專利名稱：利用非數控磨床磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法
技術領域：
本發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控磨床(手動磨床)磨削近似變接觸支撐輥輥型曲線的方法。
背景技術：
隨著熱軋輥型技術的發展，變接觸支撐輥輥型技術的應用已形成趨勢。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，消除或減少輥間“有害接觸區”，提高承載輥縫的橫向剛度，可使CVC軋機低橫向剛度的承載輥縫變為高橫向剛度的輥縫，增加軋機對板形干擾因素(包括來料的板形波動和軋制力波動等)的抵抗能力，抑制板形缺陷的產生，使軋后帶鋼的板形保持穩定。同時，由于“有害接觸區”的減少，增加了彎輥力的調控功效，使得軋機能夠多快好省地消除板形缺陷，提高軋機的板形控制能力。另外，由于變接觸輥型技術改變了支持輥與工作輥輥間的接觸狀態，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的數控磨床進行磨削。但由于數控磨床的投資成本較高，是非數控磨床成本的7倍，目前只有少數新建熱軋產線具備采用數控磨床磨削支撐輥輥型的條件，而大部分老式熱軋產線仍然采用手動磨床(非數控磨床)手動磨削支撐輥輥型，這就限制了變接觸支撐輥輥型技術在此類熱軋產線的應用。因此如果能夠在非數控磨床實現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上實現變接觸輥型技術的應用。相關專利檢索情況:經檢索，申請專利號為CN90101798.1，名稱為《軋輥的磨削方法》，是一種改進軋輥磨削方式的控制方法，此方法可以在不需要強制驅動磨削工具的情況下，實現軋輥的磨削；申請專利號為CN200710010563.9，名稱為《滾動直線導軌的磨削方法》，是一種滾動直線導軌的磨削方法，它是將直線導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，從而實現對滾動直線導軌的磨削；申請專利號為CN93104759.5，名稱為《:軋輥孔型外圓磨削法及軋輥孔型磨床》，是一種變斷面環孔型軋輥的加工方法，它通過軋輥同時進行圓周進給運動和繞工作臺中心作角速度為《往復搖擺，使砂輪完成圓周磨削運動和不同深度的直線進給，從而加工出變斷面環孔型軋輥。上述專利均未涉及非數控磨床實現變接觸支撐輥輥型曲線的問題。
發明內容
本發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，主要解決無數控磨床企業無法在非數控磨床(手動磨床)上實現近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削問題。為達到以上目的，本發明的主要思路是:在保證非數控磨床凸輪系統精度的情況下，采用多段拋物線逼近高次曲線磨削法，就是將比較復雜的變接觸輥型曲線用多條拋物線去逼近(拋物線可根據現場的條件采用二次或者四次的拋物線)，從而實現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用，且磨削成的近似變接觸輥型曲線也完全能達到生產精度的要求。根據變接觸支撐輥輥型曲線特點，并結合非數控磨床的實際能力，本發明的具體技術方案如下:
第一步:針對變接觸輥型曲線圖特征，將曲線分別劃分成3個區域，直線段、過渡弧段、底部弧線段；
第二步:利用已經設計出的變接觸輥型曲線高次曲線方程求出對應的X與Y值，分別以拋物線I逼近模擬底部弧線段的曲線(Y值緩慢變化的區域)，計算出曲線方程y = K1X2中的K1，進而獲得拋物線I的離散點值；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，進而得到拋物線2的離散點值；
第三步:按拋物線I曲線方程磨削整個輥身；
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的兩個交匯點的橫坐標X值；
第五步:按拋物線2曲線方程，只磨削從兩個輥端到拋物線I與拋物線2的交匯點處的兩個對應位置；
第六步:在兩個輥端各加工對稱倒角；
第七步:按粗糙度要求< 1.6 y m對整個輥面進行光整。本發明所涉及的主要設備為具備軋輥基本輥型磨削功能的非數控磨床，利用人工手動控制凸輪在不同位置的進級量，可在輥身不同位置磨削出預設定的拋物線曲線。本發明的有益效果:通過采用多段拋物線逼近磨削法，將比較復雜的變接觸輥型曲線用多條拋物線去逼近，從而實現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用，且磨削成的近似變接觸輥型曲線也完全能達到生產精度的要求。此方法能夠在不增加成本投資的基礎上實現變接觸輥型技術的實際應用。
圖1為本發明原設計的變接觸輥型曲線圖。圖2為原設計的變接觸輥型曲線分段圖。圖3為本發明拋物線曲線模擬圖。圖4為本發明拋物線曲線分段加工圖。圖5為本發明磨削后變接觸輥型曲線圖。
具體實施例方式第一步: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區域，區域I為直線段，直接加工即可，無需模擬；三個區域的具體確定方法見第四步到第
丄止
/、少；
