牵跓彳垯C中，因軋材熱，在長時間后，平行度恐怕會發(fā)生變化，若不對此進行修正，則如上所述測定的軋輥輪廓不能說就是真輪廓。設于在線輪廓測量器上的修正手段能修正該平行度誤差，測定出更正確的輪廓。
即，用設置在軋輥車間的離線軋輥磨削機磨削軋輥，磨削一結束，用離線輪廓測量器測定軋輥輪廓。隨后，將該軋輥裝在軋機上后，用在線輪廓測量器的第1或第2輪廓計算手段測定軋輥輪廓，接著求得用離線輪廓測量器和在線輪廓測量器所測得的測定值的偏差，由該偏差求得在線軋輥磨削裝置的相對軋輥軸向的平行度誤差。此后在用第1或第2輪廓計算手段測定軋輥輪廓時，從上述求得的軋輥輪廓的測定值扣除該平行度誤差，修正該測定值，求得正確的測定值。這樣能求得軋輥更正確的輪廓。
在磨削軋輥使其與目標軋輥輪廓一致的控制系統(tǒng)中，用第1或第2輪廓計算手段求得軋輥輪廓，求該求得的軋輥輪廓與預先設定的目標軋輥輪廓的偏差，該偏差控制進給裝置，使回轉磨具在大輥徑處用強力抵壓，控制軋輥磨削量，這樣，將軋輥磨削成目標軋輥輪廓。也可以控制軋輥與回轉磨具間的接觸力，使其成為一定，改變回轉磨具在軋輥軸向的移動速度，改變軋輥磨削量，這樣也能把軋輥磨削成目標軋輥輪廓。
用第1或第2輪廓計算手段求得軋輥輪廓，將該數(shù)據(jù)輸入控制整臺軋機的系統(tǒng)計算機中，以該數(shù)據(jù)為根據(jù)，通過設于軋機中的軋輥預彎裝置，給軋輥以彎曲力，改善熱軋鋼板的輪廓。軋機包括能使軋輥在軸向移位的軋輥移位手段或能使軋輥交叉的軋輥交叉手段時，也可控制這些手段，改善熱軋鋼板輪廓。這樣，通過把測定的軋輥輪廓用作軋輥預彎和軋輥移位手段或軋輥交叉手段的控制數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)精度高的板凸度控制。
從軋輥軸線到磨料層前端表面的距離設為一定，使軋輥磨削機構沿輥軸方向移動，軋輥被磨削以使其具有相同輥徑。通過移動到磨料層前端表面的距離使其任意變化，距離近處，軋輥與磨具間接觸力變大，更多地磨削軋輥，相反，距離若遠，軋輥與磨具間接觸力變小，磨削也變少。為了任意制作軋輥輪廓并加以維持，控制進給裝置使從軋輥軸線到磨料層的前端表面的距離移動，描出與軋輥的目標軋輥輪廓相同的軌跡。
測定軋輥軸線的傾斜度，考慮其軸線的傾斜度，控制進給裝置和往復動程裝置，使其在目標軋輥輪廓上移動，進行磨削，所以即使軋輥軸線傾斜也能考慮該傾斜因素，經(jīng)常維持正確的軋輥輪廓。
通過設于機座上的壓緊裝置將軋輥軸承箱壓緊在機座或預彎裝置座上，以使該軋輥軸線的水平方向傾斜度在磨削中保持一定，在這種狀態(tài)下進行磨削，能不受機座和軸承箱磨耗影響，經(jīng)常保持正確的軋輥輪廓。
若軋輥磨削惡化，恐怕會產(chǎn)生上下輥直徑的差，即徑差。徑差一變大，上下輥必須的軋制扭矩會產(chǎn)生偏差，主軸等會受到過大力作用，成為事故的原因。為了防止這種狀況，徑差一般使其在0.2mm/徑以內。
在軋輥至少一方的端部形成輥徑已知的基準小徑部，用位移計測定基準小徑部和軋輥磨削部間的階梯差，常能求得正確的輥徑。這種測定在上下軋輥進行，能在線管理徑差。
在軋輥兩端進行輥徑測定，也可以確認軋輥有否被磨削成在輥軸方向有斜度(圓柱度)。
將回轉磨具壓抵在軋輥上，使得回轉磨具和軋輥的接觸力在基準小徑部和軋輥磨削部的各位置上相同，根據(jù)引進的回轉磨具的進給位置的差就能求得基準小徑部和磨削部間的階梯差，能不用位移計測定軋輥輥徑。
熱軋機中工作輥與熱軋鋼板接觸而受到摩耗，可是支持工作輥的支撐輥也與工作輥以大接觸力相接，所以輥表面會出現(xiàn)疲勞層。通過在支撐輥上設置在線磨削裝置，可以很容易地除去該輥表面的疲勞層。
下面參照附圖，通過對本發(fā)明實施例的描述來進一步說明本發(fā)明。


圖1是裝有根據(jù)本發(fā)明一實施例的在線軋輥磨削裝置的軋機主要部分的局部剖視側面圖;
圖2是圖1的Ⅱ-Ⅱ線剖面圖，切除一部分表示;
圖3是軋輥磨削部件的橫截面圖;
圖4是軋輥磨削部件的縱截面圖;
圖5表示回轉磨具配置、結構及其振動吸收作用;
圖6表示兩個軋輥磨削部件的回轉磨具的配置關系;
圖7是軋輥磨削部件的控制系統(tǒng)說明圖;
圖8是在軋輥表面上形成痕跡的振動現(xiàn)象說明圖;
圖9表示圖8所示軋輥截面形狀圖;
圖10表示回轉磨具另一種配置例及其吸振作用;
圖11是表示回轉磨具的薄板圓盤的彈簧常數(shù)與磨削比的關系圖;
圖12表示使回轉磨具的回轉軸相對軋輥軸線垂直線傾斜進行磨削時的回轉磨具和機座的干涉圖;
圖13是軋輥和回轉磨具間接觸力和磨削量的關系圖;
圖14(A)表示有若干回轉磨具時所產(chǎn)生的磨削搭接部，圖14(B)和圖14(C)表示使磨削搭接部分散的控制方法;
圖15是搭接分散控制的說明圖;
圖16是表示搭接分散控制步驟的程序方框圖;
圖17是測定軋輥輪廓時的軋輥的進給裝置以及回轉磨具的撓曲的位置關系的說明圖;
圖18是說明第1軋輥輪廓計算功能的程序方框圖;
圖19是說明第2軋輥輪廓計算功能的程序方框圖;
圖20是用第1或第2軋輥輪廓計算功能求得軋輥輪廓，將軋輥磨削成目標輪廓的步驟的程序方框圖;
圖21是用第1或第2軋輥輪廓計算功能求得軋輥輪廓，將軋輥磨削成目標輪廓的步驟的程序方框圖;
圖22是裝有根據(jù)本發(fā)明第2實施例的在線軋輥磨削裝置的軋機主要部分的局部剖視平面圖;
圖23是第2實施例中的磨削控制的程序方框圖;
圖24是根據(jù)本發(fā)明第3實施例的軋制控制的程序方框圖;
圖25是根據(jù)本發(fā)明第4實施例的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機主要部分的橫截面圖;
圖26是第4實施例中的軋輥和基準小徑部和測定標尺的位移的關系圖;
圖27是第4實施例中的階梯差測定方法以及圓柱度測定方法的說明圖;
圖28是第4實施例中的磨料磨耗量測定方法的說明圖;
圖29是第4實施例中的軋輥偏心的測定方法的說明圖;
圖30是第4實施例中的軋輥偏心的測定方法的說明圖;
圖31是裝有根據(jù)本發(fā)明第5實施例的在線軋輥磨削裝置的軋機中的階梯差的測定方法說明圖;
圖32是表示實施第5實施例的階梯差的測定方法步驟的程序方框圖;
圖33是裝有根據(jù)本發(fā)明第6實施例的在線軋輥磨削裝置的軋機的主要部分的局部剖面?zhèn)纫晥D。
第1實施例先參照圖1-21說明本發(fā)明第1實施例。
在圖1和圖2中，與本實施例有關的軋機是4段式軋機，其包括使軋材S延伸的一對軋輥(上下工作輥)1a、1a，支撐軋輥1a、1a的一對軋輥(上下支撐輥)1b、1b，給予軋輥1a、1a以撓曲的軋輥預彎裝置30、30。軋輥1a、1a由軸承箱3、3支承，這些軸承箱3、3被裝在操作側和驅動側的機座4上。在軋機入口側配置有入口側導軌10，用于將軋材S導向軋輥1a。設有冷卻液管15、15，用于冷卻軋制時產(chǎn)生的軋輥1a、1a的熱。
將本實施例的在線軋輥磨削裝置設置在這種軋機上。在線軋輥磨削裝置包括上工作輥1a用的二個上輥磨削機構5a、5b(下面在一般說明時用5代表)和下工作輥1a用的二個下輥磨削機構6a、6b(同樣用6代表，僅圖示一個)。
上輥磨削機構5a、5b分別設置在與上工作輥1a的操作側端部和驅動側端部相對應的位置，并可互相獨立磨削。下輥磨削機構6a、6b也分別設置成與下工作輥1a的操作側端部和驅動側端部相對應，并且能互相獨立磨削。這些機構5a、5b及6a、6b都如圖3和圖4所示裝有磨削工作輥1a的圓盤狀回轉磨具20、通過磨具回轉軸21使該回轉磨具20旋轉的驅動裝置22、將回轉磨具20推壓在工作輥1a上的進給裝置23以及使回轉磨具20在工作輥1a的軸向移動的往復動程裝置24。
