專利名稱：利用非數(shù)控磨床磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削方法，尤其涉及一種利用非數(shù)控磨床(手動(dòng)磨床)磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法。
背景技術(shù)：
隨著熱軋輥型技術(shù)的發(fā)展，變接觸支撐輥輥型技術(shù)的應(yīng)用已形成趨勢。相對于普通的支持輥帶倒角平輥輥型而言，變接觸輥型技術(shù)的核心是在支持輥上磨削特殊的輥型曲線，使得輥系在軋制力的作用下，支持輥和工作輥的輥間接觸長度能夠與所軋帶鋼的寬度相適應(yīng)，消除或減少輥間“有害接觸區(qū)”，提高承載輥縫的橫向剛度，可使CVC軋機(jī)低橫向剛度的承載輥縫變?yōu)楦邫M向剛度的輥縫，增加軋機(jī)對板形干擾因素(包括來料的板形波動(dòng)和軋制力波動(dòng)等)的抵抗能力，抑制板形缺陷的產(chǎn)生，使軋后帶鋼的板形保持穩(wěn)定。同時(shí)，由于“有害接觸區(qū)”的減少，增加了彎輥力的調(diào)控功效，使得軋機(jī)能夠多快好省地消除板形缺陷，提高軋機(jī)的板形控制能力。另外，由于變接觸輥型技術(shù)改變了支持輥與工作輥輥間的接觸狀態(tài)，對改善支持輥軸向不均勻磨損具有積極的作用。由于變接觸輥型采用的是高次曲線，因此此類輥型只能通過先進(jìn)的數(shù)控磨床進(jìn)行磨削。但由于數(shù)控磨床的投資成本較高，是非數(shù)控磨床成本的7倍，目前只有少數(shù)新建熱軋產(chǎn)線具備采用數(shù)控磨床磨削支撐輥輥型的條件，而大部分老式熱軋產(chǎn)線仍然采用手動(dòng)磨床(非數(shù)控磨床)手動(dòng)磨削支撐輥輥型，這就限制了變接觸支撐輥輥型技術(shù)在此類熱軋產(chǎn)線的應(yīng)用。因此如果能夠在非數(shù)控磨床實(shí)現(xiàn)變接觸支撐輥輥型曲線的磨削，就能夠在不增加成本投資的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)變接觸輥型技術(shù)的應(yīng)用。相關(guān)專利檢索情況:經(jīng)檢索，申請專利號(hào)為CN90101798.1，名稱為《軋輥的磨削方法》，是一種改進(jìn)軋輥磨削方式的控制方法，此方法可以在不需要強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)磨削工具的情況下，實(shí)現(xiàn)軋輥的磨削；申請專利號(hào)為CN200710010563.9，名稱為《滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的磨削方法》，是一種滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的磨削方法，它是將直線導(dǎo)軌倒置并通過磁力固定，然后通過安裝在磨床不同位置上的砂輪成型修正，從而實(shí)現(xiàn)對滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的磨削；申請專利號(hào)為CN93104759.5，名稱為《:軋輥孔型外圓磨削法及軋輥孔型磨床》，是一種變斷面環(huán)孔型軋輥的加工方法，它通過軋輥同時(shí)進(jìn)行圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和繞工作臺(tái)中心作角速度為《往復(fù)搖擺，使砂輪完成圓周磨削運(yùn)動(dòng)和不同深度的直線進(jìn)給，從而加工出變斷面環(huán)孔型軋輥。上述專利均未涉及非數(shù)控磨床實(shí)現(xiàn)變接觸支撐輥輥型曲線的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削方法，主要解決無數(shù)控磨床企業(yè)無法在非數(shù)控磨床(手動(dòng)磨床)上實(shí)現(xiàn)近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削問題。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的主要思路是:在保證非數(shù)控磨床凸輪系統(tǒng)精度的情況下，采用多段拋物線逼近高次曲線磨削法，就是將比較復(fù)雜的變接觸輥型曲線用多條拋物線去逼近(拋物線可根據(jù)現(xiàn)場的條件采用二次或者四次的拋物線)，從而實(shí)現(xiàn)近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削，此種磨削工藝比較簡單實(shí)用，且磨削成的近似變接觸輥型曲線也完全能達(dá)到生產(chǎn)精度的要求。根據(jù)變接觸支撐輥輥型曲線特點(diǎn)，并結(jié)合非數(shù)控磨床的實(shí)際能力，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
第一步:針對變接觸輥型曲線圖特征，將曲線分別劃分成3個(gè)區(qū)域，直線段、過渡弧段、底部弧線段；
第二步:利用已經(jīng)設(shè)計(jì)出的變接觸輥型曲線高次曲線方程求出對應(yīng)的X與Y值，分別以拋物線I逼近模擬底部弧線段的曲線(Y值緩慢變化的區(qū)域)，計(jì)算出曲線方程y = K1X2中的K1，進(jìn)而獲得拋物線I的離散點(diǎn)值；再以拋物線2逼近模擬過渡弧段，以同樣方法求出拋物線2的曲線方程y= K2X2 - a，中的K2和a值，進(jìn)而得到拋物線2的離散點(diǎn)值；
