專(zhuān)利名稱：一種帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于加工磨削軋輥的專(zhuān)用高精度、全自動(dòng)控制的設(shè)備，特別是一種帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置。
背景技術(shù)：
軋輥磨床目前被廣泛地應(yīng)用于冶金、造紙、化工等領(lǐng)域的輥型工件的磨削加工。軋輥是軋機(jī)上承受軋制力并把軋制材料均勻減薄的圓柱形的貴重消耗性工具。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)軋輥的要求越來(lái)越高，一付好的軋輥除了有足夠的強(qiáng)度，較高的表面硬度，合理的結(jié)構(gòu)、尺寸外，還要滿足軋制產(chǎn)品質(zhì)量和軋制過(guò)程順利進(jìn)行的軋輥輥型及加工精度。
如在帶鋼軋制生產(chǎn)中，為了補(bǔ)償軋制時(shí)由于軋制力引起的軋輥壓扁以及工作輥與支承輥之間的彈性壓扁使工作輥產(chǎn)生彎曲而獲得斷面平直的板帶箔材，軋輥一般設(shè)計(jì)有一定的凸度，亦稱原始輥型或機(jī)械凸度。該凸度通常以軋輥中心為頂點(diǎn)向兩端連續(xù)均勻地分布，其分布規(guī)律根據(jù)使用條件，設(shè)計(jì)需要的不同而各有差異，可以是拋物線型，正弦曲線型，也可以是CVC曲線或其它曲線型。
而凸度的實(shí)現(xiàn)是在專(zhuān)用的軋輥磨床上通過(guò)正確的磨削來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前，能磨削凸度的磨床有兩種具有仿形機(jī)構(gòu)的老式軋輥磨床，它磨出的輥型曲線為拋物線或近似拋物線；另一種是裝有CNC-數(shù)控系統(tǒng)的新型全自動(dòng)控制數(shù)控軋輥磨床，它可在凸度和輥面長(zhǎng)度不變的情況下，通過(guò)選擇不同的角度或輸入不同的坐標(biāo)值，磨削出各種不同的輥型曲線。
隨著鋼鐵工業(yè)的不斷產(chǎn)品升級(jí)換代，對(duì)軋鋼用的軋輥提出了更嚴(yán)格的要求，由于該軋輥采用的CVC曲線是一條高階多項(xiàng)式表達(dá)的曲線，因此，老式機(jī)械仿型軋輥磨床難于達(dá)到現(xiàn)代軋輥加工的技術(shù)指標(biāo)；一些老式數(shù)控磨床，采用專(zhuān)用數(shù)控系統(tǒng)控制，改變輥型曲線困難較大，特別是老式機(jī)床上的元件老化，沒(méi)有備件更換，使得老式數(shù)控磨床不能實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，只能起一臺(tái)普通磨床作用。
為了滿足現(xiàn)代生產(chǎn)要求，用戶有兩種選擇一是購(gòu)買(mǎi)新型全自動(dòng)控制數(shù)控軋輥磨床，這些磨床質(zhì)量好，但價(jià)格太高。二是必須對(duì)現(xiàn)有的老式磨床進(jìn)行技術(shù)改造，通過(guò)對(duì)機(jī)床機(jī)械部分進(jìn)行大修改造，達(dá)到原有的加工精度，并在機(jī)械上增加相關(guān)的軋輥測(cè)量機(jī)構(gòu)、托架調(diào)整，電氣上更換所有控制電柜，從而使老式數(shù)控磨床改造成當(dāng)今最先進(jìn)技術(shù)的數(shù)控磨床。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，該裝置能夠?qū)⒗鲜杰堓伳ゴ哺脑斐尚滦偷娜詣?dòng)控制數(shù)控軋輥磨床，而價(jià)格與進(jìn)口產(chǎn)品相比低得多。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下包括機(jī)架測(cè)量臂、溫度及位置傳感器、在線測(cè)量軋輥的各種輥型參數(shù)的測(cè)量裝置、交流伺服進(jìn)給電機(jī)、砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)和機(jī)床數(shù)控柜。其中機(jī)架由頭架、托架和尾座組成，頭架上裝有軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)和輔助起動(dòng)電機(jī)，托架上裝有托住軋輥的托瓦和由變頻器控制下的托瓦位置調(diào)節(jié)和托架自動(dòng)行走的電動(dòng)機(jī)。測(cè)量裝置包括測(cè)量臂和檢測(cè)用的高精度光柵尺，光柵尺包括兩個(gè)測(cè)量頭以及分別裝在測(cè)量臂與磨架和分別裝在磨架與大拖板上的位置反饋光柵尺。交流伺服進(jìn)給電機(jī)包括大拖板Z軸的伺服電機(jī)、曲線進(jìn)給U軸伺服電機(jī)和磨架X軸伺服電機(jī)、機(jī)架測(cè)量臂移動(dòng)的X1軸伺服電機(jī)。
