[发明专利]大型环件径-轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法

说明书

本发明公开了一种大型环件径‑轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法，轧制时通过驱动辊旋转和芯辊径向进给实现径向轧制、通过上下锥辊旋转及轴向进给实现轴向轧制、通过左右导向辊实现平稳旋转、实时测量得到环件外径和左右导向辊位置，调控时包括步骤：S1、量化环件偏心程度—根据各部件已知和测量的尺寸位置数据及几何关系得到环件实时的偏心角；S2、根据环件偏心程度自适应调节锥辊转速—偏心角没超过允许值则不进行偏心调节且锥辊转速由现有理论进行设定，偏心角超过允许值则进行偏心调节且根据偏心角的偏心方向确定锥辊的加减速、根据偏心角的改变速率和锥辊的转速极限调节范围确定锥辊转速。该方法环件成形出圆度好、精度高。

技术领域

本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种大型环件径-轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法。

背景技术

大型环件常用于风电轴承套圈、工程机械回转支承、石油压力容器、航天运载火箭箭体等重大装备关键构件。环件径-轴向轧制通过径向和轴向轧辊联合作用使环件壁厚和高度减小，从而使直径扩大、截面轮廓成形，是大尺寸高性能环件的主流制造方法。由于环件轧制是在多辊复杂空间力系下发生三维动态变形，容易出现椭圆等缺陷，目前企业为保障产品合格率，通常采用增大锻件余量的方法，从而造成材料的大量浪费。

轧制过程环件产生偏心是造成环件椭圆的重要原因，因此为提高成形环件圆度需要在轧制过程中实时调整轧辊运动来降低环件偏心程度，目前主要依靠操作工人凭借经验来手动调节，缺乏相应的调控理论和方法，尤其是对于超大尺寸环件，其尺寸和转动惯量变化大，刚度低，人工调控偏心难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型环件径-轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法，该方法环件成形出圆度好、精度高。

本发明所采用的技术方案是：

一种大型环件径-轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法，轧制时通过驱动辊旋转和芯辊径向进给实现径向轧制、通过上下锥辊旋转及轴向进给实现轴向轧制、通过左右导向辊实现平稳旋转、实时测量得到环件外径和左右导向辊位置，调控时包括步骤：S1、量化环件偏心程度—根据各部件已知和测量的尺寸位置数据及几何关系得到环件实时的偏心角；S2、根据环件偏心程度自适应调节锥辊转速—偏心角没超过允许值则不进行偏心调节且锥辊转速由现有理论进行设定，偏心角超过允许值则进行偏心调节且根据偏心角的偏心方向确定锥辊的加减速、根据偏心角的改变速率和锥辊的转速极限调节范围确定锥辊转速。

进一步地，轧制时，环件外径通过测量辊或激光测量，左右导向辊位置通过位移传感器测量。

在步骤S1中，以驱动辊轴心为平面坐标原点，结合已知的驱动辊和左右导向辊的尺寸、实时测得的环件外径和左右导向辊坐标、几何关系得到环件圆心坐标，进而得到环件的偏心角。

进一步地，设驱动辊轴心坐标为(0，0)、驱动辊与环件外切于M点、环件外径的测量点为N点，以MN方向为x轴方向、线段MN长度为环件外径D，已知驱动辊半径为R_m、左右导向辊半径为R_g，测得左右导向辊圆心G₁和G₂的坐标分别为(x₁，y₁)、(x₂，y₂)；

根据几何关系得到环件圆心O的x轴坐标x_o

x_o＝R_m+0.5D

由于左右导向辊与环件外切，根据几何关系得到环件圆心O在左右导向辊圆心G₁G₂连线的中垂线OQ上，中垂线的直线方程表示为

根据将环件圆心O的x轴坐标代入中垂线OQ方程中得到环件圆心O的y轴坐标y_o