如圖5放大所示，回轉磨具包括帶有轂52a的薄板圓盤52、在薄板圓盤52的轂的相反側的側面上固定的環(huán)狀磨料層51，薄板圓盤52的轂52a安裝在磨具回轉軸21上。另外，薄板圓盤52的結構具有彈性體機能，以吸收來自工作輥的振動，能因工作輥1a和磨料層51間接觸力不同而改變撓曲量。薄板圓盤52從彈性體機能考慮較可取的是其彈簧常數(shù)為1000kgf/mm-30kgf/mm，更可取的是彈簧常數(shù)為500kgf/mm-50kgf/mm。通過粘接劑使磨料層51與薄板圓盤52成一體，使其能穩(wěn)定緊貼在振動的工作輥1a上。
磨料層51由超硬磨料的立方氮化硼(一般稱作CBN)或金鋼石磨料構成，磨料的集中度設為50-100范圍，并且磨料的粒度設為80-180范圍，使用樹脂結合劑作為結合材使其固結。為了使來自磨料層51的超硬磨料的磨削熱容易散熱和減少可動部質量，薄板圓盤52的材質用鋁材或鋁合金制成。
如圖5所示，回轉磨具20設置為磨具回轉軸21的軸線GC1相對與工作輥1a的軸線RC垂直的線SC成一微小角度α傾斜，從磨具中央看磨料層51和工作輥1a的接觸線僅僅在一側形成。傾斜角α最好是0.5°-1.0°。由于這樣配置回轉磨具20，薄板圓盤52能有效地發(fā)揮彈性體機能，同時，能適當?shù)剡M行回轉磨具和工作輥間的接觸力控制(請見后述)。
如圖6所示，表示軋輥磨削機構5a的回轉磨具20，各自的磨具回轉軸21的軸線GC1相對與工作輥1a的軸線RC垂直的線SC互相在相反方向上傾斜上述微小角度α，從磨具中央看，磨料層51和工作輥1a的接觸線僅僅形成在軋輥軸方向的各自的輥端部側。軋輥磨削機構6a的回轉磨具20和軋輥磨削機構6b的回轉磨具20也是同樣的。因而，可以磨削工作輥1a的兩端部而不發(fā)生與機座的干涉(請見后述)。
如圖3所示，驅動裝置22包括驅動回轉磨具20以設定的磨具圓周速度回轉的液壓馬達54(也可用電氣馬達)、將液壓馬達54的輸出軸54a的回轉傳遞到磨具回轉軸21的皮帶輪軸54b和帶55，輸出軸54a和皮帶輪軸54b通過平行花鍵軸54c連接。皮帶輪軸54b回轉自如地被支承在主體59上。磨具回轉軸21通過滑動型向心軸承21a、21b回轉自如地并且可在軸向移動地支承在主體59內。在磨具回轉軸21的回轉磨具相反側測定回轉磨具20和工作輥1a間接觸力的測力傳感器53被收納在主體59中。
主體59容納在殼體25中，液壓馬達54安裝在殼體25上。如圖4所示，主體59通過滑動軸承25a可在磨具回轉軸21軸向移動地搭載在殼體25的底部。
如圖3所示，進給裝置23包括安裝在殼體25上的進給馬達57、無間隙型的預壓式滾珠絲杠56以及檢測進給馬達57的回轉角度的編碼器57a，該預壓式滾珠絲杠56通過送進馬達57回轉使主體59在工作輥1a的接離方向移動，使回轉磨具20、磨具回轉軸21和測力傳感器53一起作前后進給運動。作為預壓式滾珠絲杠56的變型也可以使用無間隙型的齒輪機構。
如圖4所示，往復動程裝置24包括安裝在殼體25上的往復動程馬達58、裝在往復動程馬達58的回轉軸上與齒條14嚙合的小齒輪58a、安裝在殼體25上面與上滑動導軌7或下滑動導軌8配合的兩對導輥26、檢測往復動程馬達58回轉數(shù)的編碼器58b。如圖1和圖2所示，滑動導軌7、8在工作輥1a、1a的入口側與工作輥1a軸線平行，齒條14形成在滑動導軌7或8的反工作輥側的側面。這樣軋輥磨削機構5、6一邊通過導輥26由滑動導軌7、8所支持，一邊通過往復動程馬達58的回轉以及小齒輪58a和齒條14的嚙合可平滑地沿軋輥軸線方向移動。
在更換工作輥1a時必須使軋輥磨削機構5、6與軸承箱3互不干涉。因而，上滑動導軌7的兩端可滑動地支承在安裝于機座4的導軌9上，軋輥磨削機構5a、5b通過缸11以及導軌9與滑動導軌8一起向后方移動。并且，下滑動導軌8的兩端支承在入口側導軌10上，下軋輥磨削機構6通過驅動裝置(沒有圖示)與入口側導軌10一起向后方移動。
在軋輥磨削機構5、6中，如圖7所示，進給裝置22的進給馬達57和往復動程裝置24的往復動程馬達58分別由控制裝置13a、13b控制。并且測力傳感器53、進給裝置23的編碼器57a、往復動程裝置24的編碼器58b的檢測信號送往情報處理裝置13C處理。情報處理裝置13C具有各種處理功能，將處理結果的信號送往控制裝置13a、13b，控制進給馬達57和往復動程馬達58。關于情報處理裝置13C的處理功能在后面將涉及到。
下面說明本實施例的在線軋輥磨削裝置的動作以及控制。
首先說明本實施例的在線軋輥磨削裝置的基本動作。
工作輥1a因軋制速度不同以10-150C/S振動數(shù)振動。就在線磨削裝置來說，在以往在線磨削裝置中安裝帶有一般圓柱形磨具的軋輥磨床場合，圓柱形磨具與工作輥通過磨具表面的磨料接觸，軋輥表面金屬和磨料一邊碰撞一邊進行磨削。
磨料和工作輥表面金屬接觸時工作輥被磨削，隨后的瞬間磨料與工作輥脫離，磨料空轉。這種不連續(xù)磨削成為振動現(xiàn)象原因，形成如圖8和圖9所示的帶凹凸的工作輥表面和截面。
若磨具作與工作輥相同的振動，那么磨具和工作輥的接觸力變化不會發(fā)生。可是，使磨具和整個磨具結構與工作輥作一致振動因工作輥振動是150C/S高頻率所以是很困難的。若用磨具和整個磨具結構不讓工作輥振動逸散，磨具本身具有彈性體機能，以磨具撓曲吸收振動，則可動部質量變小，所以能迅速追隨工作輥振動，磨具與工作輥間接觸力變化變小。
在本實施例中，作為回轉磨具20一部分的薄板圓盤52具有彈性體機能，從而使磨具本身具有彈性體機能，使該回轉磨具20的磨料層51的外周以圓周速度1000m/min-1600m/min回轉，同時其壓在回轉的工作輥1a上發(fā)生撓曲。工作輥1a如上所述作前后振動。回轉磨具20因這種振動被推壓，這時薄板圓盤52如圖5所示發(fā)生撓曲，來自工作輥1a的振動在瞬間被吸收。因而磨料層51和工作輥1a間的接觸力變化變成由薄板圓盤52的撓曲所產(chǎn)生的小范圍的彈性力，使振動現(xiàn)象消失。
在磨具自身具有彈性體機能的場合，當使用圓柱形磨具時由于工作輥與磨具回轉軸平行排列，很難使磨具自身具有彈性體機能。但是當使用圓盤狀磨具時，由于工作輥和磨具回轉軸大致成直角，所以很容易使磨具自身具有彈性體機能。因此，對于磨削振動的工作輥，使用圓盤狀磨具是有效的。
即，在本實施例中，使作為磨料層51的基體金屬的薄板圓盤52具有彈性體機能。為了有效地發(fā)揮其彈性體機能，如圖5所示，回轉磨具20配置成磨料層51和工作輥1a的接觸線僅僅在磨具中央一側形成。這樣一來，薄板圓盤52撓曲，以懸臂梁狀對工作輥1a施加推壓力，能吸收來自工作輥1a的振動。
為了使薄板圓盤52撓曲，如圖10所示，也可以將回轉磨具20A配置為磨具回轉軸21的軸線偏離工作輥1a的軸線。另外，磨料層51設為環(huán)狀，所以即使將回轉磨具20平行地推壓在工作輥1a上，也僅僅在磨具中央兩側的兩處磨料層部分被支承，薄板圓盤52能發(fā)生撓曲?？墒?，這時由于是兩端支承，所以撓曲量變少。若象本實施例那樣以一處支承，那么使用同樣薄板圓盤52能得到更大的撓曲。
磨具根據(jù)磨料磨削能力不同而有工作輥與磨具間接觸力的允許變化范圍。磨具自身具有彈性體機能場合，為了達到即使工作輥振動接觸力也能適當?shù)乇３衷谠撛试S變化范圍內而且磨具不發(fā)生振，必需符合下列條件F≥K·Amax式中，F(xiàn)-接觸力的允許變化范圍，Amax-工作輥單向振幅，K-彈性體的彈簧常數(shù)。
即，K≤F/Amax，磨具自身的彈性體的彈簧常數(shù)比由磨具接觸力的允許變化范圍F和工作輥單向振幅Amax所求得的該彈簧常數(shù)K小的話，那么磨具能追隨工作輥進行磨削。
