胡學(xué)雄 唐根新 陳慧海

(寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司，上海200941)

403型、425型等Pomini數(shù)控軋輥磨床，適用于磨削冶金工業(yè)中軋機(jī)工作輥、支撐輥、卷取輥和平整輥等。

403型、425型 Pomini軋輥磨床是1臺(tái)高性能CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)磨床，是為不同輥型、高硬度的粗軋和精軋軋輥而設(shè)計(jì)的，可磨削帶軸承座或不帶軸承座的軋輥。該磨床床身由3個(gè)獨(dú)立的機(jī)械部分組成:砂輪架床身、工件床身、測(cè)量臂床身。1個(gè)自動(dòng)磨削循環(huán)包括磨削某一特定軋輥必需的所有操作變量。這些變量是:軋輥的轉(zhuǎn)速、砂輪的線速度(m/s)和縱向走刀運(yùn)動(dòng)的速度以及進(jìn)刀量等等。磨床各CNC軸、伺服系統(tǒng)和主軸根據(jù)參數(shù)執(zhí)行自動(dòng)磨削和測(cè)量軋輥。其中獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)是Pomini磨床有別于其他軋輥磨床的一項(xiàng)專有技術(shù)，明顯提升了該產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本文對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹。

1 Pomini軋輥磨床獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)介紹

軋輥磨床為外圓磨床的一種，為保證軋輥磨削精度配置在線測(cè)量系統(tǒng)已得到業(yè)界的一致認(rèn)同。根據(jù)軋輥磨床測(cè)量設(shè)備的配備不同，一般可把國(guó)內(nèi)外制造的帶測(cè)量系統(tǒng)的軋輥磨床劃分為兩種:一種是測(cè)量裝置與砂輪刀架為1個(gè)整體的磨床——測(cè)量裝置安裝在砂輪架上，與砂輪架一起運(yùn)動(dòng)，它的位置取決于砂輪架的位置;另一種是獨(dú)立測(cè)量裝置的磨床——測(cè)量裝置與砂輪架分開，單獨(dú)沿軋輥運(yùn)動(dòng)。

Pomini獨(dú)立測(cè)量裝置的磨床還可進(jìn)一步劃分為:①測(cè)量裝置安裝在磨床工件床身上，借用工件床身獨(dú)立縱向運(yùn)動(dòng)(如寶鋼五冷軋Pomini精軋磨床408型);②測(cè)量裝置安裝在獨(dú)立床身上，自身縱向運(yùn)動(dòng)，可以避免磨削振動(dòng)，高精度地測(cè)量軋輥(如寶鋼1880熱軋Pomini磨床403型)。測(cè)量裝置在前面，還可以避免磨屑的污染和乳化液的噴射，這樣測(cè)量裝置可以長(zhǎng)期保持清潔，降低了維護(hù)需求。但造價(jià)相對(duì)較高。下面主要介紹這種結(jié)構(gòu)的測(cè)量系統(tǒng)。

1.1 獨(dú)立床身測(cè)量裝置的主要部件

獨(dú)立床身測(cè)量裝置主要部件如圖1和圖2所示，為滑鞍、臂梁提供支撐的床身;為臂梁運(yùn)動(dòng)提供支撐的滑鞍;臂梁;驅(qū)動(dòng)臂梁縱向運(yùn)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī);轉(zhuǎn)動(dòng)臂梁的減速電動(dòng)機(jī);預(yù)加載的滾珠絲桿;提供2個(gè)測(cè)量腳同步相向運(yùn)動(dòng)的交流伺服電動(dòng)機(jī);通過十字扭力彈簧感應(yīng)測(cè)量腳微量位移變化的位置傳感器;安裝在測(cè)量腳末端的2個(gè)保護(hù)限位;安裝在測(cè)量腳前端用于接觸軋輥的高硬度探頭。

1.2 測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理

通過齒輪齒條傳動(dòng)滑鞍使測(cè)量裝置沿著軋輥軸向移動(dòng)。臂梁內(nèi)有2根滾珠絲桿，由2臺(tái)交流伺服電動(dòng)機(jī)同步驅(qū)動(dòng)上下測(cè)量腳相向運(yùn)動(dòng)，直至接觸軋輥。測(cè)量腳用十字扭力彈簧為支點(diǎn)的杠桿原理傳遞軋輥測(cè)量數(shù)據(jù)給光柵位置傳感器，進(jìn)而通過數(shù)控系統(tǒng)演算獲得測(cè)量結(jié)果。例如:通過上下測(cè)量腳內(nèi)線性光柵(E軸和Q軸)的位置來獲得軋輥的直徑。驅(qū)動(dòng)測(cè)量腳接觸輥面，2個(gè)光柵的位置分別是0，然后進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)2個(gè)光柵的位置和是4.5時(shí)，C軸停下來，讀出它的位置。把滾珠絲桿移動(dòng)量(C軸)的位置值加到2個(gè)光柵的信號(hào)均值上就是軋輥的直徑。在CNC的“CYCLE DISPLAY”畫面上顯示計(jì)算出的軋輥直徑。公式為:軋輥直徑=C軸的位置+上測(cè)量臂的偏移量+下測(cè)量臂的偏移量。為了不和工件床身上工裝附件碰撞，測(cè)量臂可以圍繞平行于滾珠絲桿的軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°。當(dāng)裝、卸工件或不用它的任何時(shí)候，可以自動(dòng)進(jìn)入?？课恢?。