本實(shí)用新型是一種既經(jīng)濟(jì)、又高效的控制裝置。該裝置能夠使現(xiàn)有的老式軋輥磨床煥發(fā)新春，具備新型全自動(dòng)控制數(shù)控軋輥磨床的功能，而價(jià)格只是其二分之一甚至更低。同時(shí)，可以使老式軋輥磨床實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，使不會(huì)數(shù)控編程的操作人員能夠根據(jù)人機(jī)界面上的中文提示進(jìn)行加工操作，使加工的軋輥滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的機(jī)床數(shù)控柜的示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的機(jī)床液壓站臺(tái)的示意圖。
具體實(shí)施方式
一.本實(shí)用新型的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置如圖1、圖2所示包括機(jī)架測(cè)量臂8、溫度及位置傳感器、在線測(cè)量軋輥的各種輥型參數(shù)的測(cè)量裝置、交流伺服進(jìn)給電機(jī)、砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)12和機(jī)床數(shù)控柜23。其中機(jī)架由頭架3、托架10和尾座11組成，頭架上裝有軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)1和輔助起動(dòng)電機(jī)2，托架10上裝有托住軋輥的托瓦和由變頻器控制下的托瓦位置調(diào)節(jié)和托架自動(dòng)行走的電動(dòng)機(jī)4。測(cè)量裝置包括測(cè)量臂8和檢測(cè)用的高精度光柵尺，光柵尺包括兩個(gè)測(cè)量頭5以及分別裝在測(cè)量臂8與磨架13和分別裝在磨架13與大拖板19上的位置反饋光柵尺。交流伺服進(jìn)給電機(jī)包括大拖板19的Z軸的伺服電機(jī)20，曲線進(jìn)給U軸伺服電機(jī)14，磨架13和15的X軸伺服電機(jī)，以及機(jī)架測(cè)量臂移動(dòng)的X1軸伺服電機(jī)。序號(hào)17和18分別是機(jī)床控制盤(pán)、砂輪。
機(jī)床數(shù)控柜23裝有西門(mén)子840D數(shù)控裝置，該裝置所設(shè)的機(jī)床四軸邏輯控制程序采用STEP7語(yǔ)句編寫(xiě)，數(shù)控程序采用840D數(shù)控語(yǔ)句編寫(xiě)，機(jī)房操作臺(tái)22和機(jī)床顯示屏16上的人機(jī)操作的顯示界面，根據(jù)840D數(shù)控裝置中HMI接口要求用VB語(yǔ)言編寫(xiě)。
上述的軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)1和砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)12，均采用西門(mén)子6RS70全數(shù)字調(diào)速裝置進(jìn)行控制。交流伺服進(jìn)給電機(jī)采用西門(mén)子611系列交流伺服控制器進(jìn)行控制。
二.對(duì)貴陽(yáng)險(xiǎn)峰機(jī)床廠和德國(guó)WALDRICH SIEGEN公司聯(lián)合生產(chǎn)的老式WSIVH(CNC)25×5000數(shù)控軋輥磨床的改造實(shí)例改造前由于系統(tǒng)老化，沒(méi)有可替代的元件更換，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，通過(guò)技術(shù)改造，按照數(shù)控加工的要求對(duì)磨床進(jìn)行大修，恢復(fù)磨床原有的加工精度，并按照自動(dòng)加工的要求，用交流伺服電機(jī)更換原有的直流伺服電機(jī)，改造性修復(fù)原有的測(cè)量系統(tǒng)，并新增加托架行走電機(jī)和托瓦調(diào)整電機(jī)，使得托架10能在變頻器的控制下自動(dòng)行走，托架上的托瓦能夠根據(jù)軋輥放置要求，在變頻器的控制下自動(dòng)調(diào)整。軋輥磨床的電控系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-300PLC控制，軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)1和砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)12，均采用西門(mén)子6RS70全數(shù)字調(diào)速裝置進(jìn)行控制，交流伺服電機(jī)采用西門(mén)子611系列交流伺服控制器控制，數(shù)控采用西門(mén)子840D數(shù)控裝置，840D數(shù)控裝置是個(gè)開(kāi)放的數(shù)控開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用這個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，自行設(shè)計(jì)控制電路，編寫(xiě)磨床PLC控制程序，并根據(jù)用戶要求，按840D數(shù)控裝置的HMI接口規(guī)范，采用VB編寫(xiě)機(jī)床控制和顯示界面，整個(gè)程序包括三大部分即寶德加工、寶德編程和軋輥管理，通過(guò)人機(jī)界面，操作人員可以根據(jù)加工不同的產(chǎn)品，方便的調(diào)用各個(gè)程序，選擇不同的加工程序控制機(jī)床運(yùn)行。
