D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1992.03.025 第14卷第3期 北京科技大学学报 Vol.14 No.3 1392年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May.1952 楔横轧轧制瞬时转速的计算机 测量和轧制半径的确定 郑正豪· 蒋家龙** 摘要：介绍了用APPLE一I微型计算机和光栅脉冲发生器测量楔横轧轧制转速和确 定礼制半径的誉遮方法，并指出在条件许可的情况下，只要尽量选用高码道的脉冲发生器就 可以提高测量精度。且以某锥体零件毛坯轧制的轧制转速和轧制半径测量为例，证明了这一 方法是可行的。 关键词：楔横轧，轧制半径，滚动半径 Computer Measuring of Rolling Rotating Speed and Rolling Radium in Wedge Cross Rolling Zheng Zhenghao'Jiang Jialong' ABSTRACT:This paper introduces a new way that can measure the speed of wedge cross rolling and rolling radium with Apple-I computer.It says,the precision of measure can be increased if the precision of equipment is enough. The way is proved to be excellent by measuring the rotating speed and rolling radium of some semifinished spare part as an example. KEY WORDS:wedge cross rolling,rolling radium,rotating speed of rolling 1991-08-22收稿 ·北京钢铁设计研究总院(Bcijing Central.Engincering and Reserch Incoroporation of Iron and Steel Industry） ,,北京科技大学(University of Science and Technology Beijing) 333
1 4 第 卷第 期 3 1 , 9 2年 5 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o “ r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l 。 1 4 N o 。 3 M a 多 19 5 2 楔横轧轧制 瞬时转速的计算机 测量和 轧制半径 的确定 郑正 豪 , 蒋家龙 , ’ 摘 要: 介绍 了用 A P P L E一 I 微型计算机和光栅脉冲发生器测量 楔横轧轧制转 速和确 定轧制半径的普遍方法 , 并指出在条件 许可的 情况下 , 只 要尽量 选用 高码道的脉冲发生器就 可以 提高洲最精 度 。 且以 某 锥体 零件 毛坯轧制的轧制转速和轧制半径侧量为例 , 证明了这一 方法是可行的 。 关镶词: 楔 横轧 , 轧 制半 径 , 滚动半径 C o m P u t e r M e a s u r i n g o f R o l l i n g R o t a t i n g S P e e d a n d R o l l i n g R a d i u m i n W e d g e C r o s s R o l l i n g 2 h e ” 9 Z h e n g h a o . J i a n g J 犷a l o ” g 二 A B S T RA C T : T h i s p a p e r i n t r o d u e e s a n e w w a y t h a t e a n m e a s u r e t h e s p e e d o f w e d g e e r o s s r o l l i n g a n d r o ll i n g r a d i u m w i t h A p p l e 一 1 e o m P u t e r 。 