另一方面，若磨具固有振數(shù)頻率與工作輥振動頻率一致，則磨具會發(fā)生共振，不能進行正確磨削。因而磨具因有振動頻率最好設定在盡可能離開工作輥振動頻率的地方。
Fn＞Frmax式中Fn-磨具固有振動頻率，F(xiàn)rmax-工作輥最大振動頻率。
磨具固有頻率用下式表示Fn=12πK/M]]>式中，M-包括彈性體的磨具質量(可動部質量)，因此，想使磨具固有頻率變大時，必須使彈性體的彈簧常數(shù)K變大或者使包括彈性體的磨具質量M變小。彈性體的彈簧常數(shù)如上面所述不能大于某值(F/Amax)，所以為了增大磨具固有頻率必須減小包括彈性體在內的磨具質量。
例如，F(xiàn)＝4kgf、Amax＝30μm時，K＝133kgf/mm。因此，若設Frmax＝150C/S、Fn＝400C/S，則包括回轉磨具的可動部質量M必須減小到0.2kg。
作為磨具一般使用氧化鋁(Al2O3)或碳化硅(Sic)系磨料，此時，若將磨具質量限制為0.2kg，那么磨具會馬上消耗完，一天必須更換很多次磨具，軋機工作輥磨削效果大受影響。
為了解決這個問題，必須使用磨削比(工作物減少的體積/磨具減少體積)高的磨具。
目前使用的一般氧化鋁(Al2O3)或碳化硅(Sic)系磨料的磨具，若磨削硬質工作輥，則磨削比很難達到3以上?？墒牵褂贸材チ系牧⒎降鹉チ?一般稱作CBN)或金剛石磨料制成的本實施例的回轉磨具20磨削工作輥1a時磨削比超過300，是使用氧化鋁(Al2O3)或碳化硅(Sic)系磨料的磨具的100倍以上。利用超硬磨料這種高磨削比，將該磨料用作在線軋輥磨削裝置磨具使用，就可以用輕的重量進行長時間磨削。
在本實施例中，薄板圓盤52為帶有磨料層51的基體金屬，使該薄板圓盤52具有彈性體機能，將磨料層51和彈性體機能部件成一體化。所以，因來自工作輥1a的振動而可動的質量僅僅只有磨料層51和薄板圓盤52，可動部質量能非常小，能提高回轉磨具20的固有振動頻率。
這樣，在本實施例中，為了使可動部質量變小，在磨料層51上使用磨削比高(重量輕并且磨具壽命長)超硬磨料，一邊使與具有適當?shù)膹椈沙?shù)的薄板圓盤52成一體化回轉磨具20回轉，一邊推壓在工作輥1a上，所以不會發(fā)生共振引起的振動現(xiàn)象，能長時間正確地對振動的工作輥進行磨削。
下面，就薄板圓盤52的合適的彈簧常數(shù)使用圖11所示實驗數(shù)據(jù)進行說明。圖11表示關于薄板圓盤52的彈簧常數(shù)和磨削比關系的實驗數(shù)據(jù)，此時工作輥1a的圓周速度Vr＝300m/min，磨具圓周速度Vg＝1570m/min，磨具在軋輥軸向的移動速度(往復動程速度)Vs＝10mm/sec，工作輥1a的振動頻率f＝35Hz，工作輥1a的單向振幅a＝0.01mm。
如圖11所示，若彈簧常數(shù)大，磨削比就降低;彈簧常數(shù)一變小，磨削比就提高。就是說若彈簧常數(shù)大，振動痕跡就會出現(xiàn)，磨削比惡化，磨料層51早期磨耗完。為了使回轉磨具20的更換頻率盡可能少，不因更換磨具引起生產(chǎn)率低下，必須達到磨具更換一次能進行5天以上連續(xù)磨削。根據(jù)這一點，所以一般磨削比應在50以上，若可能的話應在250以上。用超硬磨料制成的回轉磨具20價格高，所以為了降低生產(chǎn)成本應盡可能提高磨削比。薄板圓盤52的彈簧常數(shù)大磨削比就降低的理由如下由于工作輥1a的振動，在回轉磨具20上產(chǎn)生的接觸力變化變大，所以大作用力施加在磨料層51的磨料上，磨料因該力而脫落。另外，薄板圓盤52的彈簧常數(shù)大，回轉磨具20不能吸收工作輥1a的振動，載荷傳到測力傳感器53，所以接觸力測定值變化大，用工作輥1a和磨料層51的接觸力來控制磨削量(請見后述)是困難的。
另一方面，彈簧常數(shù)一變小，那么通過工作輥1a的振動，在回轉磨具20產(chǎn)生的接觸力變化變小，所以磨削比提高，可是使用接觸力的磨削控制和輥輪廓測定(后述)的精度降低。磨削控制以及輥輪廓測定精度低下的理由是由于即使回轉磨具20撓曲，作用在磨具回轉軸21上的力也小，所以對于小凹凸，測力傳感器53不能檢測出載荷變化。
例如，設薄板圓盤52的彈簧常數(shù)為50kgf/mm，10μm的階梯差所產(chǎn)生的載荷差△F＝50×0.01＝0.05(kgf)，這個數(shù)值根據(jù)一般測力傳感器53的分解能力判斷，已接近檢測范圍極限。另外，薄板圓盤52的彈簧常數(shù)小是由于薄板圓盤52薄，在相同接觸力下，回轉磨具20的撓曲量也變大，由于變形而產(chǎn)生的不合適的力作用在磨料層51上;彈簧常數(shù)若比30kgf/mm小，那么因磨削必需的接觸力會在磨料層51上產(chǎn)生裂紋，薄板圓盤52和磨料51間發(fā)生剝離。
根據(jù)以上條件可以明白，薄板圓盤52的彈簧常數(shù)為1000kgf/mm-30kgf/mm較好，最好為500kgf/mm-50kgf/mm。
下面，說明磨料層51的組成。將超硬磨料制成的磨料層51使用在回轉磨具20上時，在離線軋輥磨削中，為了使磨削能力一定、磨削光潔度穩(wěn)定，一般均進行磨料層51的修整。可是，在線磨削中，由于現(xiàn)場空間等問題，很難進行磨料層51的修整。為了在線磨削中在不修整狀態(tài)下使其磨削能力一定、磨削光潔度穩(wěn)定，有必要使超硬磨料51以一定速度自身發(fā)刃。為了使該超硬磨料能恰當?shù)剡M行自身發(fā)刃，必須調整施加于單個超硬磨料上的負荷。為此，磨料層51上中的超硬磨料的密度即集中度設為50-100，并且一邊固結超硬磨料一邊與超硬磨料一起磨耗的結合材必須使用樹脂結合劑。集中度若達到100以上，自身發(fā)刃難以發(fā)生，磨削能力低下。集中度若為50以下，則壽命變短。另外，作為結合材若使用耐摩耗的陶瓷結合劑等，那么磨料從結合材面的突出量變小，必須進行修整。若是上述范圍的集中度和結合材，則超硬磨料容易自身發(fā)刃，能不修整地作連續(xù)磨削。另外，可以明白，為了使工作輥1a的表面光潔度(以平均光潔度計)為0.3-1.5μm，必須使超硬磨料的大小即粒度為80-180。
下面，說明關于回轉磨具20的配置的作用。如前面所述，回轉磨具20配置為磨具回轉軸21的軸線GC1相對與工作輥1a的軸線RC垂直的線SC傾斜微小角度α，從磨具中央看，僅僅在一側形成磨料層51和工作輥1a的接觸線。由于這樣配置回轉磨具20，所以薄板圓盤52能有效發(fā)揮彈性體機能，另外，由于磨料層51設為環(huán)狀，所以假如磨料層51的面平行推壓在工作輥1上時，磨料層51和工作輥1a的接觸線在磨具中央兩側的兩處形成。這樣一來，接觸力形成在兩個地方，那么由于在該兩處同時進行磨削，所以在工作輥1a上發(fā)生階梯差，兩處磨削面互相干涉，發(fā)生振動現(xiàn)象，并且由于在兩個地方接觸，所以很難進行回轉磨具和工作輥間的接觸力控制。在本實施例中，環(huán)狀磨料層51和工作輥1a的接觸線在磨具中央單側一個地方形成，所以能防止振動現(xiàn)象并能適當?shù)剡M行接觸力控制(請見后述)。
如圖12所示，若使磨具回轉軸21相對工作輥1a的軸線垂直線SC傾斜微小角度α，那么恐怕在工作輥1a的一端部會產(chǎn)生非磨削部或者該側的機座4與回轉磨具20發(fā)生干涉。因而，軋輥磨削機構5a的回轉磨具20和軋輥磨削機構5b的回轉磨具20如圖6所示，配置成各自的磨具回轉軸21的軸線GC1在互相相反方向上相對與工作輥1a的軸線RC的垂直線SC各傾斜微小角度α，從磨具中央看，磨料層51和工作輥1a的接觸線僅僅在軋輥軸方向的各處的端部形成。這樣一來，不會發(fā)生上述那樣的與機座的干涉，能磨削工作輥1a的全長。關于軋輥磨削機構6a的回轉磨具20和軋輥磨削機構6b的回轉磨具20也是同樣的。
