一种基于在线称重的控制热环轧产品尺寸的方法技术

本发明专利技术“一种基于在线称重的控制热环轧产品尺寸的方法”，与过去只单方面检测环件外径的方法不同，它是对每个上机前的环坯进行称重，将该重量信息输入计算机与标准环坯的重量进行比对，用两者重量的相对误差，相对应地修正环件厚度，即修正控制施压行程终点的感应同步器的初始设定值，始终使有重量误差的环件的中径，保持与标准环件的中径相一致，将环坯的重量误差均分到外径和内径上，提高了环件的尺寸精度和成品率，节能省材，降低成本，甚至可取消立式辗环机的信号轮或卧式辗环机的外径检测机构，使数控辗环机的结构和控制变得更简单、更可靠。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术“”，与过去只单方面检测环件外径的方法不同，它是对每个上机前的环坯进行称重，将该重量信息输入计算机与标准环坯的重量进行比对，用两者重量的相对误差，相对应地修正环件厚度，即修正控制施压行程终点的感应同步器的初始设定值，始终使有重量误差的环件的中径，保持与标准环件的中径相一致，将环坯的重量误差均分到外径和内径上，提高了环件的尺寸精度和成品率，节能省材，降低成本，甚至可取消立式辗环机的信号轮或卧式辗环机的外径检测机构，使数控辗环机的结构和控制变得更简单、更可靠。【专利说明】所属
本专利技术涉及辗环工艺中控制环件产品尺寸的方法，属金属塑性加工领域。
技术介绍
自19世纪中期英国第一台辗环机问世以耒，至今已有170多年的历史了，它是迥转施压连续局部塑性变形的锻造成形工艺，与自由锻、模锻成形工艺相比，它需要的设备功率小、振动冲击小、零件精度高、节能省材、生产成本低，显示了巨大的技术经济优势，广泛地应用在轴承环、齿轮环、法兰环、火车车轮、燃气轮机等各类无缝环件的生产，目前世界各类环件的生产巳达数千万吨。我国首创的多功能辗环机的出现和三辊横轧及复合环轧技术的应用，更使辗环技术应用发展到复杂断面环件的生产。现今辗环工艺在机械、汽车、火车、船泊、石油化工、管道输送、航空航天和原子能等领域上已得到广泛地应用。因辗环工艺是迥转轧制成形技术，是粗加工工序，需要给后续的精加工工序预留必需且足夠的加工余量。余量留多了，不仅多耗能、多费材，而且增加后续工序的费用；余量留少了则可能加工不出耒而成为废品。如何控制环件产品尺寸，提高环轧产品的尺寸和形状精度是辗环行业永久的课题和目标。热环轧生产过程中，环件尺寸精度受多种因素的影响，主要有下料重量误差、烧损量多少(与加热时间及氧化氛围等有关)、冲孔连皮的厚薄等，它们直接影响到环轧开始前环坯的重量G，造成重量误差土 AG，此外还有环坯的形状差异及终轧时的温度不同等因素的影响。一般条件的工厂，批量生产的环坯重量相对误差土 AG/G = 土g常达到±5%。在这样大的重量误差下，如何保证能轧出内、外园上有较少但足夠的加工余量的环件，是辗环工艺中控制环件尺寸的最重要的问题。目前国内外各类辗环机均是用即时测量环件的外径是否达到预设的标准环件的外径作为判据，达到前的瞬间，及时减慢直至仃止施压进给而进行精整成园，使环件的尺寸和形状精度达到产品要求。这种只单方面控制外径的方法，有两种结果:一是外径尺寸比较稳定，其加工余量较合适，环坯重量误差全部反映到内径尺寸上，造成内径加工余量发生较大变化，或过多或过少，甚至不夠而报废；二是因这种与炽热环件表面接触式测量的测量装置，尤其卧式辗环机的随动检测系统，结构复杂制造成本高，工作环境恶劣，影响测量精度，以及终轧时环件温度差异和人为判断的误差等，所测外径也不易保持一致。为了保证环轧的成品率，只有加大预留的加工余量，显然，耗能费材、成本提高是其必然结果。环件较大的加工余量是环件材料损耗的最大部分，这是环轧行业长期存在的问题。在现今比较先进的计算机控制的辗环机上，采用了环件外径和壁厚同时动态即时检测的手段，但壁厚的检测只用于控制施压过程，辗环工序结束的信号仍然取决于外径的实测信息，因此它仍然是单方面控制外径的方法，而无法根本改变这种现状。
技术实现思路