I t s a y s , t h e p r e e i s i o n o f m e a s u r e e a n . b e i n e r e a s e d i f t h e p r e e i s i o n o f e q u i p m e · n t 1 5 e n o u g h 。 T h e w a y 1 5 p r o v e d t o b e e x e e l l e n t b y m e a “ it r i n g t h e r o t a t i n g s p e e d a n d r o l li n g r a d i u m o f s o m e s e m i f i n i s h e d s P a r e p a r t a s a n e x a m P l e - K E Y W O RD S : w e d g e e r o s s r o l l i n g , r o ll i n g r a d i u m , r o t a t i n g s p e e d o f r o l l i n g 1 9 9 1 一 0 8 一 2 2 收稿 北京钢铁设计研究总院 ( B 亡 1 1 i n g C e ” t r a l E n g i n e e r i n g a n d l e s e r c h I n c o r o P o r a t i o n o f I r o n 盆 n d s t e e l I n d . s t r y ) , · 北京科技大学 ( U 拜 i v e r` i t y o f s c 亏c 拜 c e a n d 丁 e 耳h n o l o g y B e i j i o g ) 冬3冬 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1992. 03. 025
楔横轧成型工艺在金属产品和机器零件的生产中是一种具有大幅度提高生产率和金属材 料利用率，提高产品质量，改善工人劳动条件，降低产品成本等特点的新型加工工艺。 楔横轧轧制过程中的轧制半径（亦称滚动半径）是轧制工艺设计与工艺分析的基本参数 之一，它可由轧辊与轧件的瞬时转速推算。但是，由于实验条件的限制，长期以来研究者都只能 理论推定或用模拟方法测量，在实际轧制情况下轧制转速和轧制半径的测定尚无文献记载。 1楔横轧的轧制半径及其确定方法2， 楔横轧成型时，由于轧辊与轧件在接触面上各处的半径不同，轧件和轧辊之间存在着滑 动现象。如图1所示，轧辊表面圆周速度的最小值在A点、最大值在B点，轧件表面圆周速 度最大值在A点、最小值在B点，即轧件圆周速度最大处A点刚好是轧辊圆周速度最小处， 轧件圆周速度最小处B点刚好是轧辊圆周速度最大处。 尽 图1锲横轧主、侧视图1一轧辊、2一轧件 Pig.1 Main figure and side figure of wedge cross rolling 由于轧辊的圆周速度从A点到B点是直线增加的，而轧件的圆周速度是直线减少的，所 以在AB之间必然存在一K点，在此点上轧辊与轧件的圆周速度相同，K点处的半径即是轧 辊与轧件的轧制半径。其关系如下： VK=01RK=02T5=WK (1) 由于： G02 72 故 Rkn=rxn2 (2) 式中。1，n1一为轧辊的角速度和转速， ⊙2，n2一为轧件的角速度和转速： Wx,Vx一一分别为轧件与轧辊在K处的圆周速度： K处为轧辊与轧件作无滑动运动的滚动点，其余各处均有相对滑动。在KB段上轧辊速 334
楔横轧成型工艺在金属产 品和机器零件的 生产中是一 种具有大幅度提高生产率和金属 材 料利用率 , 提高产品质量 , 改善工人劳动 条件 , 降低产 品成本等特 点的新型加工工 艺 。 楔横轧轧制过程中的轧制半径 ( 亦称滚动半径 ) 是轧制 工艺设计与工 艺分析的 基本参数 之一 , 它可 由轧辊与轧件的 瞬时转速推 算 。 但是 , 由于 实验 条件的 限制 , 长期以来研究 者都只能 理 论推定 或用 模拟方法侧量 , 在 实际轧制情况下轧 制转速和轧 制半径的 测 定尚 无文 献记载 。 1 楔横轧的轧制 半径及其确定方法 〔 ` ” 〕 楔横轧 成型时 , 由于轧辊与轧件在接触面上各处的 半径不 同 , 轧件和轧 辊之间存在着滑 动现 象 。 