數(shù)控矯圓機(jī)的矯圓工藝的制作方法
【專利摘要】數(shù)控矯圓機(jī)的矯圓工藝，它涉及卷板機(jī)技術(shù)的矯圓【技術(shù)領(lǐng)域】，它采用在數(shù)控矯圓機(jī)上安裝一個高精度傳感器，用以精確測量矯圓機(jī)的上輥的位置，傳感器與PLC控制器相連接；由PLC控制器內(nèi)置程序來計(jì)算各矯圓參數(shù)，反饋運(yùn)行狀態(tài)，傳輸各工藝動作指令，達(dá)到數(shù)控方式進(jìn)行筒體工件的高精度矯圓；它具有操作簡便，通過輸入筒體工件數(shù)據(jù)、數(shù)控矯圓機(jī)基本參數(shù)和材料基本性能參數(shù)，程序能夠?qū)崟r(shí)精確計(jì)算矯正量，生成相關(guān)數(shù)據(jù)，并控制矯圓機(jī)各個動作步驟，從而保證矯圓精確，提高了工作效率，降低勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的合格率，同時(shí)也降低了生成本。
【專利說明】數(shù)控矯圓機(jī)的矯圓工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及卷板機(jī)的矯圓【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及數(shù)控矯圓機(jī)的矯圓工藝。

【背景技術(shù)】：
[0002] 矯圓機(jī)一般是由兩個直徑相等且相互平行的下輥與一個位于兩下輥之間且與下 輥平行的可上下移動的上輥所構(gòu)成，通過上輥下壓和兩下輥轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)對非正圓筒體工件 的矯圓。在操作控制上、下輥對非正圓筒體工件進(jìn)行矯圓時(shí)，通過調(diào)整上輥與兩下輥中心線 的距離，上輥下壓，適應(yīng)各種不同規(guī)格筒體工件的矯圓。其上、下輥動作的有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)、工 藝方法等，僅僅是憑技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)來確定。針對不同直徑、不同材料、不同筒體壁厚和不 同圓度要求等情況，利用傳統(tǒng)的三輥卷板機(jī)和工藝方法來進(jìn)行矯圓，已不能保證產(chǎn)品質(zhì)量 要求，生產(chǎn)效率要求和自動化裝配要求。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)控矯圓機(jī)的矯圓工藝，在數(shù)控矯圓機(jī)上安裝一個高精 度傳感器，用以精確測量矯圓機(jī)的上輥的位置，傳感器與PLC控制器相連接。為達(dá)到上輥 上下移動的高精密控制，上輥升降傳動機(jī)構(gòu)可采用滾珠絲桿副，如采用液壓傳動，系統(tǒng)應(yīng)具 備自動調(diào)平功能；由PLC控制器內(nèi)置程序來計(jì)算各矯圓參數(shù)，反饋運(yùn)行狀態(tài)，傳輸各工藝動 作指令，達(dá)到數(shù)控方式進(jìn)行筒體工件的高精度矯圓。它具有操作簡便，通過輸入筒體工件數(shù) 據(jù)、數(shù)控矯圓機(jī)基本參數(shù)和材料基本性能參數(shù)，程序能夠?qū)崟r(shí)精確計(jì)算并控制矯圓機(jī)各個 動作步驟，從而保證矯圓精確，提高了工作效率，降低勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的合格率，降低了 生成本。
[0004] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案：數(shù)控矯圓機(jī)矯圓 工藝步驟如下：
[0005] 第一：將上輥總下壓量設(shè)置并分為η個區(qū)間，每個區(qū)間稱為矯圓的道次，η個區(qū)間 則有η個道次；
[0006] 第二：每個道次的下壓量設(shè)為X，該X根據(jù)需要可以設(shè)定為等值，也可以不等值，不 等值時(shí)各區(qū)間下壓量X則分別設(shè)定；
[0007] 第三：每個道次設(shè)置下輥驅(qū)動正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的次數(shù)，下輥正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)一次為一個周 期，這樣有利于矯圓成形，消除形變應(yīng)力，提高矯正精度；周期為"空格"時(shí)，表示下輥驅(qū)動時(shí) 單向轉(zhuǎn)動，在矯圓過程中，最后一個道次的周期數(shù)應(yīng)大于1 ;
