利用非数控磨床磨削近似变接触支撑辊辊型曲线的方法转让专利
申请号 : CN201110362837.7
文献号 : CN103111920B
文献日 : 2015-03-18
发明人 : 夏小明 , 方少华 , 卞皓 , 冯桂红
申请人 : 上海梅山钢铁股份有限公司
摘要 :
本发明涉及一种近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削方法，尤其涉及一种利用非数控磨床磨削近似变接触支撑辊辊型曲线的方法。主要解决无数控磨床企业无法在非数控磨床上实现近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削问题。本发明的技术方案为在保证非数控磨床凸轮系统精度的情况下，采用多段抛物线逼近高次曲线磨削法，就是将比较复杂的变接触辊型曲线用多条抛物线去逼近（抛物线可根据现场的条件采用二次或者四次的抛物线），从而实现近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削，此种磨削工艺比较简单实用，且磨削成的近似变接触辊型曲线也完全能达到生产精度的要求。
权利要求 :
1.一种利用非数控磨床磨削近似变接触支撑辊辊型曲线的方法，其特征是包括以下步骤：第一步：针对已设计好的变接触辊型曲线，将曲线划分为3个区域，直线段、过渡弧段、底部弧线段；
第二步：分别以抛物线1逼近模拟底部弧线段的曲线，抛物线2逼近模拟出过渡弧段的
2 2
曲线；抛物线1的曲线方程y＝K1x，抛物线2的曲线方程y= K2x –a，X轴的位置在辊面凹形曲线的最底端，原点在辊身的中心线位置，Y轴为辊身中心线；
第三步：按抛物线1曲线方程磨削整个辊身；
第四步：利用抛物线1方程与抛物线2方程在交汇处Y值相等，结合辊身长度值，通过求解方程可求出抛物线1与抛物线2的两个交汇点的横坐标X值；
第五步：按抛物线2曲线方程，分别磨削从左辊端到左侧抛物线1与抛物线2的交汇点处的辊身位置，和从右辊端到右侧抛物线1与抛物线2的交汇点处的辊身位置；
第六步：在两个辊端各加工对称倒角；
第七步：对整个辊面进行光整。
2.根据权利要求1所述的利用非数控磨床磨削近似变接触支撑辊辊型曲线的方法，其特征是第六步所述的倒角为150mm×1.5mm的倒角。
3.根据权利要求1所述的利用非数控磨床磨削近似变接触支撑辊辊型曲线的方法，其特征是第七步光整要求为粗糙度要求≤1.6μm。
说明书 :
利用非数控磨床磨削近似变接触支撑辊辊型曲线的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削方法，尤其涉及一种利用非数控磨床（手动磨床）磨削近似变接触支撑辊辊型曲线的方法。
背景技术
[0002] 随着热轧辊型技术的发展，变接触支撑辊辊型技术的应用已形成趋势。相对于普通的支持辊带倒角平辊辊型而言，变接触辊型技术的核心是在支持辊上磨削特殊的辊型曲线，使得辊系在轧制力的作用下，支持辊和工作辊的辊间接触长度能够与所轧带钢的宽度相适应，消除或减少辊间“有害接触区”，提高承载辊缝的横向刚度，可使CVC轧机低横向刚度的承载辊缝变为高横向刚度的辊缝，增加轧机对板形干扰因素（包括来料的板形波动和轧制力波动等）的抵抗能力，抑制板形缺陷的产生，使轧后带钢的板形保持稳定。同时，由于“有害接触区”的减少，增加了弯辊力的调控功效，使得轧机能够多快好省地消除板形缺陷，提高轧机的板形控制能力。另外，由于变接触辊型技术改变了支持辊与工作辊辊间的接触状态，对改善支持辊轴向不均匀磨损具有积极的作用。
[0003] 由于变接触辊型采用的是高次曲线，因此此类辊型只能通过先进的数控磨床进行磨削。但由于数控磨床的投资成本较高，是非数控磨床成本的7倍，目前只有少数新建热轧产线具备采用数控磨床磨削支撑辊辊型的条件，而大部分老式热轧产线仍然采用手动磨床（非数控磨床）手动磨削支撑辊辊型，这就限制了变接触支撑辊辊型技术在此类热轧产线的应用。因此如果能够在非数控磨床实现变接触支撑辊辊型曲线的磨削，就能够在不增加成本投资的基础上实现变接触辊型技术的应用。