如图 1 所示 , 轧辊表面 圆周速度的 最小值在 A 点 、 最 大值在 B 点 , 轧 件表面圆 周 速 度最大值在 A 点 、 最小值在 B 点 , 即轧件圆周 速度 最大处 A 点 刚好是轧辊 圆周速 度 最 小 处 , 轧件圆周速度最 小处B 点刚好是轧辊圆周速度最大 处 。 _ } J } 、 叭 劝门幕~ 卜添、 }丫 犷 ’ . 犷 二土二 任 一 止二〕 工一之一习L一人} 副 L ~ 一! 图 1 棋横轧主 、 侧视图 1一轧辊 、 2一轧件 F 19 . 2 M a 宜n f i g u r e a n d s i d e f i g u r e o f w e d g e e r o s s r o l l i o g 由于轧辊的 圆周速度从 A 点到B 点是直线增加的 , 而 轧件的 圆周速度是直线减 少 的 , 所 以在 A B 之间必 然存在一尤点 , 在 此点 上轧辊 与轧件的 圆周 速度相 同 , K 点 处的 半径 即 是 轧 辊 一 与轧件的 轧制半径 。 其关系如 下 : V 二 = 。 一 R 二 = 。 Z r 二 = 砰 二 ( 1 ) 由于 : 。 z ” z 仍 2 月 2 故 R 尤 n 一 二 r 若 n Z ( 2 ) 式中。 , , ” 1 — 为轧辊的角速度和转速 , 0 2 , 幻 — 为 轧件的角速度和转速 ; 平 K , 玖— 分别 为轧件与轧辊 在K 处的 圆周速 度; K 处为 轧辊与轧件作无滑动运 动的滚动点 , 其余各处 均有相对 滑动 。 在K B段上 轧 辊速 33 4
度大于轧件速度，B处速度差最大。在KA段上轧辊速度小于轧件速度，A处速度差最大。 轧制半径Rx与rx的确定，实际上就是K点位置的确定。从理论上讲，滚动点K的位置可 以根据轧件轧制力矩平衡条件求得，然而，依据现有的理论尚难以进行直接计算，为此，大 都采用实验方法测得轧辊和轧件的转速，然后通过求值计算的方法间接求得。 设轧辊和轧件的轧制半径分别为Rx、Tx,由于正常轧制时辊缝一定，可以认为两轧辊中 心轴线与轧件轴线平行，故： Rk+rk=C (3) 式中：C一常量，两辊中心距的一半 联解公式(2)，(3)得： C C Rk= (4) 1+n2 及 1+n n1 n2 由于 n1=dΨ：/dt n2=dΨ2/dt 因此 dΨ，/dt n2 dΨ：dt 器/a4婴 lim △t-0△t 或 品=A。 △Ψ： (5) 式中： 型，一轧辊的轧制转角： Ψ2一轧件的轧制转角。 即当△t很小时，可用在△t段时间内的角位移△里1、△乎2近似代替d平，和dΨ：。为此如 何理想地测出轧制半径，实际上就是解时轧制转速的精确测定问题，也就是如何测出无限短 时间内的轧制转角问题。 2现有转速测量方法的比较8？ 目前，我国可用的转速测量方法主要有以下几种： (1)运用接触式机械转速表直接读取，这种方法主要用于测量恒转速或测量精度要求不 高的场合。 (2)运用非接触式电子转速表直接读取。这种方法应用范围较广，但由于其工作传感介 质是红外线，因此无法用于高温红热环境的测量，且测量精度不高。 335
度大于轧 件速度 , B 处速度差最大 。 在K A 段 上轧辊速度小于轧件速度 , A 处速度 差 最 大 。 轧制半径 R K 与 r 二 的 确定 , 实际上就是 K 点位置的 确定 。 从理 论 上讲 , 滚动点K 的 位置可 以根 据轧 件轧制力矩平衡条件求 得 , 然而 , 依据现有的 理论 尚难以进 行直接计算 , 为此 , 大 都采用 实验方法 测得 轧辊和 轧件的 转速 , 然后通 过求值计算的方法 间接求得 。 设轧 辊和轧件的 轧制半径分 别为 R ` 、 r K , 由于正常 轧制时辊 缝一定 , 可以认为两 轧辊中 心轴线与 轧件轴线平行 , 故 : 尸 二 + r K = C ( 3 ) 式 中 : C — 常 量 , 两 辊 中心 距的 一 半 联 解公式 ( 2 ) , ( 3 ) 得 : 凡 二 一 一 卫一一 . 1 + 一 一一卫兰一 _ 力 , ( 4 ) 由于 因此 n : 二 d梦 : / d t n : = d少 : / d t 生 n 2 d梦 1 /d t d 毋 : ) d t = 1i m 么 t、 O △ 梦 , △ t / 1 i m △ f , O △ 少: △ t n l _ . △ 岁 , — = 1 l m 一 蔺几 f 石- n Z 人 ; 一 汀 乙么 岁 2 Z ~ 么 杏 ~ 气, ( 5 ) 式中 : 尹 , — 轧 辊的 轧制转角 , 梦 : — 轧件的轧 制转角 。 