[0008] 第四：PLC控制器按η個道次、X下壓量和下輥驅(qū)動的周期數(shù)程序指令，上輥下壓和 下輥驅(qū)動旋轉(zhuǎn)對非正圓筒體工件進(jìn)行矯正；
[0009] 第五：當(dāng)上輥下壓矯正達(dá)到"矯正最大壓下量"時(shí)，PLC控制器發(fā)出程序傳輸指令， 上輥不再下壓，上輥將按原來設(shè)定好的η個道次反向上升，上升中在矯圓的同時(shí)并對施加 的壓力進(jìn)行卸載；
[0010] 第六：矯圓機(jī)上輥升降速度相對較慢、板材厚度相對較薄和矯圓精度要求不高等 情況下，道次η可設(shè)定為1，即上輥下壓或上輥上升為無級漸進(jìn)且勻速，實(shí)施對工件的矯正； [0011] 第七：當(dāng)上輥上升到非矯正區(qū)間后，PLC控制器指令變頻電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動上輥 快速上升到上輥上位始點(diǎn)b位置，打開矯圓機(jī)內(nèi)的翻倒裝置，退出矯圓筒體工件，實(shí)現(xiàn)了對 非正圓筒體工件高精度數(shù)控全自動矯圓。
[0012] 為有效實(shí)現(xiàn)矯圓機(jī)數(shù)控、智能自動化，PLC控制器內(nèi)置程序會根據(jù)已知參數(shù)，運(yùn)算 出各動作指令的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而最終確定矯正最大壓下量，實(shí)現(xiàn)對筒體工件科學(xué)合理最佳 矯圓。
[0013] PLC控制器的內(nèi)置程序計(jì)算各相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下：
[0014] (一）、已知參數(shù)設(shè)定：
[0015] (1)矯圓機(jī)基本參數(shù)：上輥直徑Di，下輥直徑D2，兩下輥中心距a，
[0016] 上輥上位始點(diǎn)h0;
[0017] ⑵矯正筒體工件基本參數(shù)：板厚t，筒體內(nèi)徑D (半徑R)。
[0018] (3)板材性能基本參數(shù)：板材屈服強(qiáng)度〇 s，材料硬化系數(shù)&，以及材料彈性模量E 等；
[0019] (二）、由PLC控制器內(nèi)置的運(yùn)行程序來確定上輥下壓各狀態(tài)矯正工作行程：
[0020] 以兩下輥中心連線為基準(zhǔn)線，以上輥軸心為基準(zhǔn)點(diǎn)，在兩下輥與上輥，三輥與工件 相切狀態(tài)下：
[0021] (1)理論正圓工件狀態(tài)下，工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離為Η :
[0022] H=^(i? + ^- + 〇2-(|)2
[0023] (2)理論正圓工件狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離h :
[0024] h = H-R + - 2
[0025] (3)最大壓下量狀態(tài)下，虛擬工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離為氏；
[0026] Hi = +警+ 〇2-(昏)2
[0027] (4)最大壓下量狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線線的距離h :
[0028] 根據(jù)彈塑性力學(xué)原理，最大壓下量狀態(tài)（工件回彈前）下的理論曲率半徑&，再按 下列公式計(jì)算h :
[0029] = + + + -R'+γ
[0030] (三）、計(jì)算矯正最大壓下量（矯正量）h':
[0031] h' =h「h0
[0032] 矯正最大壓下量是指上輥從上位始點(diǎn)&位置下壓，筒體產(chǎn)生形變，回彈后的曲率 等于正圓曲率時(shí)的壓下量的數(shù)值。矯正最大壓下量是一個很重要且關(guān)鍵的數(shù)值，數(shù)值偏小 矯正不到位；數(shù)值偏大，將會矯正過度，二種情況均會影響矯圓精度。
