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| 二手轧辊磨 |

数控轧辊磨床

文章来源:admin    时间:2011-04-01
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数控轧辊磨床

 

1.机床概述
1.1加工范围
MK84160/6000-H数控轧辊磨床适用于磨削冶金工业中轧机的工作辊、中间辊和支承辊及造纸、橡胶、印染、铝箔等行业中的各种金属和非金属压辊。
机床可磨削圆柱形、具有中凸(凹)要求的任意曲线的辊面以及圆锥形的辊面等。可磨削用户正弦及抛物面曲线辊面,以及辊面倒角的磨削。
1.2机床总体布局
机床总体布局采用工件床身与拖板床身分离的结构,磨削精度不受工件重量和运动的影响。机床操纵位置位于拖板床身上,数控操纵台位于拖板床身砂轮架侧面,操纵位置大且操纵台可回转,便于操作工对刀及观察磨削情况。
机床电箱、液压油箱、冷却液箱、液压油温控装置等位于机床后侧,通过拖链装置与机床上功能部件相连,前后床身采用高强度、低应力优质铸铁铸造,前后床身间为机床磨削液回水槽。
工件床身上布置头架、尾架、中心架、磨顶尖装置等功能部件,拖板床身上布置拖板及导轨防护装置,机床拖板上布置砂轮架、垫板、拖板驱动机构、中高机构、操纵台、电气及液压器件、冷却喷嘴等。
机床头架位于工件机床左侧,尾架位于右侧且可根据工件的长度进行移动。尾架可通过电机进行工件方向的移动,尾架顶尖可采用机动方式伸缩,以便于工件的吊装及定位。
砂轮布置于砂轮架左侧(头架侧),位于砂轮架上方,操纵台位于砂轮架左侧,砂轮电机及液压站位于砂轮架的右侧。
拖板床身拖板采用V-平静压贴塑导轨,砂轮架导轨采用静压导轨,两导轨具有很高的耐磨性、响应性及精度保持性。
机床采用SIEMENS 840D数控系统及PLC系统作为机床控制平台,控制机床的各伺服电机的驱动以及机床各电液动作的程序控制及联锁。本机床具有专用“SGS磨削之星”数控轧辊磨削专用软件,与SIEMENS 840D数控系统及PLC系统联系控制轧辊各种辊面的磨削循环,以及自动测量仪的测量、数据处理、测量反馈等以完成机床的自动磨削循环。
机床可根据工件的不同大小,配备不同规格的中心架,可在磨削辊面时托持工件的支承颈。机床配有大流量、大容量磁性分离器加纸带过滤冷却液箱,冷却液箱位于机床左侧的地坑内。
 
 
2.机床主要技术规格参数

最大磨削直径
Ф1600 mm
最小磨削直径(在最大砂轮情况下)
Ф350 mm
中心高
1150 mm
顶尖距
6000 mm
顶尖最大承载力
6000 kg
工件最大重量
60000 Kg
中凸(凹)量
1.5 mm
中心架支承直径范围
根据工件要求定
尾架顶尖手动移动量
200 mm
Z轴—拖板纵向移动速度
40~3000 mm/min
X轴—砂轮架横向进给速度
10~2000 mm/min
X1轴—测量臂调整速度
0-1000 mm/min
数控最小分辨率
0.001mm
工件转速(无级)
5~50 r/min
砂轮规格
Ф900×100×Ф305 mm
砂轮最大线速度(恒线速)
45 m/sec
冷却液箱流量
200L/min
电机总功率                                                                                                                                                                 
185  KW
头架电机
45 KW
砂轮架电机
55 KW

 
3.机床精度:
3.1几何精度:按照上海机床厂有限公司《MK84160/6000-H数控轧辊磨床精度标准》制造。
3.2工作精度:
3.2.1圆柱面磨削(标准试件φ300×2000mm)

圆度
0.003mm
纵截面上直径一致性
0.005/1000 mm
表面粗糙度
Ra0.2μm

3.2.2中凸(凹)面磨削(半径上的中凸(凹)量为0.1mm)