即 当△t很 小时 , 可用 在tA 段 时间内的角位移△ 梦 1 、 △ 梦: 近似代 替d梦 1和 d少 2 。 为此如 何理想地测 出轧制半径 , 实际 上就是 瞬时轧 制转速的 精确侧定 问题 , 也就是如何测出无 限短 时间内的轧制 转角问题 。 2 现有转速测量方法的比较 〔 3 ’ 目前 , 我国可用的 转速侧量方法 主要有 以下几种 : ( 1) 运用 接触式机械转速表直 接读取 。 这 种方法 主要用于侧量恒转速或测量精度要求不 高的场合 。 ( 2) 运 用非接触式 电子 转速表直 接读取 。 这种方法 应用范围较广 , 但 由于其工作传感介 质是红外线 , 因此无法 用于高摄红 热环境的 测量 , 且侧量精度不高 。 3冬与
(3)运用测速发电机接光线示波器进行测量。这种方法需要预先标定，而且测量精度有 限。 (4)使用光电编码器计量在单位时间内转过的角位移，即用光线示被器在一定走纸速度 下记录光电脉冲数，人工数出单位长度上记录的光点后经计算求出被测物的转速。这种方法 可以获得较高的精度，但人工用量太大。 为此，需要一种新的精确测量转速的方法。 3轧制转速的计算机测量原理 楔横轧的轧制温度较高，一般在900-1100℃，处在红热状态，而且在轧制过程中轧件将 沿轴向延伸，特别是由于其轧制转速因轧件形状的原因及模具参数的影响在整个轧制过程中 会发生变化。所以，普通的接触式和非接触式转速表都无法使用。目前，在实际轧制过程中 瞬时轧制转速的精确测定，尚无文献介绍。 为测定轧辊和轧件的角速度，可考虑在一定时间间隔内记录轧辊和轧件的角位移，再通 过计算可以求得轧辊和轧件在这一时间间隔内的平均角速度，如果记录时间足够短，则可认 为此时平均转速就是这段时间间隔内的瞬时转速。运用这一原理，利用APPLE一I计算机 6522并行接口板的特性进行定时计量，即可测得轧辊和轧件的瞬时转速，基本原理如图2所 示。 6502 6522CA1 Pulse of roller CPU CA2 Pulse of sparepart Switchboard T1 Starting calculation ulse. 图2 APPLE一I计算机计量轧制转速硬件接线原理图 Fig,2 Principle figure of hardwear switchboard of APPLE-I computer of mersuring rotating speed and rolling radium 图2中CA1、CA2是6522接口板的两根联络线，可以编制程序设定当脉冲的上升沿到 达时引起计算机CPU的中断，开始记录进入CA1以及CA2的脉冲数。轧辊脉冲进人CA1联 络线，，轧件脉冲进入CA2联络线，当脉冲进入CA1、CA2时，CPU分别对两个暂存器敝 加1计算，并存入其中，这样就记录了轧辊和轧件的脉冲即角位移。6522接口板的定时计时 器(CTC)引起定时中断，此时在暂存器定时时间内记录的脉冲累积值亦即轧辊和轧件的角 位移量移至两个寄存器列中，如此反复进行下去，直至轧制完成。 由于存在3次中断，CPU中断的次序直接影响到计量精度。为保证计量的准确性，CPU 的中断次序以先CTC后CA1、再后GA2的顺序进行，其实用汇编程序框图见图8。 其中当脉冲进人CA1、CA2时，CPU对两个暂存器$1A和$1B做加1计算，并存入其 中，6522的定时计时器(CTC)引起CPU中断，定时为8080H,即每隔32.896 ms CTC要求中 断一次，此时将$1A和$1B在这一时间间隔内的脉冲累积值即轧件和轧辊角位移移至两个寄 存器列7000H+X、7200H+X中，如此反复，直到CTC引起中断256次结束（此时轧制早以 336