本专利技术提出了:对每个上机前的环坯进行称重，输入计算机并与标准环坯的重量进行比对，用两者重量的相对误差，相对应地修正环件厚度，即修正控制施压行程终点的感应同步器的初始设定值，始终使有重量误差的环件的中径，保持与标准环件的中径相一致。这样，重量误差就较均匀地分配到环件的外径和内径上，即外园和内孔的加工余量同时均匀增加或减少。具体技术方案如下:现以最常见的矩形断面的环件为例耒说明，见图1，设环件外径为D，内径为d，高度为H，厚度为T= (D-d)/2，中径为D + = (D+d)/2。G为环件重量，V为体积，r为材料比重，F为环件的径向断面为园环形的横断面面积，A为环件的轴向截面为矩形的纵截面面积，A = TXH0G = rXV = rXHXF材料比重r为常数，在一般仅有径向环轧的辗环机上，环件高度H由于夹于辗轮槽形之中，误差处于可控状态，尤其在径轴双向辗环机上，环件的两端面上因受到一对轴向辗轮的定距轧制，环件的高度H可视为不变。显然，以上两类辗环机，对纵截面为矩形的环件，环坯的重量误差主要只影响环件园环形横断面的面积，两者之间为线性关联G ~ F，F = 31 (D2-d2)/4 = 3i (D+d) (D-d)/4 = π (D+d)/2X (D-d)/2 = JiDt XT因此，只要按重量误差的相应比例去修正并控制环件壁厚T，就能使环件的中径D+保持不变，从而较好地控制了环件的内外径尺寸和加工余量。依据这一原理，在辗环结束前控制主辗压轮和芯辊的距离(即主辗轮下压的终点位置或芯辊进给的终点位置)，就能有效地控制环件壁厚T，在滑块与床身导轨上或芯辊滑块与床身上，安装同步感应器并设定终桌值就可方便实现。通过上述分析可知，当环坯重量存在误差为G土 AG，环件高度H视为不变时，相应有环件横断面园环面积的误差为F± Λ F及中径不变时的厚度误差T土 Λ Τ，它们三者的相对误差是相同的，互为线性关联，即有土 AF/F = ±f = 土 AG/G = ±g = 土 ΔΤ/Τ = ±t，由此知:F(l±f)=F(l±g) = JiD 中 T(l±t)，因此当环坯因下料、烧损、冲孔等引起重量误差时，只需在辗环前称重得知其与标准环还的重量误差为土 AG,借助计算机求出土 AG/G = 土g = ±t,自动修正按标准环还重量所设定的辗环终点位置<T(l±t)>，显然也就保持了环件的中径Dt不变，将厚度误差(土t)平均分配到外径和内径上，而保证了环件内外径上的合理的加工余量。在辗环过程中当环件厚度T达到修正后的厚度后，立即进入轻压精整成园阶段，而无须控制环件外径，立式辗环机的信号轮仅为操作工判断环件外径用，并不参与精整成园过程，这样还可取消立式辗环机的信号轮或卧式辗环机结构复杂的外径检测机构，使数控辗环机的结构和控制变得更简单、更可靠，并为数控辗环机的控制和辗环机的自动化生产提供了一条新的途径。本专利技术的有益效果是:1、将环坯的重量误差均分到外径和内径上，提高了环件的尺寸精度和成品率。2、加工余量的合理分配,可减少预留的加工余量,节能省材，降低成本。3、可取消立式辗环机的信号轮或卧式辗环机结构复杂的外径检测机构，使数控辗环机的结构和控制变得更简单、更可靠。【专利附图】【附图说明】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是矩形纵截面环件的相关尺寸代号。图2是非矩形纵截面环件(适用于三辊横轧及复合环轧工艺)的相关尺寸代号。图3是立式辗环机生产线上的在线自动称重机构和上料机械手的工作原理图。举例说明:见图1，(I)设矩形纵截面的标准环件的尺寸如下:外径D = 300，内径 d = 240，厚度 T = (300-240)/2 = 30，中径 D + = (300+240)/2=270,精加工后环件成品为:外径D。= 297，内径 d。= 243，厚度 T。= (297-243)/2 = 27，中径 D 中 本文档来自技高网...

【技术保护点】
环轧产品的尺寸控制，对节能省材、降低成本有举足轻重的意义，本专利技术“一种基于在线称重的控制热环轧产品尺寸的方法”，其特征是：对每个上机前的环坯进行称重，输入计算机并与标准环坯的重量进行比对，用两者重量的相对误差，相对应地修正环件厚度，即修正控制施压行程终点的感应同步器的初始设定值，始终使有重量误差的环件的中径，保持与标准环件的中径相一致。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江绍成，华林，钱东升，蒋梅修，
申请(专利权)人：江绍成，华林，钱东升，蒋梅修，
类型：发明
国别省市：