下面，說明本實施例的在線軋輥磨削裝置的控制。本實施例的在線軋輥磨削裝置具有下列各控制機能1.軋輥輪廓磨削控制;
2.獨立磨削控制;
3.搭接部分散控制;
4.在線軋輥輪廓測量器的軋輥輪廓測定;
5.軋輥輪廓修整;
6.軋輥輪廓測定和輪廓磨削控制的組合。
這些控制機能作為程序預先存貯在情報處理裝置13中。
下面具體說明各控制機能。
1.軋輥輪廓磨削控制圖13表示回轉磨具20的磨料層51和工作輥1a的接觸力F與單位時間磨削量Q之間關系的實驗數(shù)據(jù)，設磨具圓周速度Vg＝1570m/min，磨具在輥軸方向移動速度(往復動程速度)VS＝10mm/sec，工作輥1a的振動頻率f＝35Hz，工作輥1a的單向振幅α＝0.01mm，圖13表示在工作輥1a的圓周速度Vr分別為300m/min、600m/min、900m/min情況下所得出的數(shù)據(jù)。由該圖可以明白，根據(jù)磨料層51和工作輥1a的不同接觸力F，單位時間的磨削量Q大致呈線性變化。因而，設在軋輥磨削機構5、6中的進給裝置23可以控制磨料層51和工作輥1a間的接觸力F，可以任意地改變工作輥1a的磨削量Q。
在本實施例中，為了進行上述控制，將測力傳感器53配置成與磨具回轉軸21的反磨具側的端部抵接，以便更正確地檢測接觸力。另外，預先將表示在圖13中的接觸力F和磨削量Q的關系存貯在圖7所示的情報處理裝置13C中，將檢測到的接觸力F輸入情報處理裝置13C，用進給馬達57改變薄板圓盤52的撓曲量來控制接觸力，以達到希望的磨削量(參照圖21)。這樣能將工作輥1a磨削成設定的輪廓。
另外，若將磨料層51和工作輥1a的接觸力設為一定，改變磨料層51沿工作輥軸向的移動速度(往復動程速度)，那么磨削量就會變化。使磨料層51快速移動，則在相同位置的磨料接觸時間變短，磨削量減少。若使其移動較慢，則與上述相反，磨削量增加。因此，通過控制磨料層51的往復動程速度也能任意地改變工作輥1a的磨削量。
即，將檢測到的接觸力F輸入情報處理裝置13，邊用進給馬達57控制薄板圓盤52的撓曲量以使接觸力為一定，一邊用往復動程馬達58控制磨料層51的往復動程速度以達到所希望的磨削量(參照圖21)。這樣，能將工作輥1a磨削成設定的輪廓形狀。
如上所述用進給裝置23控制磨料層51和工作輥1a的接觸力時，若磨具回轉軸21的軸向有間隙時，因工作輥1a振動，前后移動的可動質量一下子增加，磨料層51與工作輥1a間接觸力變大。這樣，接觸力一變大，就不能用進給裝置23來控制接觸力。在本實施例中，為了使該間隙盡可能地小，在進給裝置23上使用無間隙型的預壓式滾珠絲杠56，此外，滑動部也使用間隙小的零件。另外，驅動滾珠絲杠56的進給馬達57設為電氣馬達。因而，容易控制進給裝置23的接觸力，可以保持磨削中回轉磨具20的位置和回轉磨具20的前后微進給。
2.獨立磨削控制下面，說明軋輥磨削機構5a、5b或6a、6b的獨立磨削控制。
工作輥1a由于在軋制部與鋼板接觸，所以軋制一卷后半徑約有2μm磨耗，而在非軋制部由于與鋼板沒有接觸，所以沒有磨耗。因而，在軋制部與非軋制部之間會發(fā)生階梯差。非軋制部位于工作輥1a的操作側和驅動側的兩端。
在此，當兩個軋輥磨削機構5a、5b或6a、6b合在一個框架中時，若將軋輥磨削機構5a或6a置于操作側的非軋制部，則軋輥磨削機構5b或6b配置在工作輥1a的中央。因此，若用一方的軋輥磨削機構磨削非軋制部之一，那么另一方軋輥磨削機構位于軋制部，成為不能磨削非軋制部狀態(tài)。
另外，將兩個軋輥磨削機構合在一個框架中時，達到工作輥1a的一半以上長度，軋制時從冷卻管15噴射出來的冷卻水受框架妨礙，產(chǎn)生了不能充分冷卻工作輥1a的問題。
在本實施例中，一根工作輥1a配置兩個軋輥磨削機構5a、5b或6a、6b，它們可互相獨立進行磨削。因此，使兩個軋輥磨削機構5a、5b或6a、6b的作用分離，主要用軋輥磨削機構5a或6a磨削操作側的非軋制部，主要用軋輥磨削機構5b或6b磨削驅動側的非軋制部，由于這個原因，能更多地磨削沒有磨耗的非軋制部，能使軋制部與非軋制部之間不產(chǎn)生階梯差。這種控制是這樣進行的根據(jù)來自控制裝置13b的指令使往復動程馬達58回轉，由于小齒輪58b和齒條14的嚙合，使軋輥磨削機構5或6在滑動導軌7、8上移動，又根據(jù)來自控制裝置13a的指令使進給馬達57回轉，通過滾珠絲杠56的進給使磨料層51前進。
另外，軋輥磨削機構5或6經(jīng)常為了除去軋制部的粗糙輥表面或表面疲勞層，需要移動到工作輥1a的中央部。這種控制也根據(jù)來自控制裝置13b的指令，使往復動程馬達58回轉，使軋輥磨削機構5或6移動。
根據(jù)以上所述，能有效地磨削工作輥1a兩端的非軋制部，能長時期保持一定的工作輥輪廓。象厚板軋機那樣，工作輥1a長，最好設置3個或4個軋輥磨削機構5、6，各自獨立移向需要磨削部分，進行磨削。
另外，在本實施例中，軋輥磨削機構5a、5b或6a、6b之間是分離的，所以軋制時能用噴自冷卻液管15的冷卻水充分冷卻工作輥1a。
3.搭接部分散控制下面說明因使用復數(shù)個軋輥磨削機構5或6所形成的磨削搭接的分散控制。
使復數(shù)個軋輥磨削機構5a、5b或6a、6b移動到工作輥1a的中央部，則如圖14(A)所示，鄰接的回轉磨具20a、20b的磨削部分在中央部搭接。這時，若磨削常在相同位置Ta搭接，那么搭接部分比其它部分磨削多，在搭接部引起磨削誤差。
復數(shù)個磨削機構合在1個框架中時，對應的復數(shù)個回轉磨具常常整體作相同行程移動，所以磨削搭接部只能成為相同位置，不能避免該搭接部的磨削誤差，恐怕會在工作輥表面產(chǎn)生階梯差。
在本實施例中，使兩上軋輥磨削機構5a、5b或6a、6b獨立動作，回轉磨具20a、20b的磨削搭接部并不局限于如搭接線Ta那樣一個地方，如圖14(B)和(C)所示，它們可以分散在從搭接線Tb直到Tc的軋輥軸線方向范圍，這樣能減少搭接部的磨削誤差。
圖15和圖16表示上述搭接部分散的控制步驟。該控制步驟作為程序存貯在情報處理裝置13C中。首先，磨削機構5A從工作輥1a的操作側端部向輥中央開始磨削(步驟100)，一直磨削到驅動側離輥中央Rm為L1的位置(步驟101)。隨后，使磨削機構5a的移動方向相反，磨削到操作側端部(步驟102)，這時，另一個磨削機構5b從工作輥1a的驅動側端部向輥中央開始磨削(步驟103)，一直磨削到驅動側離輥中央Rm為L1的位置(步驟104)。隨后，使磨削機構5a的移動方向相反，磨削到操作側離輥中央Rm為L2的位置(步驟105)，這時，使磨削機構5b的移動方向相反，一直磨削到驅動側端部(步驟106)。接著，再次使磨削機構5a的移動方向相反，一直磨削到操作側端部(步驟107)，這時，使磨削機構5b的移動方向相反，一直磨削到操作側離輥中央為L2的位置(步驟108)。改變L1和L2的值，重復上述程序(步驟109、110)。這樣能在磨削工作輥1a時使搭接部分散。
4.作為在線軋輥輪廓測量器的軋輥輪廓測定下面，說明組裝在在線軋輥磨削裝置中的在線軋輥輪廓測量器的動作。
回轉磨具20的薄板圓盤52具有彈性體機能，用進給裝置22的進給馬達57控制工作輥1a與磨料層51間接觸力的本實施例系統(tǒng)中，軋輥輪廓和進給裝置位置及接觸力的關系參照圖17所示模式圖，用F式表示Z(x)＝S(x)-F(x)/k其中，X-軋輥縱向座標Z(x)-軋輥輪廓(mm)S(x)-進給裝置位置(mm)F(x)-工作輥和回轉磨具間接觸力(kgf)K-回轉磨具部彈簧常數(shù)(kgf/mm)先固定進給裝置23，使軋輥磨削機構在工作輥1的軸向作往復移動，則由于S(x)常常是一定的，所以輥徑變化用式△Z(x)＝-△F(x)/k來表示。將工作輥和回轉磨具間接觸力的變化△F(x)除以彈簧常數(shù)K即得回轉磨具20的撓曲量，即成為輥表面的位置變化△Z(x)，以輥縱向座標整理該變化得到軋輥輪廓。這是第1輪廓計算機能。