第三步:按拋物線I曲線方程磨削整個(gè)輥身；
第四步:利用拋物線I方程與拋物線2方程在交匯處Y值相等，結(jié)合輥身長度值，通過求解方程可求出拋物線I與拋物線2的兩個(gè)交匯點(diǎn)的橫坐標(biāo)X值；
第五步:按拋物線2曲線方程，只磨削從兩個(gè)輥端到拋物線I與拋物線2的交匯點(diǎn)處的兩個(gè)對應(yīng)位置；
第六步:在兩個(gè)輥端各加工對稱倒角；
第七步:按粗糙度要求< 1.6 y m對整個(gè)輥面進(jìn)行光整。本發(fā)明所涉及的主要設(shè)備為具備軋輥基本輥型磨削功能的非數(shù)控磨床，利用人工手動(dòng)控制凸輪在不同位置的進(jìn)級(jí)量，可在輥身不同位置磨削出預(yù)設(shè)定的拋物線曲線。本發(fā)明的有益效果:通過采用多段拋物線逼近磨削法，將比較復(fù)雜的變接觸輥型曲線用多條拋物線去逼近，從而實(shí)現(xiàn)近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削，此種磨削工藝比較簡單實(shí)用，且磨削成的近似變接觸輥型曲線也完全能達(dá)到生產(chǎn)精度的要求。此方法能夠在不增加成本投資的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)變接觸輥型技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明原設(shè)計(jì)的變接觸輥型曲線圖。圖2為原設(shè)計(jì)的變接觸輥型曲線分段圖。圖3為本發(fā)明拋物線曲線模擬圖。圖4為本發(fā)明拋物線曲線分段加工圖。圖5為本發(fā)明磨削后變接觸輥型曲線圖。
具體實(shí)施例方式第一步:針對變接觸輥型曲線圖特征(圖1所示)，按圖2所示將曲線劃分成三個(gè)區(qū)域，區(qū)域I為直線段，直接加工即可，無需模擬；三個(gè)區(qū)域的具體確定方法見第四步到第
丄止
/、少；
第二步:利用已經(jīng)設(shè)計(jì)出的高次曲線方程求出對應(yīng)的X與Y值，X軸的位置在輥面凹形曲線的最底端，原點(diǎn)在輥身的中心線位置，輥身中心線為Y軸。分別以拋物線I逼近模擬底部弧線段的曲線(Y值緩慢變化的區(qū)域)，計(jì)算出曲線方程y = K1X2中的K1，從而獲得拋物線I的離散點(diǎn)值；再以拋物線2逼近模擬過渡弧段，以同樣方法求出拋物線2的曲線方程y=K2X2 - a，中的K2和a值，從而得到拋物線2的離散點(diǎn)值；如圖3所示；
第三步:按拋物線I曲線方程磨削整個(gè)輥身(見圖4加工線一)；
第四步:利用拋物線I方程與拋物線2方程交匯處Y值相等，結(jié)合輥身長度值，通過求解方程可求出拋物線I與拋物線2的兩個(gè)交匯點(diǎn)的橫坐標(biāo)X值；
第五步:按拋物線2曲線方程，只磨削從兩個(gè)輥端到拋物線I與拋物線2的交匯點(diǎn)處的兩個(gè)對應(yīng)位置(見圖4加工線二)；
第六步:在兩個(gè)輥端各加工對稱倒角；
第七步:對整個(gè)輥面進(jìn)行光整，得到圖5變接觸輥型曲線。本發(fā)明采用非數(shù)控磨床，利用人工手動(dòng)控制凸輪在不同位置的進(jìn)級(jí)量，可在輥身不同位置磨削出預(yù)設(shè)定的拋物線曲線。具體以1422mm產(chǎn)線精軋F(tuán)5軋機(jī)支撐輥(輥身長為1450mm)磨削為例:
第一步:針對設(shè)計(jì)好的變接觸輥型曲線(圖1所示) ，
y=l.5368175741E-15 (x+725)6-6.5560637709E-12 (x+725)5+l.1487365578E-08(x+725)4-1.0575214949E-05 (x+725)3+ 5.4090480822E-03 (x+725)2 - 1.4674447247(x+725) + 318.03519999(方程之所以加725是考慮以輥身中心線為Y軸，且與曲線1、2及計(jì)算表格中數(shù)據(jù)對應(yīng))
按圖2所示將曲線分別劃分成3個(gè)區(qū)域；
第二步:從輥身中心點(diǎn)對應(yīng)的X與Y值開始，通過逼近模擬求出拋物線I的曲線方程為y = Q_ 0000494539*x2,從距棍端150mm (根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),邊部通常倒150mm的倒角)的位置對應(yīng)的X與Y值開始，通過逼近模擬拋物線2的曲線方程為y=0.00038*x2 -56.9605，如圖3所示；
(注=K1的求解方法為:取設(shè)計(jì)曲線底部弧線段(Y值緩慢變化的區(qū)域)對應(yīng)的X1、Y1、X2、Y2到X1、Yi值，帶入Y=K1X2的方程，分別求出對應(yīng)的Kn、K12到Kli，再求K11到Kli的平均值即為所求系數(shù)K1=0.0000494539。K2, A2的求解方法為^K1求解方法相似，取設(shè)計(jì)曲線自邊部150mm處開始的兩側(cè)弧線段(Y值變化較快的區(qū)域)對應(yīng)的X1、Yl、X2、Y2到X1、Yi值，分別以兩組數(shù)據(jù)帶入Y=K2X2 -A的方程形成方程組，求出對應(yīng)的K21、K22到K2i及Al、A2到Ai，再分別求K21到K2i及Al到Ai的平均值，即為所求系數(shù)K2=0.00038、A=56.9605)