(3 ) 运用 侧速发电机接光线示波 器进 行测量 。 这 种方法需要预先标定 , 而且测量精度有 限 。 (4 ) 使用光电编码器计量在单位时 间内转过的 角位移 , 即 用光线示波器在一定走纸速度 下记录光 电脉冲数 , 人工数出单位长度上 记录的 光点后 经 计算求 出被测物的转速 。 这种 方法 可以获得 较高的精度 , 但人工用 量太大 。 为此 , 需要一 种新的 精确测量转速的方法 。 3 轧制转速 的计算机 测量原理 楔横轧的 轧制温度较高 , 一 般在90 0 一 1 10 ℃ , 处在红热状态 , 而且在轧 制过程中轧件将 沿轴向延 伸 , 特别 是 由于其轧制 转速因轧 件形 状的原 因及 模具参数的影 响在整个轧制 过程 中 会发生变 化 。 所以 , 普通的 接触式和 非接触式转速 表都 无法 使用 。 目前 , 在实际 轧制过程 中 瞬 时轧 制转速的精确侧定 , 尚无 文献介绍 。 为 测定轧辊和轧 件的角速度 , 可考虑在一定时 间间隔 内记录轧辊和轧 件的 角位移 , 再通 过 计算可以 求得 轧辊和轧 件在 这一时间间隔内的平均 角速度 , 如果记 录时间足 够短 , 则 可认 为 此时平均转速就是 这段 时间 间隔内的瞬时转速 。 运 用这 一原理 , 利 用 A P P L E一 l 计 算 机 6 5 2 2 并行接 口板的特性进 行定时计量 , 即可测得轧辊和 轧件的 瞬时转速 , 基本原理 如图 2 所 示 。 6 5 0 2 6 5 2 2 C A I C PU CAZ S w i t e h b o a r d Tl 图 2 A P P L E 一 I 计算机计量轧制转油 硬件接线原理 图 F 1 9 . 2 P r i n e i P l e f i g u r e o f h a r d w e a r s w i t e h b o a r d o f A p p L E 一 1 e o m p u t e r o f m e r s u r i n g r o t a t i n g s P e e d a n d r o l l宜n g r a d i u m 图 2 中C A I 、 C A Z是 6 5 2 2接口 板的两 根 联络 线 , 可以 编制程序设 定当脉 冲 的 上 升沿 到 达 时引起 计算机 C P U的 中断 , 开 始记录进入 C A I 以及 C A Z的脉冲数 。 轧辊脉 冲 进 人 C A i 联 络 浅 , , 轧 件脉 冲进 入 C A Z联 络线 , 当脉 冲进入 C A I 、 C A Z时 , C P u 分 别对两个 暂 存 器撇 加 1 计算 , 并存 人其 中 , 这样就记录了轧 辊和轧件的 脉 冲 即角位移 。 6 5 2 2接 口板的定时计时 器 ( c T C ) 引起 定时 中断 , 此 时在 暂存器 定时 时 间内记 录的 脉冲累积值亦即 轧辊和轧 件 的 角 位 移量移至两 个寄存器 列中 , 如 此反复进 行 下去 , 直至 轧制 完成 。 由于存 在 3 次中断 , C P U 中断 的次序直 接 影响到计量 精度 。 为保证计量的 准确性 , C P U 的 中断次序以先 C T C后 C A I 、 再后 C A Z的顺 序进 行 , 其 实用 汇编程 序框图见 图 3 。 其中当脉 冲进入 C A I 、 C A Z时 , C P U 对两个暂存 器 $ I A 和 $ I B做加 1计算 , 并 存 入 其 中 , 6 5 2 2的 定时计时器 ( C T C ) 引起 C p U 中断 , 定时 为 8 0 8 o H , 即 每隔 3 2 . 8 9 6“ 5 C T C 要 求中 断 一次 , 此时 将 $ I A 和 $ I B在这 一时 间间隔 内的脉冲累积值 即轧件和轧 辊角位移移至两 个 寄 存器 列7 0 0 o H + X 、 7 2 0 0 H + X 中 , 如此反复 , 直到C T C 引起 中断 2 5 6次结束 ( 此时轧 制 早以 3 3 6
完成)。 为保证计量时不出现计量损失，须尽量缩短程序运行一次的时间，为此采用了汇编语 Set up CTC's Ti to be calculater 言。 (record the negative pulse of pin PB) 由于采用汇编语言进行脉冲的采集记录是 以十六进制形式存于计算机内存中，所以必须 iSet up starting pulse'of numberi 经过软件转化才能成为常用的十进制数据，求 出轧辊与轧件的瞬时转速，进而求出瞬时轧制 半径。为此采用了BASIC语言做出转化程序， Check int.sign register 其程序框图如图4所示。 