整個(gè)系統(tǒng)如圖所示，主要由S7-300可編程控制器、大拖板Z軸伺服電機(jī)20、磨架X軸伺服電機(jī)、曲線進(jìn)給U軸伺服電機(jī)14、機(jī)架測(cè)量臂8移動(dòng)X1軸伺服電機(jī)、砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)12、軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)1、檢測(cè)用高精度測(cè)量頭5、X和X1軸位置反饋光柵尺、其它還包括各種溫度傳感器、手控板、手搖盤(pán)等輔助裝置，在840D的PCU里裝有WINDOWSXP操作系統(tǒng)和數(shù)控軟件及一體化的S7-300PLC的CPU，可編程控制器中的通訊模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊D/A、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊A/D和數(shù)字量輸入、輸出模塊I/O裝在標(biāo)準(zhǔn)的S7-300安裝槽板內(nèi)，通過(guò)通訊電纜與840D的PCU模塊相連。測(cè)量臂8裝有測(cè)量桿7和9。
超聲波探傷儀21和超聲波測(cè)量探頭6屬于獨(dú)立系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)僅根據(jù)工藝要求協(xié)助探傷設(shè)備進(jìn)行探傷檢查工作，數(shù)據(jù)處理由探傷設(shè)備自行完成。
改造后的數(shù)控磨床可以按照編寫(xiě)的加工程序自動(dòng)進(jìn)行磨前測(cè)量，數(shù)控加工和磨后測(cè)量及重復(fù)加工功能，也可以用手持控制器進(jìn)行手動(dòng)控制。從而達(dá)到了本實(shí)用新型的目的。
下面簡(jiǎn)述一下本裝置的工作過(guò)程電柜通電后，系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化過(guò)程機(jī)床各個(gè)伺服軸自動(dòng)回零點(diǎn)，測(cè)量進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。操作者上工件后，通過(guò)托瓦調(diào)平按鈕對(duì)軋輥進(jìn)行初調(diào)，然后在機(jī)房操作臺(tái)22上，用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)通過(guò)人機(jī)操作界面選擇磨削曲線和工藝程序，輸入軋輥序列號(hào)和加工者工號(hào)等工藝信息，一切就緒，按(或點(diǎn)擊)開(kāi)始鍵，機(jī)床就可以根據(jù)程序要求自動(dòng)運(yùn)行，一般程序是首先可以進(jìn)行磨前測(cè)量，調(diào)整軋輥安裝精度，確定加工補(bǔ)償數(shù)據(jù)，機(jī)床自動(dòng)進(jìn)入磨削過(guò)程，在磨削過(guò)程中操作者可以根據(jù)工件情況，增減磨削次數(shù)和工藝次數(shù)，磨削完畢，進(jìn)行自動(dòng)超聲波探傷和工件外形檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)用圖形顯示出來(lái)，如果合格自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，各軸退到開(kāi)始位置進(jìn)行工件裝卸，準(zhǔn)備下次加工；若檢查不合格，可以選擇機(jī)床重新進(jìn)入磨削過(guò)程(也可以選擇退出)，磨削完后進(jìn)行檢測(cè)，合格則各軸退到開(kāi)始位置進(jìn)行工件裝卸，準(zhǔn)備下次加工。特殊程序可以對(duì)嚴(yán)重?fù)p傷軋輥進(jìn)行溝槽磨削和探傷檢查，直到消除裂紋再進(jìn)行正常磨削。在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，操作者可以在機(jī)床上通過(guò)機(jī)床顯示屏16觀察程序進(jìn)展?fàn)顩r和使用機(jī)床控制盤(pán)17對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作控制，也可以在操作室通過(guò)機(jī)房操作臺(tái)22上的鼠標(biāo)和鍵盤(pán)對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作控制。