第三步:以曲線方程為:y = 0.0000494539*x2的拋物線，磨削整個(gè)輥身(見圖4加工線
一);
第四步:利用拋物線I方程與拋物線2方程在交匯處Y值相等，即
0.0000494539*x2=0.00038*x2 -56.9605，結(jié)合輥身長度1450mm，通過求解方程可求出拋物線I與拋物線2的兩個(gè)交匯點(diǎn)分別為距輥端299.38mm處；
第五步:以曲線方程為:y=0.00038*x2 -56.9605的拋物線，分別磨削從兩個(gè)輥端到距輥端299.38mm處的兩個(gè)輥身位置(見圖4加工線二)，各加工線的離散值見表1，從表I的數(shù)據(jù)對比來看，拋物線1、拋物線2的實(shí)際值與設(shè)計(jì)曲線值的擬合度較好。(拋物線I系數(shù)
0.0000494539與拋物線2系數(shù)0.00038和截距56.9605都是由根據(jù)表I利用數(shù)學(xué)方法擬合出的(Kl的)，然后才得到第三列與第四列離散點(diǎn)值，第五列由第三列與第四值合并而得)；第六步:在距兩個(gè)棍端各150mm的位置1.5mm的倒角，形成加工線三；第七步:按粗糙度要求<1.6 對整個(gè)輥面進(jìn)行光整，獲得圖5近似變接觸輥型曲線。采用此方法磨削的近似變接觸輥型支撐輥在F5機(jī)架使用后，很好地達(dá)到了改善機(jī)架出口中間浪的效果，對于軋制薄規(guī)格的花紋板和薄窄規(guī)格的鍍錫基板等原來中間浪較大的帶鋼起到了明顯的改善作用；同時(shí)通過工作輥的磨損情況來看，使用了此支持輥后，工作輥的磨損狀態(tài)較為理想，曲線相對光滑，相對于原平輥型支持輥的情況，有了很大的改善。說明采用此方法磨削的近似變接觸支撐輥輥型曲線滿足用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的要求。表1:各加工線的離散值(半徑值)
權(quán)利要求
1.一種利用非數(shù)控磨床磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法，其特征是包括以下步驟: 第一步:針對已設(shè)計(jì)好的變接觸輥型曲線，將曲線劃分為3個(gè)區(qū)域，直線段、過渡弧段、底部弧線段； 第二步:分別以拋物線I逼近模擬底部弧線段的曲線，拋物線2逼近模擬出過渡弧段的曲線； 第三步:按拋物線I曲線方程磨削整個(gè)輥身； 第四步:利用拋物線I方程與拋物線2方程在交匯處Y值相等，結(jié)合輥身長度值，通過求解方程可求出拋物線I與拋物線2的兩個(gè)交匯點(diǎn)的橫坐標(biāo)X值； 第五步:按拋物線2曲線方程，只磨削從兩個(gè)輥端到拋物線I與拋物線2的交匯點(diǎn)處的兩個(gè)對應(yīng)位置； 第六步:在兩個(gè)輥端各加工對稱倒角； 第七步:對整個(gè)輥面進(jìn)行光整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非數(shù)控磨床磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法，其特征是拋物線I的曲線方程y = K1X2,拋物線2的曲線方程y= K2X2 _a，X軸的位置在輥面凹形曲線的最底端，原點(diǎn)在棍身的中心線位置，Y軸為棍身中心線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非數(shù)控磨床磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法，其特征是第六步所述的倒角為150mmX 1.5mm的倒角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非數(shù)控磨床磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法，其特征是第七步光整要求為粗糙度要求< 1.6 y m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削方法，尤其涉及一種利用非數(shù)控磨床磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法。主要解決無數(shù)控磨床企業(yè)無法在非數(shù)控磨床上實(shí)現(xiàn)近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削問題。本發(fā)明的技術(shù)方案為在保證非數(shù)控磨床凸輪系統(tǒng)精度的情況下，采用多段拋物線逼近高次曲線磨削法，就是將比較復(fù)雜的變接觸輥型曲線用多條拋物線去逼近(拋物線可根據(jù)現(xiàn)場的條件采用二次或者四次的拋物線)，從而實(shí)現(xiàn)近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削，此種磨削工藝比較簡單實(shí)用，且磨削成的近似變接觸輥型曲線也完全能達(dá)到生產(chǎn)精度的要求。
文檔編號(hào)B24B5/37GK103111920SQ20111036283
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者夏小明, 方少華, 卞皓, 馮桂紅 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司