N 其中设ZY,GY分别为轧辊和轧件的轧制 -Starting signal is coming 半径，DZ,DG分别为轧辊和轧件的角位移 Y Roll initial angle EZ=0 Set up int.vecter $03EF $O3FF Set CA1,CA2,communicating line causing Input'circle times:N interruption when getting plus'leap Get angles of rollers in certainly interval from memory DZ=PEEK(20184+I)x 1.2/25.99 Set CTC's T1 to be timer The:sum of roll angle Set time interval between interruptions EZ=EZ+DZ ■ Calculate the rotating speed of roll DZ Set sign register;CA1,CA2, the rotating speed of sparepart DG T1.causing interruption Calculate the rolling.radium of roll ZY=C/(1+DG/DZ) Set int.register the rollinn dit of spare part GY=C/(1+DG/DZ) T:getting pulse,check CA and CA2 Print EZ,ZY,GY,DG,DE CA1 qetting pulse,$1A+1 CA2 getting pulse,$1B+1 Ending cirele？ Record total pulses recored from CA1,CA2 in 32.896 mS End 图3汇编采集程序框图 图！BASIC轧制半径转换程序 Fig.3 Block diagram of compile measuring Fig.4 BASIC block diagram of computer program convert program △平：和△平2，EZ，EG分别为经过一定循环次数后轧辊和轧件的角位移累积值。 4测量仪器和实验情况 需用测量仪器为：光栅式脉冲发生器两个，APPLE-I计算机1台，6522并行接口板1 块，启始脉冲发生器1个，装载小车1辆，细长轴1根，接线若干。测量仪器的精度直接影响 到测量精度，故应尽量选用高精度光栅脉冲发生器。本例实验受条件限制轧辊端只选用了 337
完成) 。 为 保证 计量时不出现计量损 失 , 须 尽量缩短程序运 行一 次的时 间 , 为 此采用 了 汇 编 语 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ~ ~ 一 一 一 ` ~ 一 日 . , ` U P o r d C T C ’ 5 T l t o 、 b e e a l e 一」1欲 e r t h e n e g a t i v e p u l s e o f PB ) L 』兰七里址一 一 一一 丫 一 一 一 一 一一 - 一 ` 今 r 二: 一 一下 一 了, J一丁一 了 一了 , 4 》 e 〔 钊 P S 〔 日 r 〔 I n g P u 一 S e o 下 n U m幻 e r l t一 一 一 一 一 一 ` 一 _ 一 _ 一 _ - - 一」 l { 。 一 厂赢称: 七瓦蕊月 ; . N } L _ ; S t 习 r t i n g s i g n a l 1 5 e o m i n g ? ; ` 一 一 一 一 一 一下 一一 一 一 一 一 一 二 由于 采用 汇编语 言进 行脉 冲的 采集记录是 以十六进制形式存于 计算机内存中 , 所以必 须 经过软 件转化才能 成为 常用 的十进制数据 , 求 出轧辊与 轧件的瞬时转速 , 进 而求出瞬时轧 制 半径 。 为 此采用 了 B A sI C 语言做 出转化程序 , 其程序框 图如 图 4 所 示 。 其中设Z Y , G Y 分别为轧辊和轧件的轧制 半径 , 刀 Z , 刀 G 分别为轧辊和轧 件 的 角位移 瓜: 茹厂沼 品、 、 。 : ! ` - 一 一 一 一 一 一书一 一 一 一一 一 一 J R o l l i n i t i a l a n 9 1 e E Z 二 O 引r 。 