通過軋輥磨削程序的選擇或機(jī)旁操作按鈕的確認(rèn)，獨(dú)立測(cè)量裝置能進(jìn)行如下操作:①測(cè)量軋輥的直徑;②測(cè)量軋輥的輥型(錐度等);③測(cè)量軋輥的偏心度和圓度。

1.3 測(cè)量臂系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)由于Pomini磨床測(cè)量裝置可以單獨(dú)縱向運(yùn)動(dòng)，不依賴砂輪架可單獨(dú)進(jìn)行測(cè)量。所以測(cè)量程序可以作為磨削循環(huán)程序的一獨(dú)立部分，在磨削過程中可隨時(shí)根據(jù)需要調(diào)用該功能。當(dāng)連續(xù)磨削時(shí)，測(cè)量裝置能實(shí)時(shí)測(cè)量和更新軋輥的輥型、圓度和直徑數(shù)據(jù)?？梢钥s短軋輥磨削時(shí)間。

(2)由于軋輥渦流探傷設(shè)備安裝在測(cè)量臂上，因此可實(shí)現(xiàn)邊磨削邊探傷，連續(xù)監(jiān)控軋輥表面缺陷的磨削臨界區(qū)，減少了磨削時(shí)間和磨削量。

(3)可以避免磨床的振動(dòng)影響測(cè)量系統(tǒng)，更好地測(cè)量軋輥的幾何尺寸和準(zhǔn)確進(jìn)行軋輥探傷。

(4)由于離磨削區(qū)域較遠(yuǎn)，避免了磨屑、乳化液的污染，減少了異常維護(hù)。

(5)上下垂直兩點(diǎn)測(cè)量，可以配合砂輪自動(dòng)趨近探頭(線性接近開關(guān))實(shí)現(xiàn)3點(diǎn)測(cè)量，確保軋輥校準(zhǔn)中心定位更準(zhǔn)確。

(6)為砂輪架運(yùn)動(dòng)提供了更多的空間，提高了砂輪頭動(dòng)作的效率。

2 獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定

帶測(cè)量系統(tǒng)的機(jī)床一般為了確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，克服使用過程中產(chǎn)生的間隙、磨損，均需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行定期標(biāo)定。Pomini軋輥磨床標(biāo)定測(cè)量臂的過程如下:

(1)在測(cè)量臂0°位置處，有一專用的標(biāo)定支架(分上、下標(biāo)定塊)，兩標(biāo)定塊可以用千分尺來定期校準(zhǔn)并加以固定。另外，也可以在磨床上裝載一根新輥(預(yù)知其軋輥尺寸與測(cè)量臂測(cè)得尺寸一致)，用來校準(zhǔn)軋輥中心;

(2)退開圖2中的位置傳感器1(確保在光柵和測(cè)量腳銜鐵之間沒有接觸);

(3)手動(dòng)操作驅(qū)動(dòng)測(cè)量腳趨近標(biāo)定盤或軋輥;

(4)用水平儀檢查測(cè)量腳是否對(duì)正，否則用保護(hù)限位螺釘調(diào)整，直到2個(gè)測(cè)量腳同時(shí)接觸標(biāo)定盤或軋輥?？梢杂?.25 mm的薄墊片幫助調(diào)整;

(5)讓兩個(gè)光柵接觸測(cè)量臂，直到它們的測(cè)量顯示值為1 mm;

(6)在測(cè)量腳和標(biāo)定盤(軋輥)之間插入一個(gè)10 mm的薄墊片，調(diào)整上調(diào)整螺栓來限制測(cè)量臂的運(yùn)動(dòng)不超過10 mm;

(7)減小墊片大約1 mm，調(diào)整下調(diào)整螺栓直到安全限位開關(guān)斷開;

(8)手動(dòng)移動(dòng)薄墊片和測(cè)量臂，使其遠(yuǎn)離軋輥，運(yùn)行1個(gè)NCK重置程序。NCK重置程序的步驟是:磨床處于急停狀態(tài)，按 F10鍵，按“START－UP(開始啟動(dòng))”鍵，NCK重新設(shè)置，然后用YES確認(rèn)，軸的位置就被設(shè)定了。