圆度
0.003mm
辊形误差
0.005 mm
表面粗糙度
Ra0.2μm

要注意:在托架支承磨削工件时,为了保证磨削精度,试磨件的基准圆(支承颈)的圆度、纵截面直径一致性和同心度必须小于或等于试磨件的磨削精度。
4.机床主要功能及结构特征
4.1机床总体布局:
机床采用工件床身和拖板床身分离结构,工件只作旋转运动,砂轮架拖板(Z轴)在拖板床身上作纵向往复运动,砂轮架(X轴)在拖板上作横向进给运动,操作位置在拖板上的结构布局。
4.2床身:
工件床身和拖板床身均采用高强度、低应力的孕育铸铁,床身结构设计充分考虑到热变形及重载变形因素,并经合理的时效处理,其导轨及其他接触面采用手工刮研工艺。拖板床身两侧装有不锈钢防护罩,防止冷却液和磨屑粉尘进入导轨内。床身导轨为V-平静压贴塑导轨,导轨具有很高的耐磨性、响应性及精度保持性。
4.3头架:
采用高性能直流电机通过减速器及三角联组带降速传动,以带动工件回转。头架主轴由高精度滚动轴承支承,工件的转动由拨盘通过浮动的180°双点自定位机构带动工件卡箍实现工件均匀扭矩的平稳转动。
头架直流电机采用进口德国西门子直流调速装置,调速范围宽,速度调节运转平稳,可实现对工件拨盘的无级调速。
头架顶尖为死顶尖结构,顶尖为公制#100高强度硬质合金固定顶尖。
4.4尾架:
尾架体壳分上下二层,上层可横向微量调整,调整头尾架顶尖轴心线与拖板运动方向平行。顶尖套筒进出通过机动传动,并装有轴向顶紧力指示控制装置。         尾架由交流电机驱动,通过齿轮、齿条传动,可使尾架沿工件床身导轨作纵向移动。     上体壳后侧,带有固定式砂轮修整器, 用单点金刚笔作修整工具。当尾架定位后,将尾架后侧的撑爪放下,使撑爪顶住床身上齿条,可有效防止尾架承载后的后退。
尾架顶尖为死顶尖结构,顶尖为公制#100高强度硬质合金固定顶尖。
尾架前端可配有自动测量仪用精度校对环。
4.5拖板(Z轴)
拖板布置于拖板床身上,拖板的纵向运动由SIEMENS交流伺服电机经高精度减速器,通过消隙的齿轮-齿条啮合无级传动。拖板运动导轨为V-平静压贴塑导轨,其导轨及其他接触面采用手工刮研工艺,各导轨静压油腔静压压力均匀,拖板浮起均匀,低速运动平稳,定位精度高。
拖板进给(Z轴)由编码器提供位置讯号,配合X轴、U轴进退两轴联动,实现连续轨迹控制磨削。
拖板上布置有砂轮架、垫板、拖板驱动机构、中高机构、操纵台、电气及液压器件、测量仪、冷却喷嘴等功能部件。拖板内腔置有电气及液压管线。
拖板上配有防护栏杆及防护板,后侧配有上下梯,便于操作者上下。
4.6砂轮架横向进给机构(X轴)
砂轮架横向进给运动由垫板内的SIEMENS交流伺服电机直接经进口预加负荷的高精度滚珠丝杆直接传动,滚珠丝杆两端由进口预加负荷的高精度成对滚动轴承支承,保证砂轮架进给的高精度、高刚性。
砂轮架运动导轨采用V-平静压导轨,其导轨及其他接触面采用手工刮研工艺,各导轨静压油腔静压压力均匀,砂轮架浮起均匀,低速运动平稳,定位精度高。砂轮架具有快速进退、周期进给、切入进给等功能。
4.7砂轮主轴系统
砂轮主轴轴承采用高压静压轴承,经大节流比节流器实现高压、高刚性主轴支承,润滑油由独立供油系统提供,润滑油经精细过滤并保持恒温,进油压力稳定,具有可靠的压力保护装置,保证砂轮主轴的高精度、高刚度、高负荷、高可靠性的要求。砂轮主轴的转动由直流电机通过三角带及皮带轮传动,通过SIEMENS直流电机调速系统实现砂轮无级恒线速传动。