[0004] 相关专利检索情况：经检索，申请专利号为CN90101798.1，名称为《轧辊的磨削方法》，是一种改进轧辊磨削方式的控制方法，此方法可以在不需要强制驱动磨削工具的情况下，实现轧辊的磨削；申请专利号为CN200710010563.9，名称为《滚动直线导轨的磨削方法》，是一种滚动直线导轨的磨削方法，它是将直线导轨倒置并通过磁力固定，然后通过安装在磨床不同位置上的砂轮成型修正，从而实现对滚动直线导轨的磨削；申请专利号为CN93104759.5，名称为《:轧辊孔型外圆磨削法及轧辊孔型磨床》，是一种变断面环孔型轧辊的加工方法，它通过轧辊同时进行圆周进给运动和绕工作台中心作角速度为ω往复摇摆，使砂轮完成圆周磨削运动和不同深度的直线进给，从而加工出变断面环孔型轧辊。上述专利均未涉及非数控磨床实现变接触支撑辊辊型曲线的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削方法，主要解决无数控磨床企业无法在非数控磨床（手动磨床）上实现近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削问题。
[0006] 为达到以上目的，本发明的主要思路是：在保证非数控磨床凸轮系统精度的情况下，采用多段抛物线逼近高次曲线磨削法，就是将比较复杂的变接触辊型曲线用多条抛物线去逼近（抛物线可根据现场的条件采用二次或者四次的抛物线），从而实现近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削，此种磨削工艺比较简单实用，且磨削成的近似变接触辊型曲线也完全能达到生产精度的要求。
[0007] 根据变接触支撑辊辊型曲线特点，并结合非数控磨床的实际能力，本发明的具体技术方案如下：
[0008] 第一步：针对变接触辊型曲线图特征，将曲线分别划分成3个区域，直线段、过渡弧段、底部弧线段；
[0009] 第二步：利用已经设计出的变接触辊型曲线高次曲线方程求出对应的X与Y值，分2
别以抛物线1逼近模拟底部弧线段的曲线（Y值缓慢变化的区域），计算出曲线方程y＝K1x中的K1，进而获得抛物线1的离散点值；再以抛物线2逼近模拟过渡弧段，以同样方法求出
2
抛物线2的曲线方程y= K2x –a，中的K2和a值，进而得到抛物线2的离散点值；
别以抛物线1逼近模拟底部弧线段的曲线（Y值缓慢变化的区域），计算出曲线方程y＝K1x中的K1，进而获得抛物线1的离散点值；再以抛物线2逼近模拟过渡弧段，以同样方法求出
2
抛物线2的曲线方程y= K2x –a，中的K2和a值，进而得到抛物线2的离散点值；
[0010] 第三步：按抛物线1曲线方程磨削整个辊身；
[0011] 第四步：利用抛物线1方程与抛物线2方程在交汇处Y值相等，结合辊身长度值，通过求解方程可求出抛物线1与抛物线2的两个交汇点的横坐标X值；
[0012] 第五步：按抛物线2曲线方程，分别磨削从左辊端到左侧抛物线1与抛物线2的交汇点处的辊身位置，和从右辊端到右侧抛物线1与抛物线2的交汇点处的辊身位置；
[0013] 第六步：在两个辊端各加工对称倒角；
[0014] 第七步：按粗糙度要求≤1.6μm对整个辊面进行光整。
[0015] 本发明所涉及的主要设备为具备轧辊基本辊型磨削功能的非数控磨床，利用人工手动控制凸轮在不同位置的进级量，可在辊身不同位置磨削出预设定的抛物线曲线。
[0016] 本发明的有益效果：通过采用多段抛物线逼近磨削法，将比较复杂的变接触辊型曲线用多条抛物线去逼近，从而实现近似变接触支撑辊辊型曲线的磨削，此种磨削工艺比较简单实用，且磨削成的近似变接触辊型曲线也完全能达到生产精度的要求。此方法能够在不增加成本投资的基础上实现变接触辊型技术的实际应用。
附图说明
[0017] 图1为本发明原设计的变接触辊型曲线图。
[0018] 图2为原设计的变接触辊型曲线分段图。
[0019] 图3为本发明抛物线曲线模拟图。
[0020] 图4为本发明抛物线曲线分段加工图。
