大型重载高精度数控轧辊磨床的设计开发

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1、设计与开发精密制造与自动化2009年第2期设计与开发大型重载高精度数控轧辊磨床的设计开发黄裕华上海机床厂有限公司（200093）摘要以钢铁、造纸、橡胶工业的市场需求为导向，设计开发了能完成辊身的各种曲线、辊颈、辊颈锥面以及辊颈之间过渡圆弧高精度磨削的大型重载数控轧辊磨床系列。设计采用了先进的数控系统、性能优异的SGS磨削之星。提出了设计高精度磨床的有效措施，运用有限元分析方法提高机床设计的可靠性。关键词重载高精度轧辊磨床磨削之星自2003年以来，我公司设计开发了大型、重载、服务。机床外形见图1。高精度MK84160和MK84200系列

2、数控轧辊磨床，它主要用于钢铁行业轧机上工作辊和支承辊、轧辊制造厂的新辊制造、造纸机轧辊、橡胶工业的各种压辊、印染工业的各种金属及非金属压辊等的各种形状辊面的粗磨、精磨工序加工，完成辊身、辊颈、辊颈支承部位的外圆、辊颈锥面、辊身端面、辊身、辊颈之间过渡圆弧、辊身表面复杂组合曲线等部位磨削。此外，还能磨削长筒形零件。图1MK84200/12000-H型数控轧辊磨床1MK84200／12000-H型数控轧辊磨床介绍本机床头架-工件-尾座-前床身构成的工件回转1.1机床主要技术规格参数系统具有很好的刚性，并且头、尾架主轴可以回转。最大磨削直径

3、φ2000mm砂轮主轴轴承采用动静压轴承保证了机床的高精最小磨削直径φ280mm度、高刚性和高磨削效率。砂轮架上设置的后置式顶尖距12000mm金刚石滚轮修整器，通过数控系统伺服轴（W1轴），工件最大重量100t金刚石滚轮微动进给修整砂轮表面。拖板Z轴配有托架磨削100tHEIDENHAIN高精度直线光栅尺提供位置讯号，对自动测量仪测量范围φ200～φ2000mmZ轴进行闭环控制，配合X轴实现两轴联动进给进磨削锥度范围0°～45°行各种型面的磨削及修整。测量反馈系统采用德国托架支承直径范围φ250～φ1200mmVOLLMER的产品。

4、砂轮直径测量装置通过系统反软着陆装置托持范围φ800～φ2000mm馈监测砂轮直径的大小。设计时充分考虑到轧辊制拖板纵向移动速度（Z轴）1～6000mm/min造厂新轧辊和钢厂轧辊磨削的不同特点，自主开发砂轮架横向进给速度（X轴）1～1000mm/min的“SGS磨削之星”轧辊专用软件与SIEMENS840D数控最小分辨率0.0001mm数控系统以及PLC系统联动控制轧辊各种辊面的工件转速（无级）4～50r/min磨削循环以及数据处理等，并具备网络数据传输能砂轮规格φ1250mm×150mm×φ305mm力，能将轧辊数据自动发送到上位

5、管理计算机。远砂轮线速度（恒线速）15～50m/s程诊断功能通过电话线和Internet对磨床进行远程冷却泵流量600L/min29设计与开发精密制造与自动化2009年第2期头架主轴电动机额定功率130kW砂轮主轴电动机额定功率160kW工作精度：圆度顶尖/托架磨削0.002mm纵截面直径一致性顶尖/托架磨削0.002mm表面粗糙度Ra0.1μm图2机床头架外形图1.2机床控制系统预载的进口超高精度双排滚柱轴承，主轴上装有专数控系统选用德国SIEMENS840D系统，内用活动顶尖。尾座被夹紧在床身上，其固定为机械置S7-300可编程控

6、制器（PLC）系统，数控单元锁紧、液压放松。尾架套筒的进出由交流电动机-NCU中集成了SIEMENS840D数控CPU和减速器驱动，通过丝杆副传动控制其自动伸缩、顶SIMATICPLCCPU芯片，包括相应的数控软件持工件，并装有进口轴向顶紧力数字显示式控制装和PLC控制软件，并且带有MPI接口和PROFIBUS置。同时设计一套校验装置，定期检测轴向顶紧力总线、RS232接口、手持单元、PCMCIA卡插槽等。准确度。尾架止退装置采用液压驱动。系统设有专用接口能完成与上位管理计算机的通尾架主轴套筒轴向移动量为300mm，尾架体讯。采用我公

7、司自主研发的“SGS磨削之星”数控壳长度1700mm。尾架的设计突破了传统的设计及专用磨削软件，控制中凸（凹）曲线磨削与测量控加工方法，降低了加工难度，提高加工工艺性。制，具有人机界面友好菜单式编程，符合中国人使3）砂轮架选用160kW的交流电动机，保证用习惯，可实现磨床自动控制磨削和测量过程的显了磨床具有强力磨削能力（110kg/h），满足轧辊快速示、编程、测量精度显示、数据存贮打印等功能。大负荷加工要求。主轴具有定向停止功能，并实现恒数控轴数：线速磨削。砂轮架主轴轴承采用薄膜反馈动静压轴拖板往复运动（Z轴）；承，经大节流比节流器实

8、现高压、高刚性支承，安装砂轮架横向进给运动（X轴）；进口的砂轮动平衡装置。测量仪进给运动（X1轴）；砂轮架横向进给由交流伺服电动机经一对同步伺服托架(U1轴)；带轮-滚珠丝杆-高精度滚柱直线导轨（附带阻尼块）砂轮后置金刚