矯平（金屬加工成要求規(guī)格胚料的過程）

簡介

合金鋼鋼錠內(nèi)存在著偏析及其他鑄態(tài)組織，鍛造加工可以根據(jù)原料的種類和尺寸不同，選用合適的鍛壓規(guī)范和鍛造比，使鋼錠內(nèi)的空洞焊合和組織致密；采用不定向的變形，有助于消除偏析等缺陷。例如高速鋼鋼錠中有萊氏體共晶的鑄態(tài)組織，這種組織硬而脆，經(jīng)合理的鍛壓加工，可以將萊氏體中的碳化物逐步破碎而均勻分布，改善了力學(xué)性能。開坯鍛造時(shí)，加熱溫度不宜過高，以免晶界氧化和碳化物偏聚，導(dǎo)致局部熔化而開裂。終鍛溫度不能過低，以免產(chǎn)生鍛造裂紋。

軋輥矯平技術(shù)

以卷材替代板材作為原材料，便于運(yùn)輸，且在現(xiàn)場對卷材按照要求進(jìn)行加工不僅能夠降低原材料的成本，還能提高利用率。但卷材生產(chǎn)和運(yùn)輸時(shí)易產(chǎn)生彎曲、翹曲、扭曲、波浪形屈曲，這些變形如果得不到及時(shí)有效的矯正，將嚴(yán)重影響著產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的提高，尤其是本身作為工具的高精密儀器儀表和刀具，它們對用材平整度要求極其苛刻。國內(nèi)圓鋸片加工生產(chǎn)效率低下，質(zhì)量只是中低檔。影響效率的主要因素是采用手工方式進(jìn)行矯平，而經(jīng)驗(yàn)豐富的矯平高級技工奇缺，這也制約了國內(nèi)的圓鋸片的質(zhì)量提高。矯平工序作為最后工序控制著這兩個(gè)重要參數(shù)，但國內(nèi)都是手工敲擊的方式，此種矯平方式不是從機(jī)理方面改善鋸片的性能，反而大范圍的增加了局部殘余應(yīng)力。同時(shí)國內(nèi)圓鋸片用材質(zhì)量差，材質(zhì)分布不均，沖床加工留下大量局部殘余應(yīng)力，這些因素都影響著圓鋸片的質(zhì)量。

軋輥矯平技術(shù)在材料加工方面應(yīng)用廣泛，工業(yè)生產(chǎn)用材，包括板材、卷材和帶材，而在板材板型控制、卷材加工和帶材矯直都要用到軋輥矯平技術(shù)。但從國內(nèi)現(xiàn)狀可以看出，高精度的液壓矯平機(jī)（位置精度0.15 mm 以下）國內(nèi)還屬空白?；诟邫n鋸片基體（平整度< 0.10 mm ，跳動< 0.05 mm）實(shí)際生產(chǎn)的需要，研制了采用多輥壓下方式矯平的液壓矯平機(jī)。

液壓矯平機(jī)工作原理

平直的板料由于各種機(jī)械因素形成了翹曲和把翹曲的板料扳回平直（矯正）都可以歸結(jié)為梁的塑性彎曲變形問題。通常采用交變彎曲—多輥矯平法。對不同厚度，不同初始曲率，要準(zhǔn)確把握反向彎矩大小并不容易實(shí)現(xiàn)，且一塊板料上可能有大小、正反向不同的多種初始曲率，顯然不可能靠一次反向彎曲達(dá)到矯平的目的。

板材盡管各處初始曲率可能不盡相同，但整個(gè)板材都經(jīng)多次正反向彎曲后，各處曲率都將向減小的方向趨于一致，并接近于零，從而達(dá)到要求目標(biāo)的矯平。多輥矯平即基于上述規(guī)律的矯平方法。其主要工作部分是上下兩列軸輥，但交錯(cuò)排列。兩列軸之間距離可根據(jù)板材厚度及可嚙入性進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)板材由軸輥的轉(zhuǎn)動嚙入并通過兩列軸輥之間時(shí)，各軸輥對板材的橫向力使板材受到相反方向的多次交變彎曲。各軸輥?zhàn)饔糜诎宀牡臋M向力與板材在該位置的曲率有關(guān)。

