本发明涉及卷板机的矫圆技术领域， 具体涉及数控矫圆机的矫圆 工艺。

矫圆机一般是由两个直径相等且相互平行的 下辊与一个位于两 下辊之间且与下辊平行的可上下移动的上辊所 构成，通过上辊下压和 两下辊转动来实现对非正圆筒体工件的矫圆。 在操作控制上、下辊对 非正圆筒体工件进行矫圆时， 通过调整上辊与两下辊中心线的距离， 上辊下压， 适应各种不同规格筒体工件的矫圆。 其上、 下辊动作的有 关参数数据、 工艺方法等， 仅仅是凭技术人员的经验来确定。 针对不 同直径、 不同材料、 不同筒体壁厚和不同圆度要求等情况， 利用传统 的三辊卷板机和工艺方法来进行矫圆， 已不能保证产品质量要求，生 产效率要求和自动化装配要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控矫圆机的矫圆工 艺，在数控矫圆机 上安装一个高精度传感器， 用以精确测量矫圆机的上辊的位置， 传感 器与 PLC控制器相连接。为达到上辊上下移动的高精 密控制， 上辊升 降传动机构可采用滚珠丝杆副， 如采用液压传动， 系统应具备自动调 平功能； 由 PLC控制器内置程序来计算各矫圆参数， 反馈运行状态， 传输各工艺动作指令， 达到数控方式进行筒体工件的高精度矫圆。它 具有操作简便， 通过输入筒体工件数据、数控矫圆机基本参数 和材料 基本性能参数， 程序能够实时精确计算并控制矫圆机各个动作 步骤， 从而保证矫圆精确， 提高了工作效率， 降低劳动强度， 提高产品的合 格率， 降低了生成本。

为了解决背景技术所存在的问题， 本发明是采用以下技术方案： 数控矫圆机矫圆工艺步骤如下- 第一： 将上辊总下压量设置并分为 n个区间， 每个区间称为矫圆 的道次， n个区间则有 n个道次；

第二：每个道次的下压量设为 X，该 X根据需要可以设定为等值， 也可以不等值， 不等值时各区间下压量 X则分别设定；

第三： 每个道次设置下辊驱动正转与反转的次数， 下辊正转与反 转一次为一个周期， 这样有利于矫圆成形， 消除形变应力， 提高矫正 精度； 周期为 "空格 "时， 表示下辊驱动时单向转动， 在矫圆过程中， 最后一个道次的周期数应大于 1 ;

第四： PLC控制器按 n个道次、 X下压量和下辊驱动的周期数程 序指令， 上辊下压和下辊驱动旋转对非正圆筒体工件进 行矫正；

第五： 当上辊下压矫正达到 "矫正最大压下量" 时， PLC控制器 发出程序传输指令， 上辊不再下压， 上辊将按原来设定好的 n个道次 反向上升， 上升中在矫圆的同时并对施加的压力进行卸载 ；

第六： 矫圆机上辊升降速度相对较慢、板材厚度相对 较薄和矫圆 精度要求不高等情况下， 道次 n可设定为 1， 即上辊下压或上辊上升 为无级渐进且匀速， 实施对工件的矫正；

第七： 当上辊上升到非矫正区间后， PLC控制器指令变频电机加 速运转， 驱动上辊快速上升到上辊上位始点/ z。位置， 打开矫圆机内的 翻倒装置， 退出矫圆筒体工件， 实现了对非正圆筒体工件高精度数控 全自动矫圆。

为有效实现矫圆机数控、 智能自动化， PLC控制器内置程序会根 据已知参数， 运算出各动作指令的相关数据， 从而最终确定矫正最大 压下量， 实现对筒体工件科学合理最佳矫圆。

PLC控制器的内置程序计算各相关数据计算方法 如下：

(一） 、 已知参数设定：

( 1 ) 矫圆机基本参数： 上辊直径 ^， 下辊直径 D ₂ ，两下辊中心距 _a ， 上辊上位始点 h ₀ ;