[0033] 本發(fā)明采用設(shè)置一PLC控制器，由PLC控制器內(nèi)置程序來計(jì)算各矯圓參數(shù)，反饋運(yùn) 行狀態(tài)，傳輸各工藝動作指令，達(dá)到數(shù)控方式對筒體工件的高精度矯圓。它具有操作簡便， 通過輸入筒體工件數(shù)據(jù)、數(shù)控矯圓機(jī)基本參數(shù)和材料基本性能參數(shù)，程序能夠?qū)崟r(shí)精確計(jì) 算矯正量，生成相關(guān)數(shù)據(jù)，并控制矯圓機(jī)各個動作步驟，從而保證矯圓精確，提高了工作效 率，降低勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的合格率，同時(shí)也降低了生成本。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0034] 圖1是本發(fā)明矯圓原理示意圖；
[0035] 附圖標(biāo)記如下：
[0036] 1-上輥；2-下輥；3-筒體工件；R-工件半徑；
[0037] R1-最大壓下量時(shí)工件內(nèi)彎區(qū)間曲率半徑；a-兩下輥中心距；
[0038] t-板厚；D1-上輥直徑；D2-下輥直徑；
[0039] H--理論正圓工件狀態(tài)下，工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離；
[0040] H1-最大壓下量狀態(tài)下，虛擬工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離；
[0041] h-理論正圓工件狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離；
[0042] hi-最大壓下量狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線線的距離；

【具體實(shí)施方式】：
[0043] 參看圖1，本【具體實(shí)施方式】是采用以下技術(shù)方案：數(shù)控矯圓機(jī)矯圓工藝步驟如下：
[0044] 第一：將上輥1總下壓量設(shè)置并分為η個區(qū)間，每個區(qū)間稱為矯圓的道次，η個區(qū) 間則有η個道次；
[0045] 第二：每個道次的下壓量設(shè)為X，該X根據(jù)需要可以設(shè)定為等值，也可以不等值，不 等值時(shí)各區(qū)間下壓量X則分別設(shè)定；
[0046] 第三：每個道次設(shè)置下輥2驅(qū)動正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的次數(shù)，下輥2正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)一次為一個 周期，這樣有利于矯圓成形，消除形變應(yīng)力，提高矯正精度；周期為"空格"時(shí)，表示下輥2驅(qū) 動時(shí)單向轉(zhuǎn)動，在矯圓過程中，最后一個道次的周期數(shù)應(yīng)大于1 ;
[0047] 第四：PLC控制器按η個道次、X下壓量和下輥2驅(qū)動的周期數(shù)程序指令，上輥1下 壓和下輥2驅(qū)動旋轉(zhuǎn)對非正圓筒體工件3進(jìn)行矯正；
[0048] 第五：當(dāng)上輥1下壓矯正達(dá)到"矯正最大壓下量"時(shí)，PLC控制器發(fā)出程序傳輸指 令，上輥1不再下壓，上輥1將按原來設(shè)定好的η個道次反向上升，上升中在矯圓的同時(shí)并 對施加的壓力進(jìn)行卸載；
[0049] 第六：矯圓機(jī)上輥1升降速度相對較慢、板材厚度相對較薄和矯圓精度要求不高 等情況下，道次η可設(shè)定為1，即上輥1下壓或上輥1上升為無級漸進(jìn)且勻速，實(shí)施對筒體工 件3的矯正；
[0050] 第七：當(dāng)上輥上升到非矯正區(qū)間后，PLC控制器指令變頻電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動上輥 快速上升到上輥上位始點(diǎn)b位置，打開矯圓機(jī)內(nèi)的翻倒裝置，退出矯圓筒體工件，實(shí)現(xiàn)了對 非正圓筒體工件高精度數(shù)控全自動矯圓。
[0051] 為有效實(shí)現(xiàn)矯圓機(jī)數(shù)控、智能自動化，PLC控制器內(nèi)置程序會根據(jù)已知參數(shù)，運(yùn)算 出各動作指令的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而最終確定矯正最大壓下量，實(shí)現(xiàn)對筒體工件科學(xué)合理最佳 矯圓。
[0052] 進(jìn)一步，PLC控制器的內(nèi)置程序計(jì)算各相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下：