機(jī)床工藝管理人員可以按(或通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊)人機(jī)操作界面上的“編程”按鍵，進(jìn)入曲線編程和工藝編程畫(huà)面，將各種軋輥加工的輥型曲線和加工工藝預(yù)先輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，并可在事后通過(guò)按(或通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊)人機(jī)操作界面上的“軋輥管理”按鍵，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)查看機(jī)床加工軋輥的各種數(shù)據(jù)，并可通過(guò)打印機(jī)打印數(shù)據(jù)和報(bào)表。
權(quán)利要求1.一種帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征是包括機(jī)架測(cè)量臂(8)、溫度及位置傳感器、在線測(cè)量軋輥的各種輥型參數(shù)的測(cè)量裝置、交流伺服進(jìn)給電機(jī)、砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)(12)和機(jī)床數(shù)控柜(23)，其中機(jī)架由頭架(3)、托架(10)和尾座(11)組成，頭架上裝有軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)(1)和輔助起動(dòng)電機(jī)(2)，托架(10)上裝有托住軋輥的托瓦和由變頻器控制下的托瓦位置調(diào)節(jié)和托架自動(dòng)行走的電動(dòng)機(jī)(4)；測(cè)量裝置包括測(cè)量臂(8)和檢測(cè)用的高精度光柵尺，光柵尺包括兩個(gè)測(cè)量頭(5)以及分別裝在測(cè)量臂(8)與磨架(13)和分別裝在磨架(13)與大拖板(19)上的位置反饋光柵尺；交流伺服進(jìn)給電機(jī)包括大拖板(19)Z軸的伺服電機(jī)(20)、曲線進(jìn)給U軸伺服電機(jī)(14)和磨架X軸伺服電機(jī)、機(jī)架測(cè)量臂移動(dòng)的X1軸伺服電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征在于機(jī)床數(shù)控柜(23)裝有西門(mén)子840D數(shù)控裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征在于840D數(shù)控裝置設(shè)有機(jī)床四軸邏輯控制數(shù)控程序，該裝置中的HMI接口輸出人機(jī)操作的顯示界面采用VB語(yǔ)言編寫(xiě)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征在于所述的軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)(1)和砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)(12)，均采用西門(mén)子6RS70全數(shù)字調(diào)速裝置進(jìn)行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征在于交流伺服進(jìn)給電機(jī)均采用西門(mén)子611系列交流伺服控制器進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征在于托瓦采用0.37KW交流電機(jī)進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征在于測(cè)量頭(5)采用MT12W型產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其特征在于測(cè)量臂(8)裝有測(cè)量桿(7)和(9)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是帶測(cè)量功能的軋輥磨床數(shù)控裝置，其包括機(jī)架測(cè)量臂(8)、溫度及位置傳感器、在線測(cè)量軋輥的裝置、交流伺服進(jìn)給電機(jī)、砂輪直流拖動(dòng)電機(jī)(12)和機(jī)床數(shù)控柜(23)，其中機(jī)架由頭架(3)、托架(10)和尾座(11)組成，頭架上裝有軋輥旋轉(zhuǎn)直流拖動(dòng)電機(jī)(1)和輔助起動(dòng)電機(jī)(2)，托架上裝有電動(dòng)機(jī)(4)和托住軋輥的托瓦；測(cè)量裝置包括測(cè)量臂和檢測(cè)用的光柵尺；交流伺服進(jìn)給電機(jī)包括伺服電機(jī)(20)、曲線進(jìn)給U軸伺服電機(jī)(14)和磨架X軸伺服電機(jī)、機(jī)架測(cè)量臂移動(dòng)的X1軸伺服電機(jī)。本實(shí)用新型具備新型全自動(dòng)控制數(shù)控軋輥磨床的功能，而價(jià)格只是其二分之一甚至更低，同時(shí)，可以使老式軋輥磨床實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工。
文檔編號(hào)G05B19/18GK2760619SQ20042005796
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者詹益清, 楊莉 申請(qǐng)人:武漢寶德機(jī)電有限責(zé)任公司