[发明专利]确定环轧过程中由进给量驱动的芯辊进给速度的方法

说明书

一种确定环轧过程中由进给量驱动的芯辊进给速度的方法，首先考虑环轧过程的咬入条件和辗透条件，确定了环轧过程中起轧、稳轧、减小、整圆四个阶段进给量随环件外径实时变化的曲线；其次，确定进给量在各个阶段的方程；最后，根据芯辊进给速度与进给量之间的数学关系反向求解芯辊进给速度，实现环轧过程中进给量驱动的芯辊进给速度的确定。该方法通过环轧过程中进给量按照起轧、稳轧、减小和整圆四个阶段变化，获得适用于环轧设备控制要求的芯辊进给速度，从而改善环轧过程稳定性和成形质量问题，满足实际环轧过程环轧设备的控制要求，效率高且科学可靠，为实现环件辗轧过程的优化设计与稳健控制提供了重要技术支撑。

技术领域

本发明属于环轧成形加工领域，具体涉及一种环轧过程中由进给量驱动的芯辊进给速度的确定方法。

背景技术

环轧成形过程中，芯辊进给速度是影响进给量的重要参数，对环轧过程稳定性和成形环件质量具有重要影响。芯辊进给速度越大，每转进给量越大，反之每转进给量越小。当芯辊进给速度太大时，每转进给量太大而不满足环轧过程咬入条件，使得环件无法顺利咬入轧制孔型，而芯辊进给速度太小时，每转进给量太小而不满足环轧过程辗透条件，使得环件无法辗透。因此，芯辊进给速度的合理设计是环轧工艺需要解决的核心技术问题。传统上是凭经验确定芯辊进给速度，该方法需要多次试错才能获得满足进给量要求的芯辊进给速度，从而使得环件既能顺利咬入轧制孔型(满足咬入条件)，又能使得塑性变形穿透环件整个壁厚(满足辗透条件)，但存在效率低并缺乏科学性的不足。华林等(华林,左治江,兰箭,et al.环件冷辗扩芯辊进给速度规范设计[J].中国机械工程,2006,17(9):953-957.)结合环件冷辗扩的特点，以环轧的整个过程中进给速度为常数、每转进给量为常数、环件外径增长速度为常数和随动导向辊圆心的旋转速度为常数作为控制条件，提出了四种芯辊进给速度设计方法，但实际环轧过程一般是分为起轧、主轧、减速、整圆四个阶段进行的，而上述方法没有考虑环轧过程的这四个阶段，难以满足实际环轧过程环轧设备的控制要求，目前未见考虑环轧整个过程的由进给量驱动的芯辊进给速度的确定方法。

发明内容

为克服现有环轧工艺技术中芯辊进给速度的设计常依赖于经验和试错法，效率低且缺乏科学性、难以满足实际环轧设备的控制要求等问题，本发明提出了一种确定环轧过程中由进给量驱动的芯辊进给速度的方法。

本发明的具体步骤如下：

步骤一，确定环轧过程进给量变化阶段及不同阶段结束时的环件外径尺寸。

所述进给量为环件轧制过程中环件的壁厚减小量；所述进给量随该环件实时外径变化。

确定的进给量变化分为四个阶段，分别为起轧阶段、稳轧阶段、减小阶段与整圆阶段。

设环轧全过程为100％，给定进给量起轧阶段在环轧全过程的占比K₁为10％～30％、进给量稳轧阶段在环轧全过程的占比K₂为50％～80％、进给量减小阶段在环轧全过程的占比K₃为5％～15％、进给量整圆阶段在环轧全过程的占比K₄为2％～5％，四个占比需满足K₁+K₂+K₃+K₄＝100％。

所述的占比为进给量变化各个阶段在环轧全过程中所占的比例。

1、进给量起轧阶段。

在所述进给量起轧阶段，环件实时外径D会由环坯外径D₀增长至进给量起轧阶段结束时的环件外径D₁，此时环件从静止状态过渡到转动状态，进给量H₁由进给量初值H₀以三次多项式函数的变化形式增大至进给量最大值H_max。

所述进给量起轧阶段在环轧全过程的占比K₁为：