几二 J ~ . 汤 一 一 一 - 一 - . . . 一 C AI . C A乙 e o m m u n 主e a t i n g l i n e C 日 U S l n I n P u t 一 c i r c l e t i 吵 s : N r 注n t e r r u P t i o n w 卜e n g e t t 主n g P 工” 5 l e a P ` 一 一一 一 一 一一 一 -1 一 一 一 一 一 广 一 一 一 一 一 一 一 1 S e t C TC ’ 5 一 一 一 一 一 ` 一一 _ _ J 二士上世竺竺」 G e t a n g l 。 。 o f r 0 l l e r s 主n C e r t a 工 n l y z n t e r v a l f r o m 门 e m o r y D Z 二 P〔 E K (加 1 8 4十 I〕 x 1 . 2 / 2 5 . 9 9 扭 压 -r 一 一 一 一 一 一 一 一 ` 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 , T h e s u m o f r o l l a n g l e { s e t t i m e i n t e r V a l b et w e en 乒口些J些呼些卫创 一 ~ 一 一 一 一一 一 一 一 ,一 — — — — — — 一 〔 Z 二 〔 Z 十 D Z 玉 一 一 - 一 ` 一 一 一 一一 一 州 吕 l g n r e g i s t e r ; C A I , CA2 2 C 日 l e U I 日 t e t h e t h e r o t a t i n 子 r 。 七日 t I n g 冬p e e d o f r 0 1 1 s p e e 少 o f s p a r 即 a r t DZ DG . 户口` { “ , : 。 au s ` n . ` g 坦丝叮四竺吧 _ 」 一 一一 — — — 〕 - — 一 一 一 一 心 一 一 ~ .一 e t i n t r e g 1 s l _ 一 一 一 气一 一 e a i e u i a t e t h e r o l l i n Q . r a d i u m o f 刃 0 1 1 Z Y 二 C / (鱼+D G / D Z) t 卜 e 全o l l i n ` : 一 叼 d i t l : o f s p a r e p “ r t GY 二。 /( 1刃 G / 0 2 ) -r 一 一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 , , ; T , g e t t i n g p t , I S e , C { l e c k C登, “ Ud 〔 A z } , CA I q e t t i 『, 9 p L, 1 5 。 , 、 , ” + 」 { } C八2 g e t t i n g p u l s 。 , $ 1已+ 1 _ _ _ J l 一 一 一 一 一 一一 尸 一 一 一 一 P r i n t : 〔 Z , Z Y , G Y , 0 {三 , D E 浏 E n d i n g e i r 广 飞e ` 孑 : R e C o r d t o t a l p u 1 S e 日 r e “ o r e d ! 行 o m C A I , C A Z i n 多Z . B , 6 。、 3 匕 _ 一一 一 _ _ 一 _ _ _ _ E n d 口 r F 19 . 5 m e a s u r i 几 g 图 4 B A S I C 轧制半 径转换程序 F 19 . 4 B A S I c b l o e k d i a g r a m o f e o m P u t e r c o n v c r t P r o g r a m △梦 , 和 △梦 : , E Z , E G 分别为经过一定循环 次数后 轧辊和轧件的 角位移累积值 。 4 测量仪器和实验情况 需用 测量仪器为 : 光栅 式 脉 冲发 生器两 个 , A P P L E 一 I 计算机 1台 , 6 5 2 2并 行接 口 板 1 块 , 启 始脉 冲 发生器 1 个 , 装载 小车 1 辆 , 细长轴 1 根 , 接线若 干 。 测量仪器的 精度直接影响 到侧量精度 , 故应尽量选用高精度 光栅 脉 冲发生器 。 本例实验 受条件限 制轧 辊端 只 选 用 了 3 3了