砂轮主轴端部装有美国许密特公司SBS砂轮自动动平衡仪,可在线自动动平衡砂轮。
4.8中凸(凹)机构(U轴)
采用静压偏心套结构,其砂轮轴轴承体是偏心套筒,套筒与砂轮架体壳配合采用与砂轮主轴相同结构原理的静压技术,当偏心套转动时,形成灵敏的摆动进给,偏心套筒转位由SIEMENS交流伺服电机经减速机构驱动滚珠丝杆,滚珠丝杆带动偏心套上的悬臂实现偏心套的微量角度的偏转,并以伺服电机轴上的编码器定位,最终实现砂轮主轴横向方向的亚微米级的高精度进给。
悬臂下装有一液压缸与悬臂相连,通过油压使悬臂始终与丝杆螺母接触以消除间隙,同时当机床突然断电时,机床蓄能器给出一路反向液压油,使液压缸反向推动悬臂,偏心套反向回转,快速将砂轮退出工件表面。
中凸(凹)机构(U轴)配合工件纵向位移(Z轴),由控制系统实现任意曲线的中凸(凹)磨削。
4.9中心架
按轧辊的轴颈直径,配置不同范围的二点式中心架,中心架支承材料为巴氏合金。在规定轴颈直径范围内,中心架两支承轴可通过手动进行轴颈径向方向调整,可调整支承力及工件的安装锥度。
中心架采用专用润滑系统。可定时、定量滴油润滑,润滑启动可与机床磨削控制进行联锁。
4.10冷却系统:
采用大流量、高压冷却系统,冷却液箱置于机床左侧地坑内,冷却液从回流槽流向磁性分离器及纸质过滤装置后回入冷却液箱,经二级过滤后,冷却液中的砂粒及工件切削均被过滤,保证了磨削质量。冷却系统流量为:200L/min
4.11电气系统
独立电箱,防尘密封,带空调具有除湿功能,落地安装,置于机床外部。电箱内配有照明装置及安全门锁。主要电器元件采用原装进口或按许可证生产的产品,操纵台设置在拖板上。并配有可移动手持电子手轮。电子手轮最小增量为0.001mm。
4.12液压系统
   为减小液压油的温度变化,使主轴和偏心套系统的运转性能和精度稳定,砂轮主轴润滑油配有独立专用温控油箱。液压系统主要液压元件包括各类控制阀、压力保护元件、润滑元件、蓄能器等采用进口或国内合资企业产品。
4.13自动测量装置
    采用双点式测量装置,该测量装置在拖板上方,通过两测量头实现工件圆度、直径、纵截面直径一致性、同轴度、辊型误差等的测量。两测量臂(X1轴)置于工件上通过SIEMENS交流伺服电机实现来调整不同直径的测量,两测量臂可通过液压回转油缸实现测量状态与非测量状态的动作转换。两测量臂均配有HEIDENHAIN光栅,以获取测量数据。
测量动作由控制系统控制并与机床动作联锁,测量数据可以以图形和数据形式显示在数控系统显示器上,并且测量数据可通过专用磨削之星软件进行数据处理、打印、反馈形成闭环补偿磨削。
4.14安全防护装置
机床工作区采用半防护罩,可方便拆卸。
拖板两端(后床身导轨)配有不锈钢伸缩式全封闭防护罩。
机床操作位置周围均装有防护栏杆。
机床具有机械、电气、液压等可靠的安全连锁保护功能。
配有机床报警灯装置。
4.15磨顶尖装置
   当顶尖磨损后,可将磨顶尖装置装于工件床身上,将顶尖转在磨顶尖装置上,利用砂轮对顶尖进行修磨。该装置由交流电机驱动顶尖回转,修磨后应从床身上拆下。
4.16机床操纵装置
主操纵台位于拖板上,采用进口操纵面板箱,操纵台可在支承臂上移动、回转,便于操作,在操纵台侧面装有可移动手持电子手轮。在机床头架及尾架侧装有头架点动、尾架移动点动、急停等辅助操作开关。
