邱碧濤，鄭漢誠(chéng)，萬(wàn)險(xiǎn)峰，李恒山，陳 剛

（武鋼研究院，湖北 武漢 430080）

隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，以往大批量單一品種的生產(chǎn)模式已經(jīng)越來(lái)越不滿足市場(chǎng)的需要了，為此很多鋼鐵企業(yè)都配備了自己的研發(fā)中心，并為其購(gòu)置了各種試驗(yàn)用熱軋機(jī)、冷軋機(jī)，對(duì)軋輥的要求越來(lái)越趨于尺寸小型化、輥面多樣化和結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。某鋼鐵研發(fā)中心為了適應(yīng)各種不同軋機(jī)軋輥研磨的需要，與大型軋輥磨床企業(yè)合作開(kāi)發(fā)出了一種多功能復(fù)合軋輥磨床，其不僅可以研磨普通軋輥，而且還具備曲面軋輥的研磨能力，實(shí)現(xiàn)了低成本多功能的目的，是一種新型小型復(fù)合多功能磨床。

1 MK1350 /2000 磨床結(jié)構(gòu)特征

1.1 機(jī)床主要結(jié)構(gòu)部件

床身采用高強(qiáng)度低應(yīng)力的孕育鑄鐵，并經(jīng)合理的時(shí)效處理，其導(dǎo)軌及其它接觸面均采用手工刮研工藝，床身兩側(cè)裝有防護(hù)罩。

頭架采用交流電機(jī)拖動(dòng)，通過(guò)減速降速傳動(dòng)，由交流變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工件撥盤(pán)的無(wú)級(jí)驅(qū)動(dòng)，頂尖為莫氏﹟6硬質(zhì)合金固定頂尖，尾架頂尖套筒進(jìn)出通過(guò)手搖手輪控制，頂尖為莫氏﹟6硬質(zhì)合金固定頂尖。

砂輪主軸由交流電機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，砂輪主軸采用動(dòng)靜壓軸承支撐，進(jìn)油壓力穩(wěn)定，配有可靠的壓力保護(hù)裝置，保證了砂輪主軸的高精度、高剛度、高負(fù)荷、高可靠性的要求。砂輪架橫向進(jìn)給由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌為平—V導(dǎo)軌，靜壓潤(rùn)滑[2]。

測(cè)量系統(tǒng)采用Marposs自動(dòng)對(duì)刀裝置及外圓直徑測(cè)量裝置，為接觸式檢測(cè)形式。冷卻系統(tǒng)采用大流量、高壓冷卻系統(tǒng)，配置一套紙質(zhì)過(guò)濾裝置的冷卻液箱。

（1）曲線研磨機(jī)構(gòu)

新的軋輥磨床同時(shí)配備微量進(jìn)給方式，保證了實(shí)現(xiàn)中凸中凹的簡(jiǎn)單二次曲線軋輥的磨削，其原理如圖1所示。

斜楔微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)斜楔作直線運(yùn)動(dòng),斜楔斜度為1：200，斜楔和磨架之間有碟形彈簧，強(qiáng)力預(yù)緊，保證微量進(jìn)給時(shí)磨架有充分的消隙預(yù)緊力，從而使微量進(jìn)給平衡無(wú)爬行。進(jìn)刀由X軸完成，數(shù)控磨曲線輥面由U軸和Z軸聯(lián)動(dòng)完成。

圖1 曲線研磨原理圖

（2）安全防護(hù)

機(jī)床采用全封閉形式安全防護(hù)罩。其中，防護(hù)罩的上部及后部為活動(dòng)式門(mén)，便于裝卸工件及機(jī)床調(diào)整，工作臺(tái)兩端床身導(dǎo)軌配有可伸縮式防護(hù)罩。機(jī)床同時(shí)具有機(jī)械、電氣、液壓等可靠的安全聯(lián)鎖保護(hù)功能。

機(jī)床還具有緊急斷電保護(hù)功能。機(jī)床的液壓油缸和砂輪主軸共用一套供油系統(tǒng)，機(jī)床正常工作時(shí)，油缸在壓力油作用下始終把活塞回縮，從而使磨頭上的杠桿一直壓在滾珠絲桿螺母上，當(dāng)突然斷電時(shí)，電磁閥切斷供油方向，使得蓄能器與油缸和磨頭潤(rùn)滑油路接通，一方面蓄能器繼續(xù)為砂輪主軸軸承供油，另一方面壓力油把液壓油缸活塞頂起，活塞帶動(dòng)磨頭上的杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度，使得砂輪從磨削區(qū)推出，起到斷電保護(hù)的作用。

MK1350/2000數(shù)控磨床是專為鋼鐵行業(yè)研發(fā)中心開(kāi)發(fā)的自動(dòng)數(shù)控專用復(fù)合磨床，機(jī)床在數(shù)控磨床的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)控微量進(jìn)給裝置，可實(shí)現(xiàn)曲線輥面磨削，實(shí)現(xiàn)對(duì)小型冷軋機(jī)、熱軋機(jī)等軋輥的磨削修復(fù)等研究工作。