(2) 矫正筒体工件基本参数： 板厚 t， 筒体内径 D (半径 R)。

(3 ) 板材性能基本参数： 板材屈服强度 ， 材料硬化系数 K。， 以及 材料弹性模量 Ε等；

(二）、由 PLC控制器内置的运行程序来确定上辊下压各状 态矫正 工作行程：

以两下辊中心连线为基准线， 以上辊轴心为基准点， 在两下辊 与上辊， 三辊与工件相切状态下：

( 1 ) 理论正圆工件状态下， 工件圆心到两下辊基准线的距离为 H:

(2 ) 理论正圆工件状态下， 上辊轴心到两下辊基准线的距离 h: h = H - R + ^- 2

(3)最大压下量状态下， 虚拟工件圆心到两下辊基准线的距离为 ； ( 4 ) 最大压下量状态下， 上辊轴心到两下辊基准线线的距离 /π : 根据弹塑性力学原理，最大压下量状态 (工件回弹前）下的理论曲 率半径 再按下列公式计算/ π :

(三）、 计算矫正最大压下量 （矫正量） h' :

h'二 — ho

矫正最大压下量是指上辊从上位始点 ^位置下压， 筒体产生形 变， 回弹后的曲率等于正圆曲率时的压下量的数值 。矫正最大压下量 是一个很重要且关键的数值， 数值偏小矫正不到位； 数值偏大， 将会 矫正过度， 二种情况均会影响矫圆精度。 本发明采用设置一 PLC控制器，由 PLC控制器内置程序来计算各 矫圆参数， 反馈运行状态， 传输各工艺动作指令， 达到数控方式对筒 体工件的高精度矫圆。 它具有操作简便， 通过输入筒体工件数据、数 控矫圆机基本参数和材料基本性能参数，程序 能够实时精确计算矫正 量，生成相关数据，并控制矫圆机各个动作步 骤，从而保证矫圆精确， 提高了工作效率， 降低劳动强度， 提高产品的合格率， 同时也降低了 生成本。

附图说明

图 1是本发明矫圆原理示意图；

附图标记如下：

1一上辊； 2—下辊； 3—筒体工件； R-工件半径；

R1--最大压下量时工件内弯区间曲率半径； a—两下辊中心距； t一板厚； D1--上辊直径； D2-下辊直径； H- 理论正圆工件状态下， 工件圆心到两下辊基准线的距离； HI 最大压下量状态下， 虚拟工件圆心到两下辊基准线的距离； h 理论正圆工件状态下， 上辊轴心到两下辊基准线的距离； hi --最大压下量状态下， 上辊轴心到两下辊基准线线的距离； 具体实施方式

参看图 1， 本具体实施方式是采用以下技术方案： 数控矫圆机矫 圆工艺步骤如下：

第一： 将上辊 1总下压量设置并分为 n个区间， 每个区间称为矫 圆的道次， n个区间则有 n个道次；

第二：每个道次的下压量设为 x，该 X根据需要可以设定为等值， 也可以不等值， 不等值时各区间下压量 X则分别设定；

第三： 每个道次设置下辊 2驱动正转与反转的次数， 下辊 2正转 与反转一次为一个周期， 这样有利于矫圆成形， 消除形变应力， 提高 矫正精度； 周期为 "空格 "时， 表示下辊 2驱动时单向转动， 在矫圆 过程中， 最后一个道次的周期数应大于 1 ;

第四： PLC控制器按 n个道次、 X下压量和下辊 2驱动的周期数 程序指令，上辊 1下压和下辊 2驱动旋转对非正圆筒体工件 3进行矫 正；

第五： 当上辊 1下压矫正达到 "矫正最大压下量"时， PLC控制 器发出程序传输指令， 上辊 1不再下压， 上辊 1将按原来设定好的 n 个道次反向上升， 上升中在矫圆的同时并对施加的压力进行卸载 ； 第六： 矫圆机上辊 1升降速度相对较慢、板材厚度相对较薄和矫 圆精度要求不高等情况下， 道次 n可设定为 1， 即上辊 1下压或上辊 1上升为无级渐进且匀速， 实施对筒体工件 3的矫正； 第七： 当上辊上升到非矫正区间后， PLC控制器指令变频电机加 速运转， 驱动上辊快速上升到上辊上位始点 位置， 打开矫圆机内的 翻倒装置， 退出矫圆筒体工件， 实现了对非正圆筒体工件高精度数控 全自动矫圆。