4.17带轴承座磨削装置
对于频繁换辊的热轧轧辊,为了提高磨削效率,可选购带轴承座磨削装置,带轴承座磨削装置有两部分组成,附在床身上的液压轴承座托起架上,当轧辊安放到中心托架后,由控制开关控制液压托起架自动拖持轴承座,将轴承座大部分载荷抵消。
带箱磨削时对于轴承座底座较宽的轴承座,为防止与砂轮架干涉,可配置自动翻箱机构,在带箱轧辊吊装到中心托架后,启动翻箱机构,将轴承座翻转90°,然后由液压托持架托起轴承座卸荷。
4.18软着陆装置
    轧辊软着陆装置是由液压来实现,目的是避免吊装轧辊时对中心架的冲击,保证托瓦的中心架精度。
控制系统
5.1选用系统
采用德国SIEMENS公司  SINUMERIK 840D   CNC系统。15″彩色TFT显示器OP15,全数字式驱动装置及交流无刷伺服电机和位置编码器,内装PLC。中文显示,人机对话,菜单编程(工艺参数设置,加工零件程序选择等)。
采用SIEMENS公司 S7-300 PLC系统。
采用“SGS磨削之星”数控专用磨削软件,控制中凸(凹)任意曲线磨削及测量控制。
5.2数控轴数
l        砂轮架拖板往复运动(Z轴)
l        砂轮架横向进给运动(X轴)
l        偏心套摆动进给运动(U轴)
l        (X1轴)
5.3基本功能
5.3.1操作界面
  建立基于SIEMENS 840D OEM平台的操作界面,具有中文操作界面的人机对话功能,具有专用轧辊磨床功能的专用菜单,可方便的在SIEMENS 840D系统及磨削之星软件直接切换。
 显示磨床各运行工艺参数(如:砂轮线速度、头架转速、进给量、循环次数、进给补偿率、拖板移动速度等)
 显示辊面形状模拟曲线及模拟磨削过程。
5.3.2程序控制
 具有参数化编程功能,可对辊面轮廓曲线的特征参数加以设定以及磨削工艺过程的组合选定既可实现磨削程序的自动生成。
 可实现圆弧、双曲线、正弦曲线、CVC曲线以及用户自设定曲线辊面的磨削。
 具有自动磨削循环及修整循环的控制功能,参数及工艺组合完成后既可在无人操纵的情况下实现自动磨削及砂轮修整。
 内设多组磨削工序及曲线,可选择最佳工序组合并设定各参数,实现辊面的自动磨削。
 能采用SIEMENS标准编程语言,进行简单的磨床控制动作的编程。
 可在磨削前或在磨削过程中进行磨削参数的随机改变,但新参数要在此次循环结束后的下一次磨削循环时生效。
5.3.3快速趋进功能
   根据工件直径、锥度数据以及砂轮直径数据,通过程序控制实现砂轮的快速趋进工件。
5.3.4砂轮磨损及修整后补偿功能
   砂轮在磨削时发生磨损,根据经验值在程序中设定一补偿量,自动在磨削各磨削循环中进行补偿。砂轮修整后根据修整量,自动进行砂轮进给的自动补偿。
5.3.5故障智能诊断、查询功能
   SIEMENS 840D及磨削之星软件可对系统发生的故障进行自动诊断及查询,并可通过屏幕以文字显示,同时具有分类实时处理故障的功能。
5.3.6磨削及修整过程中断功能
在机床自动磨削过程及自动修整过程中,可通过操纵面板及手摇脉冲进行过程中断或随机调整各项参数。
5.3.7手动控制功能
   可在自动磨削及修整过程中切换到手动磨削状态,通过手摇脉冲器及操纵面板对各动作进行手动控制磨削,以及可跳过相应磨削循环周期,直接进入下一磨削循环。