MK1350/2000數(shù)控磨床為砂輪架移動(dòng)式小型數(shù)控軋輥磨床，數(shù)控系統(tǒng)采用西門(mén)子810D數(shù)控系，徑向切入(X軸)和軸向往復(fù)(Z軸)以及數(shù)控微量進(jìn)給(U軸)由西門(mén)子伺服系統(tǒng)控制。機(jī)床配有主動(dòng)測(cè)量裝置，可對(duì)工件外徑尺寸實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，機(jī)床頭架采用變頻電機(jī)帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪采用交流電機(jī)，砂輪架主軸系統(tǒng)采用動(dòng)靜壓軸承，并配有帶溫控主軸潤(rùn)滑裝置。機(jī)床采用整體式床身，工作臺(tái)移動(dòng)布局。工件在機(jī)床上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂輪架作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，操作位置在砂輪架的正前方[1，3～5]。

1.2 電氣控制部分

本機(jī)床的控制是基于810D數(shù)控系統(tǒng)的NC和PLC控制。NC控制各數(shù)控軸的運(yùn)動(dòng)，PLC控制機(jī)床的邏輯動(dòng)作，通過(guò)上位機(jī)來(lái)顯示和控制NC和PLC的動(dòng)作。機(jī)床配置了10.4寸LCD彩顯和RS232接口，機(jī)床帶有自動(dòng)補(bǔ)償、連鎖安全保護(hù)、故障報(bào)警、故障自動(dòng)診斷等功能，并能儲(chǔ)存或輸出每個(gè)工件磨削終了時(shí)的數(shù)據(jù)。操作面板上有選擇開(kāi)關(guān)，各數(shù)控軸均可手動(dòng)，同時(shí)還配備了電子手輪[6]。

2 磨削工藝優(yōu)化

2.1 肩部磨削

針對(duì)軋輥在軋制后中間磨損大，兩端磨損小的特點(diǎn)，采用先分別磨削兩端，待磨平后再貫穿磨削整個(gè)輥面的磨削方法。在磨削過(guò)程中采用電流控制（控制進(jìn)給、控制換向裝置），當(dāng)磨削電流減小到低于設(shè)定值后，控制電流立即發(fā)出進(jìn)給和換向指令，隨著磨削的不斷進(jìn)行，Z軸的換向點(diǎn)逐漸向軋輥中間靠近，一旦Z軸換向點(diǎn)接近軋輥中央處時(shí)，X軸退回，砂輪從軋輥尾架端重新趨近工件，并從尾架端向軋輥中部執(zhí)行適應(yīng)磨削，當(dāng)適應(yīng)磨削從尾部逐漸執(zhí)行到中央時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入全輥面磨削。

2.2 中部磨削

針對(duì)部分軋輥中間大、兩端小的特點(diǎn)，采用先開(kāi)始磨削中間的自動(dòng)磨削方法。在磨削過(guò)程中，同樣采用電流控制，當(dāng)電流低于設(shè)定值后，控制系統(tǒng)立即發(fā)出進(jìn)給和換向指令。隨著磨削的不斷進(jìn)行，Z軸的換向點(diǎn)逐漸向軋輥兩端靠近，當(dāng)適應(yīng)磨削逐漸執(zhí)行到從頭架端到尾架端時(shí)，系統(tǒng)再轉(zhuǎn)入全輥面磨削。

2.3 變速磨削

由于砂輪存在某種缺陷，加工時(shí)會(huì)存在不同程度的“刀花”印跡，為了最大限度的避免這種情況，系統(tǒng)可以周期性的改變工件轉(zhuǎn)速，使其在磨削過(guò)程中有意地打亂在磨削面上產(chǎn)生的有規(guī)律的“刀花”條紋，盡快滿足科研生產(chǎn)中精密磨削的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

軋輥磨床是軋輥研磨的常用設(shè)備，但目前復(fù)合型的軋輥磨床一般體積都比較大，針對(duì)科研項(xiàng)目研究的小型軋輥復(fù)合磨床市場(chǎng)上沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)品，新研制了一種小型復(fù)合數(shù)控軋輥磨床，滿足了用戶對(duì)小型軋輥曲線研磨和直線研磨的需求，精度也達(dá)到了科研生產(chǎn)的要求，同時(shí)大大節(jié)省了投資成本。

通過(guò)對(duì)小型軋輥數(shù)控磨床的研發(fā)，了解和掌握了國(guó)內(nèi)外小型軋輥磨床的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，為今后產(chǎn)品的升級(jí)開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為科研生產(chǎn)和軋輥表面狀態(tài)的研究提供了有力的保障。小型復(fù)合軋輥磨床的開(kāi)發(fā)，在科研機(jī)構(gòu)有著廣闊的應(yīng)用前景。

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