邱碧涛，郑汉诚，万险峰，李恒山，陈 刚

（武钢研究院，湖北 武汉 430080）

随着钢铁工业的发展，以往大批量单一品种的生产模式已经越来越不满足市场的需要了，为此很多钢铁企业都配备了自己的研发中心，并为其购置了各种试验用热轧机、冷轧机，对轧辊的要求越来越趋于尺寸小型化、辊面多样化和结构复杂化。某钢铁研发中心为了适应各种不同轧机轧辊研磨的需要，与大型轧辊磨床企业合作开发出了一种多功能复合轧辊磨床，其不仅可以研磨普通轧辊，而且还具备曲面轧辊的研磨能力，实现了低成本多功能的目的，是一种新型小型复合多功能磨床。

1 MK1350 /2000 磨床结构特征

1.1 机床主要结构部件

床身采用高强度低应力的孕育铸铁，并经合理的时效处理，其导轨及其它接触面均采用手工刮研工艺，床身两侧装有防护罩。

头架采用交流电机拖动，通过减速降速传动，由交流变频调速系统实现工件拨盘的无级驱动，顶尖为莫氏﹟6硬质合金固定顶尖，尾架顶尖套筒进出通过手摇手轮控制，顶尖为莫氏﹟6硬质合金固定顶尖。

砂轮主轴由交流电机拖动，经交流变频调速系统实现无级调速，砂轮主轴采用动静压轴承支撑，进油压力稳定，配有可靠的压力保护装置，保证了砂轮主轴的高精度、高刚度、高负荷、高可靠性的要求。砂轮架横向进给由交流伺服电机驱动滚珠丝杆实现，运动导轨为平—V导轨，静压润滑[2]。

测量系统采用Marposs自动对刀装置及外圆直径测量装置，为接触式检测形式。冷却系统采用大流量、高压冷却系统，配置一套纸质过滤装置的冷却液箱。

（1）曲线研磨机构

新的轧辊磨床同时配备微量进给方式，保证了实现中凸中凹的简单二次曲线轧辊的磨削，其原理如图1所示。

斜楔微量进给机构由伺服电机通过滚珠丝杠驱动斜楔作直线运动,斜楔斜度为1：200，斜楔和磨架之间有碟形弹簧，强力预紧，保证微量进给时磨架有充分的消隙预紧力，从而使微量进给平衡无爬行。进刀由X轴完成，数控磨曲线辊面由U轴和Z轴联动完成。

图1 曲线研磨原理图

（2）安全防护

机床采用全封闭形式安全防护罩。其中，防护罩的上部及后部为活动式门，便于装卸工件及机床调整，工作台两端床身导轨配有可伸缩式防护罩。机床同时具有机械、电气、液压等可靠的安全联锁保护功能。

机床还具有紧急断电保护功能。机床的液压油缸和砂轮主轴共用一套供油系统，机床正常工作时，油缸在压力油作用下始终把活塞回缩，从而使磨头上的杠杆一直压在滚珠丝杆螺母上，当突然断电时，电磁阀切断供油方向，使得蓄能器与油缸和磨头润滑油路接通，一方面蓄能器继续为砂轮主轴轴承供油，另一方面压力油把液压油缸活塞顶起，活塞带动磨头上的杠杆转动一小角度，使得砂轮从磨削区推出，起到断电保护的作用。

MK1350/2000数控磨床是专为钢铁行业研发中心开发的自动数控专用复合磨床，机床在数控磨床的基础上，增加了数控微量进给装置，可实现曲线辊面磨削，实现对小型冷轧机、热轧机等轧辊的磨削修复等研究工作。

MK1350/2000数控磨床为砂轮架移动式小型数控轧辊磨床，数控系统采用西门子810D数控系，径向切入(X轴)和轴向往复(Z轴)以及数控微量进给(U轴)由西门子伺服系统控制。机床配有主动测量装置，可对工件外径尺寸实现在线测量，机床头架采用变频电机带动工件回转运动，砂轮采用交流电机，砂轮架主轴系统采用动静压轴承，并配有带温控主轴润滑装置。机床采用整体式床身，工作台移动布局。工件在机床上做旋转运动，工作台作纵向往复运动，砂轮架作横向进给运动，操作位置在砂轮架的正前方[1，3～5]。

1.2 电气控制部分

本机床的控制是基于810D数控系统的NC和PLC控制。NC控制各数控轴的运动，PLC控制机床的逻辑动作，通过上位机来显示和控制NC和PLC的动作。机床配置了10.4寸LCD彩显和RS232接口，机床带有自动补偿、连锁安全保护、故障报警、故障自动诊断等功能，并能储存或输出每个工件磨削终了时的数据。操作面板上有选择开关，各数控轴均可手动，同时还配备了电子手轮[6]。

2 磨削工艺优化

2.1 肩部磨削

针对轧辊在轧制后中间磨损大，两端磨损小的特点，采用先分别磨削两端，待磨平后再贯穿磨削整个辊面的磨削方法。在磨削过程中采用电流控制（控制进给、控制换向装置），当磨削电流减小到低于设定值后，控制电流立即发出进给和换向指令，随着磨削的不断进行，Z轴的换向点逐渐向轧辊中间靠近，一旦Z轴换向点接近轧辊中央处时，X轴退回，砂轮从轧辊尾架端重新趋近工件，并从尾架端向轧辊中部执行适应磨削，当适应磨削从尾部逐渐执行到中央时，系统会自动转入全辊面磨削。

2.2 中部磨削

针对部分轧辊中间大、两端小的特点，采用先开始磨削中间的自动磨削方法。在磨削过程中，同样采用电流控制，当电流低于设定值后，控制系统立即发出进给和换向指令。随着磨削的不断进行，Z轴的换向点逐渐向轧辊两端靠近，当适应磨削逐渐执行到从头架端到尾架端时，系统再转入全辊面磨削。

2.3 变速磨削

由于砂轮存在某种缺陷，加工时会存在不同程度的“刀花”印迹，为了最大限度的避免这种情况，系统可以周期性的改变工件转速，使其在磨削过程中有意地打乱在磨削面上产生的有规律的“刀花”条纹，尽快满足科研生产中精密磨削的要求。

3 结束语

轧辊磨床是轧辊研磨的常用设备，但目前复合型的轧辊磨床一般体积都比较大，针对科研项目研究的小型轧辊复合磨床市场上没有相应的产品，新研制了一种小型复合数控轧辊磨床，满足了用户对小型轧辊曲线研磨和直线研磨的需求，精度也达到了科研生产的要求，同时大大节省了投资成本。

通过对小型轧辊数控磨床的研发，了解和掌握了国内外小型轧辊磨床的特点及国内市场的需求，为今后产品的升级开发奠定了基础，同时也为科研生产和轧辊表面状态的研究提供了有力的保障。小型复合轧辊磨床的开发，在科研机构有着广阔的应用前景。

[1]胡学雄，谷 新，杨东勇，等.宝钢热轧厂轧辊磨床的技术改造[J].轧钢，2005，22(6)：57-59.

[2]韩继光，王贵成.精密磨床的砂轮自动平衡系统[J].徐州师范大学学报:自然科学版，2007，25(1):65-68．

[3]徐才发，马忠文.轧辊磨床的技术升级与实施[J].中国设备工程，2003(10):10-l2．

[4]徐嘉元，曾家驹.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社，1998．

[5]黄裕华.大型重载高精度数控轧辊磨床的设计开发[J].精密制造与自动化，2009(2):29-31．

[6]徐洁兰.西门子数控系统概述[J].制造技术与机床，2005(2):100-102.