 通过手动控制可实现手动恒电流磨削功能及短行程功能等其它辅助磨削功能。
5.3.8反向间隙、螺距误差补偿功能
对各数控进给轴的反向间隙及螺距误差通过数控系统进行各项误差的补偿,以使各数控进给轴的进给高精度及反向高精度。
5.3.9具有储存100条以上曲线程序的功能
    根据用户试件磨削要求,可针对各工件的具体磨削工艺要求,编制各工件磨削程序以存储在数控系统内。
5.3.10具有RS232—C接口并具有通讯能力
   可与PC机及打印机等外接设备实现数据通讯,也可实现远程诊断功能。
5.3.11砂轮架进给超程、过载、砂轮超速保护功能
 当砂轮磨削量过大导致电机电流值超过预设值时,砂轮架将自动退出磨削区域,避免砂轮、工件及砂轮主轴的损伤等。在砂轮架安装限位开关,避免砂轮架误操作超出行程设定范围。当砂轮线速度超出规定值时,自动启动砂轮超速保护功能。
 5.3.12短行程磨削功能
当轧辊因轧机轧制过程中造成辊面中端磨损量大,导致辊面磨削时两端磨削量较辊面中端要大,在一次磨削循环过程中,会产生两端已磨削而中端出现“空磨削”状态。为提高磨削效率,降低磨削时间,特设定短行程磨削程序:在粗磨时,设定进给量,先各自对辊面两端进行磨削,砂轮从一端最高点向中端磨削,设定一最小“空磨削”电流值,当电流值小于该设定值时,拖板自动换向至该端开始新循环磨削,直至电流值基本不变时,该端磨削完成。同时开始从辊面另一端最高点开始,进行相同方法的磨削,直至辊面直径保持基本一致在开始进行全辊面的自动磨削。
该功能还可通过手动控制,观察磨削痕迹及电流进行手动短行程磨削。
 5.3.13恒电流磨削功能
利用电流显示值,在磨削过程中利用手摇脉冲实时改变砂轮进给量,在恒定电流的情况下,对工件进行磨削。
 5.3.14头架无级变速及砂轮恒线速功能
    头架采用直流电机,由进口直流调速装置实现头架回转速度的无级调整。砂轮电机采用直流电机,由进口直流调速装置实现砂轮回转速度的无级调整,由数控系统获取砂轮直径大小,根据砂轮直径的变化,数控系统控制直流调速装置实现砂轮的恒线速。
 5.3.15机床故障报警灯闪烁功能
   机床上配有故障报警灯,当机床发生故障时,报警灯闪烁,以提醒注意。
 5.3.16砂轮自动动平衡功能
砂轮主轴前端部装有SBS砂轮自动动平衡仪,当砂轮回转时,动平衡仪测头测取因砂轮引起的动不平衡量,由砂轮前端部的动平衡装置实现砂轮的在线平衡。
 5.3.17机床断电砂轮自动后退功能
当机床自动断电瞬间,蓄能器工作通过一路液压油将U轴内消隙油缸活塞杆抬起,偏心套反向回转将砂轮快速退出辊面。
5.3.18自动测量功能
 可在工件安装完毕后,由测量仪实现辊面直径、圆度、锥度以及辊颈圆度等的测量,据此数据对轧辊进行调整。
 可在一次磨削循环结束后或磨削完毕后对工件的圆度、直径、纵截面直径一致性、同轴度、辊形误差等数据进行测量,同时可将这些参数以数字及图形的方式显示在显示屏上。根据设定的目标磨削精度要求,系统计算并得出误差及补偿曲线和数据,之后再控制机床进行误差补偿磨削。经多次测量及误差补偿磨削以达到目标精度。

测量后各数据及曲线均可通过打印机打印,并可通过数控系统输出端将数据输出至PC机中。


 

 

 

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