[0021] 图5为本发明磨削后变接触辊型曲线图。
具体实施方式
[0022] 第一步：针对变接触辊型曲线图特征(图1所示)，按图2所示将曲线划分成三个区域，区域1为直线段，直接加工即可，无需模拟；三个区域的具体确定方法见第四步到第六步；
[0023] 第二步：利用已经设计出的高次曲线方程求出对应的X与Y值，X轴的位置在辊面凹形曲线的最底端，原点在辊身的中心线位置，辊身中心线为Y轴。分别以抛物线1逼近模2
拟底部弧线段的曲线（Y值缓慢变化的区域），计算出曲线方程y＝K1x 中的K1，从而获得抛物线1的离散点值；再以抛物线2逼近模拟过渡弧段，以同样方法求出抛物线2的曲线方程
2
y= K2x –a，中的K2和a值，从而得到抛物线2的离散点值；如图3所示；
拟底部弧线段的曲线（Y值缓慢变化的区域），计算出曲线方程y＝K1x 中的K1，从而获得抛物线1的离散点值；再以抛物线2逼近模拟过渡弧段，以同样方法求出抛物线2的曲线方程
2
y= K2x –a，中的K2和a值，从而得到抛物线2的离散点值；如图3所示；
[0024] 第三步：按抛物线1曲线方程磨削整个辊身（见图4加工线一）；
[0025] 第四步：利用抛物线1方程与抛物线2方程交汇处Y值相等，结合辊身长度值，通过求解方程可求出抛物线1与抛物线2的两个交汇点的横坐标X值；
[0026] 第五步：按抛物线2曲线方程，只磨削从两个辊端到抛物线1与抛物线2的交汇点处的两个对应位置（见图4加工线二）；
[0027] 第六步：在两个辊端各加工对称倒角；
[0028] 第七步：对整个辊面进行光整，得到图5变接触辊型曲线。
[0029] 本发明采用非数控磨床，利用人工手动控制凸轮在不同位置的进级量，可在辊身不同位置磨削出预设定的抛物线曲线。
[0030] 具体以1422mm产线精轧F5轧机支撑辊（辊身长为1450mm）磨削为例：
[0031] 第一步：针对设计好的变接触辊型曲线(图1所示)，
[0032] y=1.5368175741E-15（x+725）6-6.5560637709E-12（x+725）5+1.1487365578E-084 3 2
（x+725）-1.0575214949E-05（x+725）+ 5.4090480822E-03（x+725） -1.4674447247（x+725） + 318.03519999（方程之所以加725是考虑以辊身中心线为Y轴，且与曲线1、2及计算表格中数据对应）
（x+725）-1.0575214949E-05（x+725）+ 5.4090480822E-03（x+725） -1.4674447247（x+725） + 318.03519999（方程之所以加725是考虑以辊身中心线为Y轴，且与曲线1、2及计算表格中数据对应）
[0033] 按图2所示将曲线分别划分成3个区域；
[0034] 第二步：从辊身中心点对应的X与Y 值开始，通过逼近模拟求出抛物线1的曲线2
方程为y＝0.0000494539*x，从距辊端150mm（根据生产经验，边部通常倒150mm的倒角）的
2
位置对应的X与Y 值开始，通过逼近模拟抛物线2的曲线方程为y=0.00038*x -56.9605，如图3所示；
方程为y＝0.0000494539*x，从距辊端150mm（根据生产经验，边部通常倒150mm的倒角）的
2
位置对应的X与Y 值开始，通过逼近模拟抛物线2的曲线方程为y=0.00038*x -56.9605，如图3所示；
[0035] （注：K1的求解方法为：取设计曲线底部弧线段（Y值缓慢变化的区域）对应的X1、2
Y1、X2、Y2到Xi、Yi 值，带入Y=K1X 的方程，分别求出对应的K11、K12到K1i，再求K11到K1i的平均值即为所求系数K1=0.0000494539。
Y1、X2、Y2到Xi、Yi 值，带入Y=K1X 的方程，分别求出对应的K11、K12到K1i，再求K11到K1i的平均值即为所求系数K1=0.0000494539。
[0036] K2、A2的求解方法为：与K1求解方法相似，取设计曲线自边部150mm处开始的两侧弧线段（Y值变化较快的区域）对应的X1、Y1、X2、Y2到Xi、Yi值，分别以两组数据带入2