圖18表示第1輪廓計算機能的處理步驟。該處理步驟作為程序存貯在情報處理裝置13C中。首先使磨削機構5a的回轉磨具20抵壓在工作輥1a的操作側端部上，固定進給裝置23(步驟200)。隨后在進給裝置23固定狀態(tài)下使往復動程馬達58回轉，磨削機構5a沿輥軸向移動(步驟201)。移動期間，用測力傳感器53測定磨料層51和工作輥1a間的接觸力變化(步驟202)，根據(jù)上述關系計算回轉磨具20的撓曲量(步驟203)。與此同時，根據(jù)來自往復動程馬達58的編碼器58b的信號，測定磨削機構5a的輥軸向的位置(步驟204)。并且，由輥軸向位置和撓曲量計算軋輥輪廓(步驟205)。磨削機構5b也同樣實施，計算軋輥輪廓(步驟206)。但是，軋輥軸向移動從驅動側端部進行。將根據(jù)兩個磨削機構5a、5b的移動所求得的軋輥輪廓合成，決定工作輥1a全長的輪廓(步驟207)。
作為軋輥輪廓測定的另一種方法，控制進給裝置22以使工作輥和回轉磨具間的接觸力F(x)在軋輥軸向經(jīng)常保持一定的載荷，檢測進給裝置位置的變化△S(x)。
由于在軋輥縱向F(x)/k是一定的，所以輥徑的變化用△Z(x)＝△S(x)表示。由進給馬達57的編碼器57a的檢測值求得進給裝置位置變化△S(x)，用軋輥縱向座標整理該變化能得到軋輥輪廓。這是第2輪廓計算機能。
圖19表示第2輪廓計算機能的處理步驟。該處理步驟用程序存貯在情報處理裝置13C中。先將磨削機構5a的回轉磨具20抵壓在工作輥1a的操作側端部(步驟300)。隨后，在進給裝置23固定狀態(tài)下，使往復動程馬達58回轉，磨削機構5a沿軋輥軸向移動(步驟301)。移動期間，用測力傳感器53測定磨料層51和工作輥1a間接觸力，以進給馬達57控制進給裝置以使該接觸力一定(步驟302)，根據(jù)來自進給馬達57的編碼器的信號計算回轉磨具20的進給量(步驟303)。與此同時，根據(jù)來自往復動程馬達58的編碼器58b的信號測定磨削機構5a的軋輥軸向位置(步驟304)。并且，由軋輥軸向位置和回轉磨具的進給量計算軋輥輪廓(步驟305)。關于磨削機構5b也實施同樣步驟，計算軋輥輪廓(步驟306)。但是，軋輥軸向移動是從驅動側端部進行。將由兩個磨削機構5a、5b的移動所求得的軋輥輪廓進行合成，決定工作輥1a全長的輪廓(步驟307)。
如上所述，利用在線磨削裝置的機器，能在線測定工作輥的輪廓。
5.軋輥輪廓修正計算下面，說明根據(jù)離線輪廓測量器的測定值修正軋輥輪廓的機能。
在線軋輥磨削裝置的滑動導軌7、8設置成與工作輥1a軸線平行，可是在熱軋機上因軋材熱在長時間后平行度恐怕有變化。若不進行修正，那么如上所述測定的工作輥輪廓就不能說是真的輪廓。情報處理裝置13C中用圖20表示的步驟對此進行修正。
首先，預先用設置在軋輥車間的離線軋輥磨削機磨削工作輥1a，用離線軋輥輪廓測量器測量磨削后的軋輥輪廓。并且將該測定的軋輥輪廓輸入情報處理裝置13C(步驟400)。隨后，將離線軋輥磨削機磨削的工作輥1a裝在軋機上，接著用上述在線輪廓測量器的第1或第2輪廓計算機能，測定工作輥1a的輪廓(步驟401)，隨后求用離線與在線輪廓測量器所產(chǎn)生的偏差(步驟402)。該求得的偏差看作磨削裝置的滑動導軌的變形(平行度誤差)，存貯在情報處理裝置13C中(步驟403)。接著，在此后的軋制中，在線磨削軋輥1a后，用第1或第2輪廓計算機能測定工作輥1a的輪廓(步驟404)，通過扣除上述所求得的平行度誤差對該軋輥輪廓測定值進行修正(步驟405)，求得的正確的測定值存貯在情報處理裝置13C中(步驟406)。這樣能求得工作輥1a的更正確的輪廓。
6.軋輥軋廓測定和軋輥輪廓磨削控制的組合下面，參照圖21，說明利用如上所述求得的工作輥1a的輪廓的數(shù)據(jù)，在已說明的磨削控制方法中將工作輥磨削成目標輪廓的機能。圖21所表示處理步驟也預先存貯在情報處理裝置13C中。
首先，將目標軋輥輪廓預先輸入情報處理裝置13C中(步驟500)，隨后，用第1或第2輪廓計算機能求得工作輥1a的輪廓(步驟501)。這種場合下，根據(jù)需要，由離線輪廓測量器的測定值對軋輥輪廓進行前述那樣的修正。一求得工作輥1a的正確輪廓，那么就計算該求得的工作輥輪廓與目標軋輥輪廓的偏差(步驟502)。根據(jù)軋輥軸向各位置的偏差值計算出相應的各位置的必需的磨削量(步驟503)，計算軋輥軸向各位置的磨削條件(步驟504)。在此，實施改變接觸壓力的磨削控制時，根據(jù)如圖13所示的工作輥1a和磨料層51的接觸力和磨削量的關系，用進給裝置22的進給馬達57控制工作輥1a和磨料層51的接觸力，改變工作輥磨削量，將工作輥1a磨削成目標輪廓(步驟505)。當實施改變往復動程速度的磨削控制時，用往復動程裝置24的往復動程馬達58控制回轉磨具20的往復動程速度，改變工作輥磨削量，工作輥1a被磨削成目標輪廓(步驟505)。
如上所述，工作軋輥1a被制成與目標軋輥輪廓一致的輪廓。
第2實施例本發(fā)明第2實施例參照圖22和23說明。圖中，與圖1-圖7所示同等的部件標以相同符號。
在熱軋機使用中，若因冷卻水等影響，機座4和軸承箱3磨耗嚴重，則如圖22所示與軋材S垂直的工作輥1a的軸線Ra往往傾斜如Rb那樣。在本實施例中，考慮到這種工作輥1a的傾斜，希望維持或修正目標軋輥輪廓。
圖23是表示本實施例控制步驟的程序方框圖，該步驟作為程序存貯在情報處理裝置13C(參照圖7)中。
為了求得工作輥1a的軸線的傾斜程度，分別將軋輥磨削機構5a、5b移向操作側和驅動側的輥端部(步驟600)，在操作側和驅動側的輥端部，使各自的進給馬達57回轉，將回轉磨具20的磨料層51壓在工作輥1a上(步驟601)。并且，壓著回轉磨具到測力傳感器53檢測設定載荷的地方，用內藏在進給馬達57的編碼器57a檢測從此時的基準位置的回轉磨具的進給量(步驟602)。檢測回轉磨具進給量時的載荷在操作側和驅動側設為相同。
隨后，計算操作側和驅動側的回轉磨具20的進給量的差(步驟603)，將該進給量的差除以操作側和驅動側的測定間距離，求得工作輥1a的軸線的傾斜度并進行存貯(步驟604)。
接著，當磨削工作輥1a時，用前述方法計算為得到目標輪廓的回轉磨具20的進給位置(步驟605)，用上述已存貯的工作輥1a的軸線傾斜度修正該進給位置(步驟606)，控制磨具進給馬達57的回轉數(shù)以使從工作輥1a軸線到磨料層51前端的距離一定(步驟607)。
若經(jīng)這樣控制，則工作輥1a即使傾斜，輥軸線與磨料層51的距離也能能經(jīng)常成為一定，可以進行定位磨削。在該定位磨削中，若軋制部與非軋制部有圖2所示的階梯差，那么非軋制部的薄板圓盤52的撓曲量大，軋制部輥徑小部分的薄板圓盤52的撓曲量變小。該撓曲量的差是磨料層51和工作輥1a的接觸力的差，接觸力的差是磨削能力的差。即，非軋制部比軋制部磨削更多，能使軋制部與非軋制部的階梯逐漸消失。這樣一來，即使工作輥1a軸線傾斜也能加工出具有相同徑的軋輥輪廓。
在以上定位磨削中，軋制過程中工作輥1a的軸線若變化，則輪廓磨削會產(chǎn)生誤差。為了防止這種狀況，在軋輥預彎裝置30、30用的預彎裝置座30a上設置軸承箱壓緊裝置31，將軸承箱3水平地壓緊在相反側的預彎裝置座30a上。該壓緊裝置31不是預彎裝置座30a，也可以安裝在軸承箱3側。軸承箱壓緊裝置31由活塞32和液壓室33組成，通過供給液壓室33的液壓，推壓活塞32，進而因活塞32的力軸承箱3與相反側的預彎裝置座30a抵接。通過將該軸承箱壓緊裝置31設置在兩方的軸承箱3、3上，固定了工作輥1a的軸線，能不受機座4和軸承箱3的磨耗等影響，能磨削成目標輪廓。