[0053] (二）、已知參數(shù)設(shè)定：
[0054] (1)矯圓機(jī)基本參數(shù)：上輥直徑Di，下輥直徑D2，兩下輥中心距a，
[0055] 上棍上位始點(diǎn)h0 ;
[0056] (2)矯正筒體工件基本參數(shù)：板厚t，筒體內(nèi)徑D (半徑R)。
[0057] (3)板材性能基本參數(shù)：板材屈服強(qiáng)度〇 s，材料硬化系數(shù)&，以及材料彈性模量E 等；
[0058] (二）、由PLC控制器內(nèi)置的運(yùn)行程序來確定上輥下壓各狀態(tài)矯正工作行程：
[0059] 以兩下輥中心連線為基準(zhǔn)線，以上輥軸心為基準(zhǔn)點(diǎn)，在兩下輥與上輥，三輥與工件 相切狀態(tài)下：
[0060] (1)理論正圓工件狀態(tài)下，工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離為Η :
[0061] Η=^(Ε + ψ + 〇2-φ2
[0062] (2)理論正圓工件狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離h :
[0063] h = H-R + -^·
[0064] (3)最大壓下量狀態(tài)下，虛擬工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離為Hi ;
[0065] i/i = ^1 + ^- + /)2-φ2
[0066] (4)最大壓下量狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線線的距離h :
[0067] 根據(jù)彈塑性力學(xué)原理，最大壓下量狀態(tài)（工件回彈前）下的理論曲率半徑&，再按 下列公式計(jì)算h:
[0068] h\ = H\-R\+ -=.Ι(/?ι + ^- + t)2-(-)2 -R\ + - 2 T 2 2 2
[0069] (三）、計(jì)算矯正最大壓下量（矯正量）h':
[0070] h'
[0071] 矯正最大壓下量是指上輥從上位始點(diǎn)&位置下壓，筒體產(chǎn)生形變，回彈后的曲率 等于正圓曲率時(shí)的壓下量的數(shù)值。矯正最大壓下量是一個很重要且關(guān)鍵的數(shù)值，數(shù)值偏小 矯正不到位；數(shù)值偏大，將會矯正過度，二種情況均會影響矯圓精度。
[0072] 本發(fā)明在矯圓機(jī)上設(shè)置一高精度傳感器，該傳感器與一 PLC控制器相連，通過該 高精度傳感器來精確測量矯圓機(jī)的上輥的位置，同時(shí)將測得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給PLC控制 器；為達(dá)到對上輥上下移動的高精密控制，設(shè)置在矯圓機(jī)上的上輥升降傳動機(jī)構(gòu)可采用滾 珠絲桿，如采用液壓傳動，系統(tǒng)應(yīng)具備自動調(diào)平功能；然后由PLC控制器的內(nèi)置程序來通過 上述的計(jì)算方法來計(jì)算各矯圓參數(shù)，反饋運(yùn)行狀態(tài)，傳輸各工藝動作指令，達(dá)到數(shù)控方式進(jìn) 行筒體工件的高精度矯圓。
[0073] 本發(fā)明采用設(shè)置一PLC控制器，由PLC控制器內(nèi)置程序來計(jì)算各矯圓參數(shù)，反饋運(yùn) 行狀態(tài)，傳輸各工藝動作指令，達(dá)到數(shù)控方式對筒體工件的高精度矯圓。它具有操作簡便， 通過輸入筒體工件數(shù)據(jù)、數(shù)控矯圓機(jī)基本參數(shù)和材料基本性能參數(shù)，程序能夠?qū)崟r(shí)精確計(jì) 算矯正量，生成相關(guān)數(shù)據(jù)，并控制矯圓機(jī)各個動作步驟，從而保證矯圓精確，提高了工作效 率，降低勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的合格率，同時(shí)也降低了生成本。