(9)手動(dòng)運(yùn)動(dòng)測(cè)量臂接觸標(biāo)定盤或軋輥，用CNC屏幕檢查，測(cè)量臂是否工作正常。如果在屏幕上顯示的E軸和Q軸位置相同，說明測(cè)量臂標(biāo)定好了;如果兩個(gè)軸的位置不同，調(diào)整保護(hù)限位螺釘，重復(fù)(8)和(9)。注意:有時(shí)，當(dāng)測(cè)量臂遠(yuǎn)離標(biāo)定盤或軋輥時(shí)，E軸和Q軸顯示的位置不是零。如果發(fā)生這種情況，必須先運(yùn)行NCK重置程序。

(10)定位測(cè)量裝置在標(biāo)定桿的位置處(測(cè)量裝置停靠的地方)，使兩個(gè)測(cè)量腳相向運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定塊處;

(11)計(jì)算在CNC屏幕SERVICE上顯示E軸和Q軸的位置差，為了使它們的位置值相同，調(diào)整標(biāo)定快位置直到E軸和Q軸的位置值相同;再將軋輥兩端直徑差值通過磨床Machine畫面Caliper Preset Correction選項(xiàng)預(yù)置。如此值比較大，也可以通過修改相應(yīng)MD來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然最后也要進(jìn)行NCK重置。

(12)重復(fù)(10)和(11)，直到E軸和Q軸的位置相同(即軋輥直徑差值＜5 μm)，通過(10)～(12)步，使標(biāo)定的中心與軋輥的中心線水平相應(yīng)，以便于下一步自動(dòng)測(cè)量裝置程序準(zhǔn)確進(jìn)行。

3 獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)的故障維修案例

3.1 測(cè)量臂探頭E、Q值超差故障

3.1.1 故障原因

超差門檻值設(shè)置過嚴(yán)，測(cè)量臂翻轉(zhuǎn)頻繁，測(cè)量腳受外力或機(jī)械間隙產(chǎn)生不同步，是引發(fā)該故障的主要原因。

3.1.2 解決方法

(1)針對(duì)超差門檻值設(shè)置過嚴(yán)采取的措施

由于磨削軋輥直徑的大小變化較大，尤其是萬能磨床，工裝變化頻繁，有時(shí)還需進(jìn)行托軸承箱方式的磨削，可考慮略放大該值。一般可將1 mm放寬至1.5～2 mm。具體方法如下:

使用SIEMENS編程器進(jìn)入840D HMI畫面:F6 START UP—F1 MACHINE DATA—F10 User data—按畫面右側(cè) Search—鍵入 MD_TAPERTHRESSHOLDF，回車確認(rèn)。把 MD_TAPERTHRESHOLDFORMANREALIGN項(xiàng)數(shù)值由1改為1.5～2，回車確認(rèn)。然后在SIEMENS界面上按重設(shè)按鈕，讓機(jī)床記住修改。最后在磨床JOG界面上重新人工E、Q軸尋參。

(2)針對(duì)上下測(cè)量腳不同步采取的措施

如上下測(cè)量腳受外力嚴(yán)重，必須進(jìn)行機(jī)械恢復(fù)，甚至直接整體更換測(cè)量腳銜鐵。一般測(cè)量腳受如此損傷，還需檢查測(cè)量臂水平、垂直，檢查扭力彈簧、光柵位置傳感器、保護(hù)限位組件等部件的狀態(tài)。重新進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定，恢復(fù)上下測(cè)量腳同步。

3.2 測(cè)量臂90°翻轉(zhuǎn)B軸值超差故障

3.2.1 故障原因

測(cè)量臂90°翻轉(zhuǎn)過程中測(cè)量臂梁整體受外力，使機(jī)械旋轉(zhuǎn)偏離過大，是引發(fā)該故障的主要原因。

3.2.2 解決方法

對(duì)90°翻轉(zhuǎn)B軸重新進(jìn)行調(diào)整。

首先，機(jī)械上確認(rèn)，B軸已經(jīng)在真正的機(jī)械水平0°。接著，電氣進(jìn)入SIEMENS－HMI畫面:

F6 START UP

F1 MACHINE DATA

F3 AXISM.D

按畫面右側(cè)Search，鍵入34100，回車確認(rèn)。

找到B…34100［0］0，如果在90°位置，設(shè)定為－90;如果不在90°位置，則需調(diào)節(jié)懸臂底部擋塊尺寸(小于90°縮小擋塊尺寸，反之加大)，然后在SIEMENS界面上按重設(shè)按鈕，讓機(jī)床記住修改。找到 B…34210［0］2改成1，然后在SIEMENS界面上按重設(shè)按鈕，讓機(jī)床記住修改;最后在機(jī)床JOG界面上重新人工B軸尋參。此時(shí)34210［0］1自動(dòng)改成2。

4 結(jié)語(yǔ)

Pomini軋輥磨床的獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)與其他軋輥磨床相比有著明顯的特殊性。對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)的分析，有利于廣大維修人員了解它，用好它，使眾多擁有Pomini軋輥磨床的廠家發(fā)揮出該機(jī)床的特點(diǎn)。