將任意軋輥輪廓賦與工作輥1a的場合，用離線軋輥磨削機磨削成任意軋輥輪廓，將該軋輥輪廓作為目的軋輥輪廓預先設定在情報處理裝置13C中(參照圖7)。此后，控制磨具進給馬達57的回轉數(shù)，使回轉磨具20沿軋輥輪廓移動，進行位置控制磨削。即使工作輥1a的軋制部磨耗，軋輥輪廓損壞，回轉磨具也能移動在正確的軋輥輪廓線上，所以通過磨削修正常常能正確地保持最初的軋輥輪廓。這種場合對于工作輥1a的軸線傾斜，如上所述通過操作側和驅動側的回轉磨具20的進給量，求得工作輥1a軸線的傾斜角，其也考慮控制磨具進給馬達57的回轉數(shù)以使回轉磨具20沿目標軋輥輪廓移動。這樣，即使工作輥1a軸線傾斜也能使工作輥1a長期保持一定的正確的軋輥輪廓。
另外，根據(jù)回轉磨具20的進給量所求得的工作輥1a軸線的傾斜角超過某允許值時，因為會引起軋材S的蛇行等，所以情報處理裝置13C也能發(fā)出警報。
第3實施例本發(fā)明第3實施例通過圖24說明。本實施例是根據(jù)軋輥輪廓的測定值進行板凸度控制的。
用離線磨削機磨削工作輥1a之后，將工作輥1a組裝入機座4中，軋制軋材S，因軋材S的熱量產(chǎn)生熱凸。以往，這種熱凸是用沒有圖示的過程控制計算機進行計算，根據(jù)其熱凸量，用設在軋機內的軋輥預彎裝置30給工作輥1a以彎曲，控制軋材S的板凸使其接近目的值。但是用過程控制計算機計算而得的熱凸大多與實際條件下的熱凸不同在本實施例中，為了防止這種情況，用圖24所示的步驟進行板凸度控制。首先，根據(jù)上述第1或第2軋輥輪廓計算機能測定軋輥輪廓(步驟700)。這是通過如前所述存貯在情報處理裝置13C(參照圖7)中的程序進行的。隨后，在上述計算機中計算目標板凸度以及從目標板形狀計算最合適的軋輥預彎裝置30的預彎力，在此基礎上將測定的軋輥輪廓加入進行計算(步驟701)，根據(jù)計算結果，控制軋輥預彎裝置30的預彎力，給予工作輥1a以彎曲(步驟702)，在這種狀態(tài)下實施軋制(步驟703)。這樣，能使軋材S的板凸度更接近目的值。
另外，雖然沒有圖示，但在裝備能使工作輥在軸向位移的軋輥移位裝置的軋機場合，控制預彎力的同時，控制工作輥軸向的移位位置，能使軋材S的板凸度更接近目的值。裝有能使一對工作輥1a、1a在水平方向互相交叉的軋輥交叉裝置的軋機場合，控制預彎力和交叉角度，能使軋材S的板凸度更接近目的值。當然，用各磨削后測定的軋輥輪廓所求得的輪廓值輸入過程控制計算機，通過利用上述的形狀控制手段，更進一步提高鋼板全長上的板凸度。
第4實施例通過圖25-圖30說明本發(fā)明第4實施例。圖中與圖1-圖7所示同等的部件標以相同符號。
用上述在線軋輥磨削裝置長時間連續(xù)磨削工作輥1a，則磨削量誤差累積，在上下工作輥間輥經(jīng)往往會有直徑差、即徑差。此徑差一般若大于0.2mm/徑，那么上下工作輥間的軋制扭矩差會超過允許值，若進一步增加，則在軋輥驅動主軸等處就會形起損傷。為了防止這種現(xiàn)象，有必要每隔一定時間間隔測定磨削后的上下工作輥輥徑。本實施例是在前面的在線軋輥磨削裝置上附加測定在線磨削工作輥的輥徑的系統(tǒng)的。
在圖25中，在工作輥1a至少一方的端部，用離線磨削機磨削形成基準小徑部39a，其比板通過部直徑小。該基準小徑部39a的輥徑如圖26所示設為D1。另外，軋輥磨削裝置5的殼體25上安裝有連成一體的軋輥階梯差測定裝置40。軋輥磨削裝置6也是同樣的。
軋輥階梯差測定裝置40包括與活塞41a連成一體的測頭41、活塞41a以及對測頭41進行導向的套42，套42安裝在蓋47上，蓋47則安裝于主體59上，套42能與回轉磨具20一起移動。在套42內形成液壓室46，以便將活塞41a及測頭41推向工作輥方向，并且配置用于測定測頭41移動量的位移計43和不測定時從液壓室46排除液壓使測頭41后退的彈簧44。
下面，參照圖27說明使用軋輥階梯差測定裝置測定工作輥輥徑的方法。在圖27中，使軋輥磨削裝置5在軋輥軸向移動以便測頭41位于A位置，到該位置時使其停止。隨后，在該位置將液壓通入液壓室46，使測頭41與工作輥1a的基準小徑部39a接觸。使用位移計測定此時測頭位置，接著將磨削磨具機構5移動到B位置，使測頭41再次壓緊在工作輥1a上，用位移計測定其位置。將利用A位置和B位置的位移計43所測定的值的偏差在情報處理裝置13C(參看圖7)計算，求得軋輥階梯差。設該階梯差為X，則工作輥1a的直徑D＝D1+2X。若為了更正確，可以使工作輥1a旋轉半圈，在180°相對側再次測定階梯差，兩處階梯差設為X1、X2，則工作輥1a直徑D＝D1+X1+X2。根據(jù)這樣求得的上下輥徑可以求得輥徑差。
下面，說明利用上述軋輥階梯差測定裝置的工作輥1a圓柱度的測定方法。
如圖27所示，在工作輥1a兩端部形成用于測定的基準小徑部39a、39b。在基準小徑部39a側，如上所述在A位置和B位置測定測頭31的位移，求得基準小徑部39a和工作輥1a的徑差X。在基準小徑部39b側也同樣移動另一個軋輥磨削機構5，測定C位置和D位置的測頭31的位移，求得基準小徑部39b與工作輥1a的徑差y。從該兩個徑差x、y可以求得徑差的偏差x-y。該徑差的偏差除以測定點距離就是圓柱度。求得的圓柱度能用于修正上述軋輥輪廓測量器測定中工作輥1a的軸線傾斜度。
下面，利用階梯差測定裝置40測定磨料層51的磨耗量，也可以表示磨料層51的更換情報。參照圖28說明測定磨料層51的磨耗量的方法。
將新回轉磨具20安裝在軋機上后，在下位置，用進給裝置23以設定力將磨料層51壓緊在工作輥1a上，用位移計43測定此時的磨削機構5到工作輥的距離，存貯在情報處理裝置13C中(參照圖7)。工作輥磨削一段時間后，采用上述相同方法，在E位置進行與上述相同的測定，求得位移計43的測定值。并且，求得上回測定值與這次測定值的差S，該差S就是二次測量間回轉磨具51的磨耗量。新磨料層51的磨料部厚度設為t1，則剩余磨料部厚t2＝t1-S，根據(jù)t2的量可以表示磨料層51的更換情報。
下面，工作輥1a磨削后，使用階梯差測定裝置40能測定是否發(fā)生軋輥偏心。參照圖29和圖30說明其測定方法。
將測頭41壓抵在工作輥1a的基準小徑部39a上，測定工作輥1a的振動，同時，將回轉磨具20壓抵在工作輥1a上，測定工作輥1a的振動。假如軋輥沒有偏心，那么因軋輥整體動作出現(xiàn)振動，無論是基準小徑部39a還是磨削部都作同樣的振動，無論是由位移計43所測定的位移還是根據(jù)由測力傳感器53檢測出來的載荷和回轉磨具20的彈簧常數(shù)所求得位移都是相同的。可是若軋輥存在偏心，那么軋輥1回轉中上述二個位移會出現(xiàn)差。該位移差可以看作偏心量。
第5實施例參照圖31、32以及圖7說明本發(fā)明第5實施例。本實施例是不用位移計測定工作輥1a的輥徑。
如圖31所示，在工作輥1a端部形成基準小徑部60。其是在離線磨削機上磨削工作輥1a的端部將其磨削成小徑而形成的，該小徑比用在線磨削裝置磨削部分(磨削部)的輥徑僅僅小X。這一點與第4實施例相同。隨后，測定該基準小徑部60的輥徑D1，輸入情報處理裝置13C。磨削部與基準小徑部的階梯差X與回轉磨具20相對工作輥1a的傾斜度有關，1mm左右是合適的。
下面，實施圖32所示控制步驟。該步驟預先作為程序存貯在情報處理裝置13C中。首先停止工作輥1a的回轉磨具20的回轉，使磨具不磨削基準小徑部60(步驟800和801)。使回轉磨具20移動到基準小徑部位置X(步驟802)，隨后，用進給裝置23使回轉磨具20移動到與工作輥1a接觸。進而使工作輥1a與回轉磨具20以設定的接觸力壓緊(步驟803)，當測力傳感器53檢測到達到設定接觸力時，進給馬達57停止，用編碼器57a檢測并記憶該位置(步驟804)。