Y=K2X -A的方程形成方程组，求出对应的K21、K22到K2i及A1、A2到Ai，再分别求K21到K2i及A1到Ai的平均值,即为所求系数K2=0.00038、A=56.9605）
Y=K2X -A的方程形成方程组，求出对应的K21、K22到K2i及A1、A2到Ai，再分别求K21到K2i及A1到Ai的平均值,即为所求系数K2=0.00038、A=56.9605）
[0037] 第三步：以曲线方程为：y＝0.0000494539*x2的抛物线，磨削整个辊身（见图4加工线一）；
[0038] 第四步：利用抛物线1方程与抛物线2方程在交汇处Y值相等，即0.0000494539*x2=0.00038*x2 -56.9605，结合辊身长度1450mm，通过求解方程可求出抛物线1与抛物线2的两个交汇点分别为距辊端299.38mm处；
[0039] 第五步：以曲线方程为：y=0.00038*x2 -56.9605的抛物线，分别磨削从两个辊端到距辊端299.38mm处的两个辊身位置（见图4加工线二），各加工线的离散值见表1，从表1的数据对比来看，抛物线1、抛物线2的实际值与设计曲线值的拟合度较好。（抛物线1系数0.0000494539与抛物线2系数0.00038和截距56.9605都是由根据表1利用数学方法拟合出的（K1的），然后才得到第三列与第四列离散点值，第五列由第三列与第四值合并而得）；
[0040] 第六步：在距两个辊端各150mm的位置1.5mm的倒角，形成加工线三；
[0041] 第七步：按粗糙度要求≤1.6μm对整个辊面进行光整，获得图5近似变接触辊型曲线。
[0042] 采用此方法磨削的近似变接触辊型支撑辊在F5机架使用后，很好地达到了改善机架出口中间浪的效果，对于轧制薄规格的花纹板和薄窄规格的镀锡基板等原来中间浪较大的带钢起到了明显的改善作用；同时通过工作辊的磨损情况来看，使用了此支持辊后，工作辊的磨损状态较为理想，曲线相对光滑，相对于原平辊型支持辊的情况，有了很大的改善。说明采用此方法磨削的近似变接触支撑辊辊型曲线满足用于实际工业生产的要求。
[0043] 表1：各加工线的离散值（半径值）
[0044]
[0045]-361 5 6 6
-351 5 6 6
-341 4 6 6
-331 4 5 5
-321 3 5 5
-311 3 5 5
-301 3 4 4
-291 2 4 4
-281 2 4 4
-271 2 4 4
-261 2 3 3
-251 2 3 3
-241 2 3 3
-231 1 3 3
-221 1 2 2
-211 1 2 2
-201 1 2 2
-191 1 2 2
-181 1 2 2
-171 1 1 1
-161 1 1 1
-151 1 1 1
-141 1 1 1
-131 0 1 1
-121 0 1 1
-111 0 1 1
-101 0 1 1
-91 0 0 0
-81 0 0 0
-71 0 0 0
-61 0 0 0
-51 0 0 0
-41 0 0 0
-31 0 0 0
-21 0 0 0
-11 0 0 0
0 0 0 0
11 0 0 0
21 0 0 0
31 0 0 0
41 0 0 0
51 0 0 0
61 0 0 0
71 0 0 0
81 0 0 0
91 0 0 0
101 0 1 1
111 0 1 1
121 0 1 1
131 0 1 1
141 1 1 1
151 1 1 1
161 1 1 1
171 1 1 1
181 1 2 2
191 1 2 2
201 1 2 2
211 1 2 2
221 1 2 2
231 1 3 3
241 2 3 3
251 2 3 3
261 2 3 3
271 2 4 4
281 2 4 4
291 2 4 4
301 3 4 4
311 3 5 5
321 3 5 5
331 4 5 5
341 4 6 6
351 5 6 6
361 5 6 6
371 6 7 7