開始曲率較大時(shí)，橫向力和反向彎矩也較大，隨著曲率的減小，橫向力也有相應(yīng)減小，反向彎矩也相應(yīng)減小，所以符合每次交變彎矩逐漸成小，曲率逐漸減小的規(guī)律。另外，板材由于各處的初始曲率不同強(qiáng)化程度不同而造成的各處機(jī)械性能的差異，也會因各處都通過多次交變彎曲而得到一定消除，從而避免被矯平過的板材因各處機(jī)械性能不一致而重新產(chǎn)生翹曲。

矯平機(jī)系統(tǒng)組成

由上述矯平原理可以看出，整個(gè)系統(tǒng)主要執(zhí)行部件就是上、下排輥。上、下排輥前后輥縫要可調(diào)，且排輥?zhàn)陨硪D(zhuǎn)動，這樣整個(gè)系統(tǒng)就分成位置控制系統(tǒng)和送料速度控制系統(tǒng)。由于要使被矯板材達(dá)到塑性變形，這樣要求執(zhí)行元件在承受強(qiáng)負(fù)載的情況下還能保持很好的剛性，且伺服控制系統(tǒng)能夠達(dá)到很高的控制精度，所以采用液壓伺服控制來實(shí)現(xiàn)。位置控制采用閥控液壓缸結(jié)構(gòu)，通過比例伺服閥調(diào)整流量，實(shí)現(xiàn)液壓缸位置變化；轉(zhuǎn)速控制采用閥控液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)，通過比例閥調(diào)節(jié)流量實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變化。由于位置和速度要協(xié)調(diào)，所以位置控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)兩者由PLC集中控制。

在位置控制系統(tǒng)中，動力源為同一電機(jī)驅(qū)動的流量不同的2個(gè)液壓泵，執(zhí)行元件為液壓缸，4個(gè)角分別安裝有1個(gè)液壓缸，考慮到三點(diǎn)決定一平面，前排左右2個(gè)液壓缸分別由各自的比例伺服閥控制，而后排左右2個(gè)液壓缸由同一比例伺服閥控制。液壓缸的流量變化決定著自身位置的上下移動。每個(gè)液壓缸旁邊的位移傳感器檢測液壓缸的當(dāng)前位置，位置量通過A/D模塊輸入到PLC，采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗缘贸鱿鄳?yīng)的控制量輸出至D/A模塊，該輸出模擬量經(jīng)放大后，控制伺服閥流量變化控制液壓缸的上下運(yùn)動。

在送料速度控制系統(tǒng)中，采用泵馬達(dá)式體積節(jié)流調(diào)速回路。泵驅(qū)動液壓馬達(dá)并通過變速器分別驅(qū)動上、下排輥。由于速度控制精度要求不高，所以選用比例閥調(diào)整輸入液壓馬達(dá)的壓力油流量，進(jìn)而控制上、下排輥轉(zhuǎn)速。兩液壓馬達(dá)中心軸上安裝有光電編碼器，與馬達(dá)同速旋轉(zhuǎn)，輸出脈沖信號至PLC的高速計(jì)數(shù)輸進(jìn)口，通過高速計(jì)數(shù)器計(jì)算出上下排輥轉(zhuǎn)速，并實(shí)時(shí)顯示于觸摸屏界面上。若上、下排輥轉(zhuǎn)速超差10% ，則面板指示燈報(bào)警，這時(shí)可以通過手工方式微調(diào)液壓馬達(dá)輸入端的節(jié)流閥開度來調(diào)整上、下排輥轉(zhuǎn)速，使上下排輥轉(zhuǎn)速基本一致。

總結(jié)

液壓矯平機(jī)是機(jī)械、電子、液壓一體化的產(chǎn)品，主要分析了液壓矯平機(jī)工作原理與系統(tǒng)組成。基于板材多輥矯平原理，分析了液壓矯平機(jī)結(jié)構(gòu)。整個(gè)液壓系統(tǒng)主要由上下排輥位置控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)組成，根據(jù)工作要求，設(shè)計(jì)出了矯平機(jī)位置和速度控制液壓系統(tǒng)。根據(jù)此原理設(shè)計(jì)的矯平機(jī)已研制出來，成功地應(yīng)用于圓鋸片生產(chǎn)的矯平工序，取得了滿意效果。