【某精密轧辊磨床第一中间辊、第二中间辊磨削工艺优化分析案例2800字】

某精密轧辊磨床第一中间辊、第二中间辊磨削工艺优化分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u25916某精密轧辊磨床第一中间辊、第二中间辊磨削工艺优化分析案例 1263041.1第一中间辊形精度优化 1124251.1.1第一中间辊(taper0.725*360mm)辊形超差原因分析 1117421.1.2第一中间(taper0.725*360mm)辊形优化方案 253131.2第二中间辊辊径配对磨削工艺优化 5139831.2.1第二中间辊辊径超差的原因分析 5132801.2.2第二中间辊辊径超差优化方案 61.1第一中间辊形精度优化在前面的章节已经详细介绍过，宝钛森德威20辊冷轧机第一中间辊为锥形辊(taper0.725*360mm)。带材轧制过程中，由于轧辊磨削辊形曲线与目标辊形曲线偏差较大，造成辊系凸度调整能力减弱，轧辊受到不均匀磨损，从而使中间辊对板形控制能力降低。1.1.1第一中间辊(taper0.725*360mm)辊形超差原因分析影响轧辊辊形误差的因素主要有设备运行的稳定性、测量系统的准确性以及加工程序的合理性。由于LYNSONV330-17磨床为高精密轧辊磨床，设备运行各项参数在功能指标考核的过程中均进行过严格测试，包括测量系统的校准，因此设备稳定性和测量准确性的因素基本可以排除。在之后的平辊磨削测试中也验证了上述判断。那么造成辊形超差的原因就被限定在加工程序的合理性方面。在第四章中已详细说明第一中间辊辊形超差主要表现在锥度部分，最大偏差可以达到±0.05mm，而在平辊部分辊形是不超差的。从磨削原理的角度来分析，砂轮在磨削轧辊锥度部分时，在进给量为0.008mm的情况下，砂轮只有5%宽度在切削辊面，这就意味着在单位时间内锥辊面接受磨粒切削的次数大大少于平辊面，因此轧辊锥度部分单位截面的磨削去除量小于平辊部分，从而造成辊形精度超差。1.1.2第一中间(taper0.725*360mm)辊形优化方案单位时间内磨粒切削辊面的次数不统一是造成第一中间辊辊形偏差的主要原因，要改善辊形偏差就要通过改进磨削工艺参数，增加锥面部分单位截面的磨削去除量。主要措施就是提高轧辊转速，降低砂轮在锥度部分的横移速度，增加锥度部分磨削进给量。要想获得轧辊转速、砂轮横移速度和磨削进给量这三个参数的最优组合，必须通过多次的磨削实验来确定。为了降低实验成本、提高轧辊磨削效率，选择运用田口实验方法，快速确定最优的参数组合来改善辊形偏差的问题。田口实验法是在1962年由日本田口博士提出，是工程领域中一种求最优产品品质的方法。在进行实验设计时，首先根据实际问题对主要影响因素进行分类，并确定它们可能的水准取值，然后根据这些因素和设计的水准来建立正交表来进行，根据实验得出的控制因素信噪比来确定最优化因子组合，并评估各个因素对品质的相对影响[53]，如图1.1所示。图1.1田口实验法产品影响因素示意图实验中，为了最大限度地减少砂轮磨损和运动误差造成的干扰，砂轮的线速度始终在27m/s的恒定条件下，且在磨削前对砂轮进行修整。为了获得第一中间辊良好的辊形精度，磨削工艺参数的优化基于田口实验方法设计，以评估轧辊转速、砂轮横移速度和磨削进给量对锥度偏差值（△d）的影响。如表1.1所示，田口实验法运用正交阵列，三个工艺参数因子排列在L9(3³)正交阵列中，各选取三种不同的水平：轧辊转速(rpm/min)在65到75范围内，磨削进给量（mm）从0.008增加到0.012，砂轮横移速度(mm/min)在1500到2500的范围内。最后，将实验结果转换成用于表示品质特征的信噪比（dB）S/N，用来评价辊形精度的好坏，从而确定第一中间辊锥度部分磨削的最优工艺参数组合。