[发明专利]一种确定异形环辗轧中抱辊瞬时位置的方法

说明书

一种确定异形环辗轧中抱辊瞬时位置的方法，首先建立异形环轧系统的基准坐标系，以确定整个环轧系统各部件之间的相对位置关系，获取y轴正向一侧抱辊基准点初始坐标、固定铰点坐标、抱辊基准点和固定铰点H之间的长度L；其次确定环轧过程中主辊和y轴正向一侧抱辊分别与环坯在轴向上最早接触处的半径以及对应接触处环坯的瞬时半径，得到环坯基准点的瞬时坐标以及环坯基准点与y轴正向一侧抱辊基准点之间的距离；最后根据确定的相对位置关系，得到抱辊基准点瞬时坐标。本发明能够有效地控制异形环辗轧过程中抱辊的运动，减小环坯在辗轧过程中的晃动，从而减小环坯基准点的偏移量，提高异形环辗轧过程的稳定性，提高成形异形环件的圆度。

技术领域

本发明属于异形环件辗轧成形加工领域，具体涉及一种确定异形环辗轧中抱辊瞬时位置的方法，以实现异形环辗轧过程中抱辊运动的精确控制。

背景技术

环轧过程中，抱辊要随着环坯长大而随动，始终与环坯接触，起到稳定轧制过程和环件定心的作用，因此确定抱辊瞬时位置对获得高质量环件至关重要。但对于异形环辗轧，环坯、主辊和抱辊在轴向不同位置的半径有所不同，环坯在轴向与主辊和抱辊的接触位置不同，导致环坯基准点瞬时坐标以及环坯基准点与抱辊基准点之间的距离难以确定，这对异形环轧过程中抱辊瞬时位置的确定带来一定困难。Guo Lianggang等(Guo L G,Yang H,Zhan M,et al.Simulation for Guide Roll in 3D-FE Analysis of Cold Ring Rolling[J].Materials Science Forum,2004,471-472:760-764.)通过计算环件直径增长速度确定径向环轧中抱辊的运动轨迹。Kebriaei R等(Kebriaei R,Frischkorn J,Reese S,etal.Numerical modelling of powder metallurgical coatings on ring-shaped partsintegrated with ring rolling[J].Journal of Materials Processing Technology,2013,213(11):2015-2032.)采用相互正交圆理论实现了环件径轴向辗轧中抱辊的在线测量实时控制。这些研究都是针对矩形截面环轧过程中抱辊运动的控制，而异形环轧过程中抱辊的运动控制要相对复杂得多，导致矩形截面环轧过程中抱辊的运动控制方法并不适用于异形环轧过程。

发明内容

为克服现有技术中存在的不适于异形环轧过程的不足，本发明提出了一种确定异形环辗轧中抱辊瞬时位置的方法。

本发明的具体步骤如下：

步骤一，建立异形环轧系统的基准坐标系。

通过建立异形环轧系统的基准坐标系以确定所述环轧系统各部件之间的相对位置关系；

所述的基准坐标系以主辊轴向对称面与该主辊轴线的交点作为坐标原点O，以该主辊的轴线作为三维基准坐标系的z轴；从所述原点O出发，指向环坯基准点的方向为三维基准坐标系的x轴；与xOz面垂直的方向为y轴。

环件辗轧过程中两个抱辊的位置关于xOz面对称，两个抱辊基准点的x坐标相同，y坐标相反；

主辊的基准点、抱辊的基准点与环坯的基准点在环件辗轧过程中均位于xOy平面上；主辊的基准点与三维基准坐标系的原点O重合，所述抱辊基准点的z坐标为0，环坯基准点的z坐标和y坐标均为0；

所述建立的异形环轧系统的基准坐标系中，y轴正向一侧抱辊基准点的初始坐标为G₀(x_l0,y_l0)，y轴正向一侧固定铰点H的坐标为H(x_h,y_h)。设y轴正向一侧抱辊基准点瞬时坐标为G(x_l,y_l)，y轴正向一侧抱辊基准点G和y轴正向一侧固定铰点H之间的长度为L，环坯基准点为R_c。