接著，判定是否在基準小徑部60的位置X和磨削部的位置Y進行測定(步驟805)，若還沒有完成，則使回轉磨具20移動到磨削部位置Y(步驟806)，與基準小徑部處一樣，使用進給裝置23，使回轉磨具20壓緊在工作輥1a上直到具有設定的接觸力(步驟803)，在達到設定接觸力的地方用編碼器57a檢測回轉磨具20的位置并記憶(步驟804)。
隨后，計算在位置X和Y的回轉磨具20的進給位置的差(步驟807)。該差為階梯差X。并且，最后，由于基準小徑部60輥徑D1是已知的，所以從下式可以求出磨削部的輥徑Dn(步驟808)Dn＝D1+x通過此式可以很容易地求得磨削后的工作輥1a的直徑，可用于確認更換時期及上下輥徑差。
第6實施例上面就軋輥1a即工作輥的在線軋輥磨削作了說明，可是軋機上還有與工作輥接觸的上下支撐軋輥1b、1b，在它們輥表面上也會產(chǎn)生粗糙表面和疲勞層。圖33表示在上下支撐輥1b、1b上設置在線軋輥磨削裝置的實施例。該支撐輥用的在線軋輥磨削裝置基本上具有與上述工作輥用的在線軋輥磨削裝置相同的結構和機能。這樣對于支撐輥設置在線軋輥磨削裝置，就能與工作輥1a、1a一樣，在線磨削上下支撐輥1b、1b的表面，能使上下支撐輥1b、1b的更換周期大大延長，提高熱軋設備的生產(chǎn)效率。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明由于回轉磨具的薄板圓盤的彈性體機能吸收了軋輥振動，所以不會發(fā)生振動現(xiàn)象和共振，能進行正確而且表面光潔度良好的磨削。
另外，回轉磨具的磨料層使用超硬磨料，所以能實現(xiàn)磨具可動部的輕量化，能更有效地防止共振。回轉磨具壽命也變長，軋制中能長時間地磨削軋輥，這樣軋輥的更換頻率大幅度減少，能大大提軋制設備生產(chǎn)效率。
另外，使軋輥和回轉磨具間接觸力變化，改變回轉磨具單位時間磨削量，所以能將軋輥磨削成任意的軋輥輪廓。
在進給裝置上使用小間隙的滾珠絲杠機構或齒輪機構，所以進給機構的彈簧常數(shù)變高，能防止因進給機構的間隙所引起的振動現(xiàn)象。
由于一根軋輥至少配置兩個能獨立磨削的軋輥磨削機構，所以在軋輥全長上能保持沒有階梯差的軋輥輪廓。
并且，由于分散軋輥上產(chǎn)生的磨具磨削的搭接部，所以能實現(xiàn)沒有磨削誤差，精度良好的磨削。
另外，用與軋輥兩端對應的機構，使磨具回轉軸傾斜的方向成為逆向進行磨削，所以不會與機座發(fā)生干涉，能磨削軋輥全長。
檢測軋輥與回轉磨具間接觸力，計算輥輪廓，所以能在磨削軋輥的同時，測定軋輥輪廓。根據(jù)這樣所求得的軋輥輪廓，控制回轉磨具的接觸力或回轉磨具沿軋輥軸向的移動速度，能很容易地制成目標輪廓。
另外，同時使用在線軋輥磨削裝置和在線軋輥輪廓測量器，能經(jīng)常維持對軋制最合適的軋輥輪廓，進度完全自由的軋制成為可能。
并且由于修正回轉磨具的移動方向與軋輥的平行度誤差，所以可以對軋輥輪廓進行更正確的測定。
另外，用在線軋輥輪廓測量器所求得的軋輥輪廓作為基礎，控制軋輥預彎裝置等的形狀控制手段，所以能實現(xiàn)精度高的板凸度控制。
回轉磨具在目標軋輥輪廓上移動進行磨削，所以能任意制作軋輥輪廓并且維持下去。此時，測定軋輥軸線的傾斜度，考慮該軸線的傾斜度，在目標軋輥輪廓上移動進行磨削，所以即使軋輥軸線傾斜也能常常維持正確的軋輥輪廓。
由于將軋輥軸承箱壓緊在機座或預彎裝置座上，在這種狀態(tài)下進行磨削，所以能不受機座和軸承箱磨耗的影響，經(jīng)常維持正確的軋輥輪廓。
另外，在軋輥端部形成基準小徑部，用位移計或磨削機構自身測定基準小徑部與軋輥磨削部間的階梯差，所以能經(jīng)常求得正確輥徑，在線管理上下輥的徑差。并且還能確認軋輥的圓柱度。
由于在支撐輥上設置在線磨削裝置，所以能很容易地除去該支撐輥表面的疲勞層。
權利要求
1.一種裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，所說在線軋輥磨削裝置包括位于一對軋輥的一方對面、磨削該軋輥的圓盤狀回轉磨具、通過磨具回轉軸使該回轉磨具旋轉的驅動裝置、將上述回轉磨具抵壓在上述軋輥上的進給裝置、使上述回轉磨具沿軋輥軸向移動的往復動程裝置；其特征在于，上述回轉磨具包括安裝在上述磨具回轉軸上的薄板圓盤和固定在上述薄板圓盤的一側面上的磨料層，上述薄板圓盤具有彈性體機能以便吸收來自上述軋輥的振動。
2.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述回轉磨具配置為從磨具中央看僅在一側形成上述磨料層與軋輥的接觸線。
3.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述回轉磨具作這樣配置使上述磨具回轉軸相對軋輥軸線的垂直線方向傾斜微小角度，從磨具中央看，僅僅在輥軸方向的一側形成上述磨料層與軋輥的接觸線。
4.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述磨料層是環(huán)狀。
5.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述磨料層包含超硬磨料。
6.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述磨料層包含立方氮化硼磨料和金剛石磨料中一種。
7.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述薄板圓盤的彈簧常數(shù)為1000-30kgf/mm。
8.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述薄板圓盤的彈簧常數(shù)為500-50kgf/mm。
9.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述磨料層包含立方氮化硼磨料，該磨料的集中度范圍為50-100，磨料的粒度范圍為80-180，將樹脂結合劑作為磨料的結合材料。
10.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥檢測裝置包括載荷檢測手段和控制手段，載荷檢測手段用于測定上述回轉磨具與軋輥間的接觸力，控制手段控制上述進給裝置以便任意地改變由上述載荷檢測手段測定的接觸力，改變回轉磨具對軋輥的磨削量，由此，將軋輥磨削成設定的軋輥輪廓。
11.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括載荷檢測手段和控制手段，載荷檢測手段用于測定上述回轉磨具和軋輥間的接觸力，控制手段一邊控制上述進給裝置以使上述由載荷檢測手段測定的接觸力為一定，一邊控制上述往復動程裝置以便任意改變上述回轉磨具在輥軸方向的移動速度，改變上述回轉磨具對軋輥的磨削量，由此，將軋輥磨削成設定的軋輥輪廓。
12.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述進給裝置包括回轉驅動源和小間隙的滾珠絲杠機構或齒輪機構，所說滾珠絲杠機構或齒輪機構將回轉驅動源的回轉變換成上述回轉驅動軸的軸向移動，使上述回轉磨具能相對軋輥作進退運動。