表1.1田口实验法实验设计变量工艺参数水平123A轧辊转速(rpm/min)657075B磨削进给量（mm）0.0080.0100.012C砂轮横移速度(mm/min)150020002500信噪比（dB）S/N表示实验目标对噪声因素和控制因素的响应，包括三个特征：越大越好（望大），中间值最好（望目），越小越好（望小）。对于辊形偏差，选择越小越好的评价标准，信噪比定义为[54]：η式中QUOTEyiyi——测量的辊形偏差值△d，mm；QUOTEnn——实验的次数。各实验运用外径千分尺测得的辊形偏差值△d如表1.2所示：表1.2辊形偏差实验结果实验编号工艺参数ABC△d（mm）11110.01121220.04631330.01842120.01652230.03362310.00373130.05083210.02493320.015在田口实验方法中，磨削过程的优化是为了快速找出改善辊形偏差的最优工艺参数组合，并且评估工艺参数对辊形偏差的相对影响程度，从而进一步找出影响辊形偏差的主要因素为后续磨削工艺的改进提供理论基础。实验中，采用辊形偏差作为优化对象和平均信噪比越小越好的评价标准，信噪比值越大说明噪声因素的效应越小其辊形偏差越好。图1.2和图1.3是不同工艺参数下辊形偏差的信噪比和平均值△d。在田口实验后，将品质特性转换成信号与噪音比，研究不同条件下品质特性的响应值，信噪比的响应值越大代表这种特性在对应实验条件下品质最好。每个水平的三种不同工艺参数的平均响应值如表1.3和表1.4所示，可以看出磨削进给量对辊形偏差的影响最大，其次是砂轮横移速度，轧辊转速的影响最小。同时，可以发现加工工艺参数的最优组合是A2B3C1，即第一中间辊锥度部分磨削获得最小辊形偏差的工艺参数值为：轧辊转速70rpm/min，磨削进给量0.012mm，砂轮横移速度1500mm/min。图1.2主效应辊形偏差值△d的S/N图图1.3平均因子辊形偏差值△d的S/N图表1.3主效应辊形偏差值△d的S/N值响应工艺参数水平△排名123A30.6933.4629.583.883B30.1829.0037.308.31C36.2830.6328.857.432表1.4平均因子辊形偏差值△d的S/N值响应工艺参数水平△排名123A0.02500.01730.02970.01243B0.02570.03430.0120.02231C0.01270.02570.033700.2121.2第二中间辊辊径配对磨削工艺优化第四章节已经介绍过，钛带20辊冷轧机第二中间辊共6支，其中自由辊2支，带有凸度(crown+0.3mm)，不需要辊径配对；驱动辊4支一组，辊径差要求在0.01mm以内配对，这对平衡驱动轴的负荷很重要，也直接影响轧辊的磨损。在驱动辊实际磨削作业中，经常会由于配对辊径超差，导致轧辊进行二次磨削。轧辊的二次加工，不仅增加了工作量，降低工作效率，而且增大了轧辊损耗，降低了轧辊使用寿命。1.2.1第二中间辊辊径超差的原因分析根据前面小节的分析，还是先排除设备稳定性和测量准确性的因素，主要来研究磨削工艺程序。宝钛森德威20辊冷轧机第二中间辊相比其工作辊和第一中间辊，上机使用时间较长，正常情况下,每800个台时更换一次。去除表面疲劳层和缺陷需要磨削量最小为0.3mm，磨削量较大。驱动辊4支辊径要求一致，磨削必须以给定目标值的方式进行磨削，即磨削程序开始前不给定磨削量，而是设定一个目标直径，程序通过在线测量系统测得的实时数据来控制磨削量。根据数据统计，驱动辊辊径偏差最大为0.016mm,磨削程序如图1.1所示。图1.1驱动辊磨削程序经过分析初步判断，会导致辊径出现偏差的原因有：一是在半精磨削阶段，因辊形补偿的因素（凸度或锥度补偿），使程序多进行了一个或多个道次，导致磨削量超差；二是因为轧辊磨削量大，砂轮磨粒脱落大，导致磨削进给量不足。1.2.2第二中间辊辊径超差优化方案针对以上导致轧辊磨削辊径超差的原因，提出优化方案如下：在粗磨程序段，手动干涉辊形补偿功能，使辊形误差满足工艺要求；在半精磨阶段关闭辊形补偿功能，完成