381 7 7 7
391 8 8 8
401 9 8 8
411 10 8 8
421 12 10 10
431 13 14 14
441 15 17 17
451 17 20 20
461 19 24 24
471 22 27 27
481 24 31 31
491 27 35 35
501 31 38 38
511 35 42 42
521 39 46 46
531 44 50 50
541 49 54 54
551 55 58 58
561 61 63 63
571 68 67 67
581 76 76
591 84 160
601 94 260
611 104 360
621 115 460
631 127 560
641 140 660
651 154 760
661 169 860
671 185 960
681 203 1060
691 222 1160
701 243 1260
711 266 1360
721 291 1460
725 318 1500
-351 5 6 6
-341 4 6 6
-331 4 5 5
-321 3 5 5
-311 3 5 5
-301 3 4 4
-291 2 4 4
-281 2 4 4
-271 2 4 4
-261 2 3 3
-251 2 3 3
-241 2 3 3
-231 1 3 3
-221 1 2 2
-211 1 2 2
-201 1 2 2
-191 1 2 2
-181 1 2 2
-171 1 1 1
-161 1 1 1
-151 1 1 1
-141 1 1 1
-131 0 1 1
-121 0 1 1
-111 0 1 1
-101 0 1 1
-91 0 0 0
-81 0 0 0
-71 0 0 0
-61 0 0 0
-51 0 0 0
-41 0 0 0
-31 0 0 0
-21 0 0 0
-11 0 0 0
0 0 0 0
11 0 0 0
21 0 0 0
31 0 0 0
41 0 0 0
51 0 0 0
61 0 0 0
71 0 0 0
81 0 0 0
91 0 0 0
101 0 1 1
111 0 1 1
121 0 1 1
131 0 1 1
141 1 1 1
151 1 1 1
161 1 1 1
171 1 1 1
181 1 2 2
191 1 2 2
201 1 2 2
211 1 2 2
221 1 2 2
231 1 3 3
241 2 3 3
251 2 3 3
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271 2 4 4
281 2 4 4
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301 3 4 4
311 3 5 5
321 3 5 5
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341 4 6 6
351 5 6 6
361 5 6 6
371 6 7 7
381 7 7 7
391 8 8 8
401 9 8 8
411 10 8 8
421 12 10 10
431 13 14 14
441 15 17 17
451 17 20 20
461 19 24 24
471 22 27 27
481 24 31 31
491 27 35 35
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511 35 42 42
521 39 46 46
531 44 50 50
541 49 54 54
551 55 58 58
561 61 63 63
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581 76 76
591 84 160
601 94 260
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