13.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置對一根軋輥至少設有兩個軋輥磨削機構，每個軋輥磨削機構包括上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置，因此，這兩個軋輥磨削機構可以互相獨立進行磨削。
14.根據(jù)權利要求13中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括控制手段，其能使各軋輥磨削機構的往復動程裝置的停止位置不同，以使上述兩個軋輥磨削機構磨削軋輥時所產(chǎn)生的磨削搭接部在軋輥軸向分散。
15.根據(jù)權利要求13中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述兩個軋輥磨削機構的回轉磨具分別這樣配置使上述磨具回轉軸相對軋輥軸線的垂直線方向在互相相反的方向上傾斜微小角度，以便從磨具中央看僅僅在各自的軋輥軸向的軋輥端部側形成上述磨料層與軋輥的接觸線。
16.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括測定上述回轉磨具在輥軸方向移動量的移動量檢測手段、測定上述回轉磨具與軋輥間接觸力的載荷檢測手段以及在線輪廓測量器，所說在線輪廓測量器包含第1輪廓計算手段，在上述進給裝置的移動量為一定的狀態(tài)下，其根據(jù)由上述載荷檢測手段測定的接觸力及由上述移動量檢測手段測定的移動量計算軋輥輪廓。
17.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括測定上述進給裝置移動量的第1移動量檢測手段、測定上述回轉磨具在輥軸方向移動量的第2移動量檢測手段、測定上述回轉磨具和軋輥間接觸力的載荷檢測手段以及在線輪廓測量器，所說在線輪廓測量器包含第2輪廓計算手段，在由上述載荷檢測手段測定的接觸力為一定的狀態(tài)下，其根據(jù)由上述第1移動量檢測手段測定的移動量和由上述第2移動量檢測手段測定的移動量計算軋輥輪廓。
18.根據(jù)權利要求16或17中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線輪廓測量器包含修正手段，其計算由離線輪廓測量器測定的軋輥的輪廓與由上述第1或第2輪廓計算手段求得的相同軋輥的輪廓的偏差，由該偏差求得因上述往復動程裝置產(chǎn)生的上述回轉磨具的移動方向相對軋輥的平行度誤差，根據(jù)該平行度誤差，對用上述第1或第2輪廓計算手段所求得的軋輥輪廓進行修正。
19.根據(jù)權利要求16或17中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括控制手段，求得由上述第1或第2輪廓計算手段所得到的軋輥輪廓與預先設定的目標軋輥輪廓的偏差，根據(jù)該偏差控制上述進給裝置和上述往復動程裝置的至少一方，改變上述回轉磨具對軋輥的磨削量，由此將軋輥磨削成與上述目標軋輥輪廓一致。
20.根據(jù)權利要求19中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述控制手段控制上述進給裝置以便任意改變由上述載荷檢測手段測定的接觸力，改變上述磨削量。
21.根據(jù)權利要求19中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述控制手段一邊控制上述進給裝置以使由上述載荷檢測手段測定的接觸力為一定，一邊控制上述往復動程裝置，以便任意改變上述回轉磨具在輥軸方向的移動速度，改變上述磨削量。
22.根據(jù)權利要求16或17中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，設有給予軋輥以預彎力的軋輥預彎手段、使軋輥軸向移位的軋輥移位手段和使上述一對軋輥互相交叉的軋輥交叉手段中的至少一個，以及控制手段，該控制手段根據(jù)上述第1或第2輪廓計算手段測定的軋輥輪廓控制上述軋輥預彎手段的預彎力、上述軋輥移位手段所產(chǎn)生的移位位置和上述軋輥交叉手段所產(chǎn)生的交叉角度中的至少一個。
23.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括控制手段，其控制上述進給裝置和往復動程裝置，以便在測定軋輥軸線的傾斜度的同時，上述回轉磨具在相對于軋輥軸線傾斜度的目標軋輥輪廓上移動。
24.根據(jù)權利要求23中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括壓緊裝置，所說壓緊裝置固定支承軋輥兩端的軸承箱，使磨削中軋輥軸線的傾斜度保持一定。
25.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置構成一個軋輥磨削機構，上述在線軋輥磨削裝置包括基準小徑部及位移計，所說基準小徑部的輥徑已知且比軋輥磨削部的輥徑小，所說位移計設在上述軋輥磨削機構上，用于測定從該軋輥磨削機構到上述軋輥的距離。
26.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述軋輥是工作輥，上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置構成磨削上述工作輥的軋輥磨削機構。
27.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述軋輥是支撐輥，上述回轉磨具、驅動裝置、進給裝置和往復動程裝置構成磨削上述支撐輥的軋輥磨削機構。
28.根據(jù)權利要求1中所述的裝有在線軋輥磨削裝置的軋機，其特征在于，上述在線軋輥磨削裝置包括基準小徑部和輥徑計算手段，基準小徑部設于軋輥至少一端部，輥徑已知且比軋輥磨削部輥徑小，在上述軋輥的基準小徑部和磨削部的各位置，將回轉磨具壓緊在軋輥上，使上述回轉磨具與軋輥間的接觸力相同，輥徑計算手段根據(jù)此時回轉磨具的進給位置的差求得基準小徑部與磨削部間的階梯差，進而根據(jù)該階梯差和上述基準小徑部的已知輥徑求得上述磨削部的輥徑。
29.一種在線軋輥磨削裝置用回轉磨具，其特征在于，包括薄板圓盤和固定在所說薄板圓盤的一側面上的以超硬磨料制成的磨料層，所說薄板圓盤具有彈性體機能，以便吸收來自上述軋輥的振動。
30.根據(jù)權利要求29中所述的在線軋輥磨削裝置用回轉磨具，其特征在于，上述磨料層為環(huán)狀。
31.根據(jù)權利要求29中所述的在線軋輥磨削裝置用回轉磨具，其特征在于，上述薄板圓盤的彈簧常數(shù)為1000kgf/mm-30kgf/mm。
32.根據(jù)權利要求29中所述的在線軋輥磨削裝置用回轉磨具，其特征在于，上述薄板圓盤的彈簧常數(shù)為500kgf/mm-50kgf/mm。
33.根據(jù)權利要求29中所述的在線軋輥磨削裝置用回轉磨具，其特征在于，上述磨料層包含立方氮化硼磨料，該磨料的集中度為50-100，磨料的粒度為80-180，使用樹脂結合劑作為磨料的結合材料。
全文摘要
以回轉磨具、驅動回轉磨具的驅動裝置和進給裝置構成磨削機構，若回轉磨具受到軋輥振動，則由于與回轉磨具的磨料層成為一體的具有彈性體機能的薄板圓盤的撓曲，吸收振動能。測定磨料層與軋輥間的接觸力，求得軋輥輪廓。因此，能吸收來自軋輥的振動，不會發(fā)生振動現(xiàn)象，而且能測定軋輥輪廓，將軋輥磨削成目標軋輥輪廓。
文檔編號B24B5/36GK1080218SQ9310678
公開日1994年1月5日 申請日期1993年6月2日 優(yōu)先權日1992年6月3日
發(fā)明者森茂, 近藤繁俊, 西野忠, 芳村泰嗣, 今川康治, 白巖弘行 申請人:株式會社日立制作所