第二步:利用已經設計出的高次曲線方程求出對應的X與Y值，X軸的位置在輥面凹形曲線的最底端，原點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值緩慢變化的區域)，計算出曲線方程y = K1X2中的K1，從而獲得拋物線I的離散點值；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的離散點值；如圖3所示；
第三步:按拋物線I曲線方程磨削整個輥身(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的兩個交匯點的橫坐標X值；
第五步:按拋物線2曲線方程，只磨削從兩個輥端到拋物線I與拋物線2的交匯點處的兩個對應位置(見圖4加工線二)；
第六步:在兩個輥端各加工對稱倒角；
第七步:對整個輥面進行光整，得到圖5變接觸輥型曲線。本發明采用非數控磨床，利用人工手動控制凸輪在不同位置的進級量，可在輥身不同位置磨削出預設定的拋物線曲線。具體以1422mm產線精軋F5軋機支撐輥(輥身長為1450mm)磨削為例:
第一步:針對設計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及計算表格中數據對應)
按圖2所示將曲線分別劃分成3個區域；
第二步:從輥身中心點對應的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 (根據生產經驗,邊部通常倒150mm的倒角)的位置對應的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:取設計曲線底部弧線段(Y值緩慢變化的區域)對應的X1、Y1、X2、Y2到X1、Yi值，帶入Y=K1X2的方程，分別求出對應的Kn、K12到Kli，再求K11到Kli的平均值即為所求系數K1=0.0000494539。K2, A2的求解方法為^K1求解方法相似，取設計曲線自邊部150mm處開始的兩側弧線段(Y值變化較快的區域)對應的X1、Yl、X2、Y2到X1、Yi值，分別以兩組數據帶入Y=K2X2 -A的方程形成方程組，求出對應的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的兩個交匯點分別為距輥端299.38mm處；
第五步:以曲線方程為:y=0.00038*x2 -56.9605的拋物線，分別磨削從兩個輥端到距輥端299.38mm處的兩個輥身位置(見圖4加工線二)，各加工線的離散值見表1，從表I的數據對比來看，拋物線1、拋物線2的實際值與設計曲線值的擬合度較好。(拋物線I系數
0.0000494539與拋物線2系數0.00038和截距56.9605都是由根據表I利用數學方法擬合出的(Kl的)，然后才得到第三列與第四列離散點值，第五列由第三列與第四值合并而得)；第六步:在距兩個棍端各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 對整個輥面進行光整，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機架使用后，很好地達到了改善機架出口中間浪的效果，對于軋制薄規格的花紋板和薄窄規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際工業生產的要求。表1:各加工線的離散值(半徑值)
權利要求
1.一種利用非數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:針對已設計好的變接觸輥型曲線，將曲線劃分為3個區域，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的兩個交匯點的橫坐標X值； 第五步:按拋物線2曲線方程，只磨削從兩個輥端到拋物線I與拋物線2的交匯點處的兩個對應位置； 第六步:在兩個輥端各加工對稱倒角； 第七步:對整個輥面進行光整。
2.根據權利要求1所述的利用非數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，原點在棍身的中心線位置，Y軸為棍身中心線。
3.根據權利要求1所述的利用非數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.根據權利要求1所述的利用非數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。主要解決無數控磨床企業無法在非數控磨床上實現近似變接觸支撐輥輥型曲線的磨削問題。本發明的技術方案為在保證非數控磨床凸輪系統精度的情況下，采用多段拋物線逼近高次曲線磨削法，就是將比較復雜的變接觸輥型曲線用多條拋物線去逼近(拋物線可根據現場的條件采用二次或者四次的拋物線)，從而實現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用，且磨削成的近似變接觸輥型曲線也完全能達到生產精度的要求。
文檔編號B24B5/37GK103111920SQ20111036283
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者夏小明, 方少華, 卞皓, 馮桂紅 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司