[0074] 以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、 特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明申請范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 數(shù)控矯圓機(jī)的矯圓工藝，其特征在于：其矯圓工藝步驟如下： 第一：將上輥總下壓量設(shè)置并分為η個區(qū)間，每個區(qū)間稱為矯圓的道次，η個區(qū)間則有 η個道次； 第二：每個道次的下壓量設(shè)為X，該X根據(jù)需要可以設(shè)定為等值，也可以不等值，不等值 時(shí)各區(qū)間下壓量X則分別設(shè)定； 第三：每個道次設(shè)置下輥驅(qū)動正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的次數(shù)，下輥正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)一次為一個周期，這 樣有利于矯圓成形，消除形變應(yīng)力，提高矯正精度；周期為"空格"時(shí)，表示下輥驅(qū)動時(shí)單向 轉(zhuǎn)動，在矯圓過程中，最后一個道次的周期數(shù)應(yīng)大于1 ; 第四：PLC控制器按η個道次、X下壓量和下輥驅(qū)動的周期數(shù)程序指令，上輥下壓和下輥 驅(qū)動旋轉(zhuǎn)對非正圓筒體工件進(jìn)行矯正； 第五：當(dāng)上輥下壓矯正達(dá)到矯正最大壓下量時(shí)，PLC控制器發(fā)出程序傳輸指令，上輥不 再下壓，上輥將按原來設(shè)定好的η個道次反向上升，上升中在矯圓的同時(shí)并對施加的壓力 進(jìn)行卸載； 第六：矯圓機(jī)上輥升降速度相對較慢、板材厚度相對較薄和矯圓精度要求不高等情況 下，道次η可設(shè)定為1，即上輥下壓或上輥上升為無級漸進(jìn)且勻速，實(shí)施對工件的矯正； 第七：當(dāng)上輥上升到非矯正區(qū)間后，PLC控制器指令變頻電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動上輥快速 上升到上輥上位始點(diǎn)％位置，打開矯圓機(jī)內(nèi)的翻倒裝置，退出矯圓筒體工件，實(shí)現(xiàn)了對非正 圓筒體工件高精度數(shù)控全自動矯圓； PLC控制器內(nèi)置程序根據(jù)已知參數(shù)，運(yùn)算出各動作指令的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而最終確定矯正 最大壓下量，實(shí)現(xiàn)對筒體工件最佳矯圓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控矯圓機(jī)的矯圓工藝，其特征在于：PLC控制器的內(nèi)置程序 計(jì)算各相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下： (一） 、已知參數(shù)設(shè)定： (1) 矯圓機(jī)基本參數(shù)：上輥直徑Di，下輥直徑D2，兩下輥中心距a，上輥上位始點(diǎn)心； (2) 矯正筒體工件基本參數(shù)：板厚t，筒體內(nèi)徑D (半徑R)。 (3) 板材性能基本參數(shù)：板材屈服強(qiáng)度〇 s，材料硬化系數(shù)&，以及材料彈性模量E等； (二） 、由PLC控制器內(nèi)置的運(yùn)行程序來確定上輥下壓各狀態(tài)矯正工作行程： 以兩下輥中心連線為基準(zhǔn)線，以上輥軸心為基準(zhǔn)點(diǎn)，在兩下輥與上輥，三輥與工件相切 狀態(tài)下： (1) 理論正圓工件狀態(tài)下，工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離為Η : Η=^+ψ + 〇2-φ2 (2) 理論正圓工件狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離h : h=H-R+么 2 (3) 最大壓下量狀態(tài)下，虛擬工件圓心到兩下輥基準(zhǔn)線的距離為氏： ^' = ^>+Y+〇2-(f)2 (4) 最大壓下量狀態(tài)下，上輥軸心到兩下輥基準(zhǔn)線線的距離h : 根據(jù)彈塑性力學(xué)原理，最大壓下量狀態(tài)（工件回彈前）下的理論曲率半徑Ri，再按下列 公式計(jì)算h: h\ = Νι-?ι + ^·=^(Ει + ^- + ?)2 ~(^)2 ~^l + ^ (三）、計(jì)算矯正最大壓下量（矯正量）h': h，ihfho。
【文檔編號】B21D1/08GK104107848SQ201310403535
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】趙非平, 李森林, 趙軍, 魯世紅, 金衛(wèi)東 申請人:南通超力卷板機(jī)制造有限公司