为有效实现矫圆机数控、 智能自动化， PLC控制器内置程序会根 据已知参数， 运算出各动作指令的相关数据， 从而最终确定矫正最大 压下量， 实现对筒体工件科学合理最佳矫圆。

进一步， PLC控制器的内置程序计算各相关数据计算方法 如下： (二） 、 已知参数设定：

(1) 矫圆机基本参数： 上辊直径 D，， 下辊直径 D ₂ ,两下辊中心距 _a ， 上辊上位始点 h ₀ ;

(2) 矫正筒体工件基本参数： 板厚 t， 筒体内径 D (半径 R)。

(3) 板材性能基本参数： 板材屈服强度 ^， 材料硬化系数 K。， 以及 材料弹性模量 Ε等；

(二）、由 PLC控制器内置的运行程序来确定上辊下压各状 态矫正 工作行程：

以两下辊中心连线为基准线， 以上辊轴心为基准点， 在两下辊 与上辊， 三辊与工件相切状态下：

(1) 理论正圆工件状态下， 工件圆心到两下辊基准线的距离为 H:

H=^( +警 + t) ² _( ) ²

(2) 理论正圆工件状态下， 上辊轴心到两下辊基准线的距离 h: h = H - R +

2

(3)最大压下量状态下， 虚拟工件圆心到两下辊基准线的距离为 Hi；

H, = J( ? _{1 +} 警 + t) ² — ( ) ²

(4 ) 最大压下量状态下， 上辊轴心到两下辊基准线线的距离 /π :

根据弹塑性力学原理，最大压下量状态 (工件回弹前)下的理论曲 率半径 R'， 再按下列公式计算

h = H - Rx +— =、 (J + ^ + tf - (-) ² +—

2 2 2 2

(三）、 计算矫正最大压下量 （矫正量） h' _:

h'二 fn— ho

矫正最大压下量是指上辊从上位始点 位置下压， 筒体产生形 变， 回弹后的曲率等于正圆曲率时的压下量的数值 。矫正最大压下量 是一个很重要且关键的数值， 数值偏小矫正不到位； 数值偏大， 将会 矫正过度， 二种情况均会影响矫圆精度。

本发明在矫圆机上设置一高精度传感器，该传 感器与一 PLC控制 器相连， 通过该高精度传感器来精确测量矫圆机的上辊 的位置， 同时 将测得的数据实时传送给 PLC控制器；为达到对上辊上下移动的高精 密控制， 设置在矫圆机上的上辊升降传动机构可采用滚 珠丝杆， 如采 用液压传动， 系统应具备自动调平功能； 然后由 PLC控制器的内置程 序来通过上述的计算方法来计算各矫圆参数， 反馈运行状态， 传输各 工艺动作指令， 达到数控方式进行筒体工件的高精度矫圆。

本发明采用设置一 PLC控制器，由 PLC控制器内置程序来计算各 矫圆参数， 反馈运行状态， 传输各工艺动作指令， 达到数控方式对筒 体工件的高精度矫圆。 它具有操作简便， 通过输入筒体工件数据、数 控矫圆机基本参数和材料基本性能参数，程序 能够实时精确计算矫正 量，生成相关数据，并控制矫圆机各个动作步 骤，从而保证矫圆精确， 提高了工作效率， 降低劳动强度， 提高产品的合格率， 同时也降低了 生成本。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依 本发明专利申请范 围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或 修饰， 均包括于本发明 申请范围内。