300脉冲/周的脉冲发生器，轧件端只用了150脉冲/周的脉冲发生器。 本例实验是在H630轧机上完成的。考虑到在轧制进行时，轧辊传动系统各部分间隙均已 消除，万向接轴两端头平行，根据机械原理，此时齿轮座输出轴的转角即是轧辊的转角。齿轮座 的减速比一定，所以减速机高速轴的转动角位移就是轧辊角位移的数倍（倍数等子传动比）， 为使测量准确，尽可能降低轧辊角速度和轧件角速度的差值所以轧辊的转动角位移是在减速 机高速轴上接脉冲发生器测得的。 为确保计算机在轧件被咬入开始时记录脉冲，必须在轧辊咬入轧件时发出信号，通知计 算机开始记录，所以设有启始脉冲发生器。对于实际生产状况下的楔横轧轧制，轧件是边旋 转边沿轴向延伸的，为了使轧件与脉冲发生器能可靠方便地联接以保证脉冲角位移就是轧件 的角位移，采用细长轴做柔性联接元件。为使轧件在轧制过程中不致因轴向延伸而卡死，须 把与轧件相接的脉冲发生器放在一运载小车上。在轧制过程中，随着轧件沿轴向延伸，轧件 通过细长轴推动小车与脉冲发生器一同沿延伸方向运动，直至轧制结束。 使用上述测量方法，对楔横轧某非对称锥体细长零件毛坯的轧制转速和轧制半径进行了 15.4 15 1400 1000 0.010274 500 D.D108 +20.183-27 0306090120150180210240270300 EZ/Degree 困5非对称锥体细长零件毛坯尺寸和轧制转速、轧制半径实测曲线 Fig.5 Curve of spear part and measured speed,radium 表1轧制半径系数州在各个不同轧制瞬时的实测值 Table 1 Rolling radium coefficient m measured in different rolling minutes 轧辊转角中 后半径rA(mm) 轧制半径rx(mm) 压下量△r(mm) 轧制半径系数m 179.792 3.7092 4.4962 1,2258 0.6793 188.842 3.6441 3,6441 1.2908 0.8582 200.985 3.5568 4.7112 1.3782 0,8367 210.08 3.4914 4.7112 1,4435 0,8844 219.18 3.4250 4.4962 1.5088 0.7092 231.32 3.2598 4.6562 1.6752 0.8334 234.32 3.1823 4,9652 1.6572 0.8334 240.42 3.0463 4.1661 1,8887 0.5928 252.6 2,7748 4.3112 2,1602 0.7107 338
幻。脉冲 /周的脉冲发生器 , 轧件端只用 了1勃脉冲 I周的脉冲发生器 。 本例实验 是在 H 6 30 轧机上 完成的 。 考虑 到 在轧制进 行时 , 轧辊传动 系统各部分间隙均 己 消除 , 万向 接轴两 端头 平 行 , 根据机械原理 , 此时齿轮座输出轴的转角即是轧 辊的 转角 。 齿轮座 的 减速比 一定 , 所以减速机高速轴的 转动角位移就是轧辊角位移的 数倍 (倍数等于传 动比 ) 。 为使测量准确 , 尽可能降 低轧辊角速度 和 轧件角速度的差值所 以轧辊的转动 角位移是在减速 机高速轴上接脉冲发生 器 测得的 。 为 确保计算机在轧 件被咬入开始时记录 脉冲 , 必须在轧辊咬入轧件时发 出信号 , 通知 计 算机开始记录 , 所以设有启始脉冲发生器 。 对于实际生产状况下的 楔横轧 轧制 , 轧件 是边旋 转边沿轴向延伸的 , 为了使轧件与 脉冲发生 器能可靠方便地 联 接以保证脉冲角位移就是轧件 的角位移 , 采用 细长轴做柔性联 接元件 。 为使轧件在轧制过程中不致 因轴向延 伸而 卡死 , 须 把 与轧件相接的脉冲发生器放在一运载小车上 。 在轧制过程中 , 随着轧 件沿轴向延伸 , 轧 件 通过细长轴推动 小车与脉冲发生器 一同沿延伸方向运 动 , 直至轧制结束 。 使用上述侧量方法 , 对楔横轧某非对称锥体细长零件毛坯 的轧制转速和轧 制半径进行 了 必卜 户的 g二宝ìT。 1 40 0 1 0 C D 5 0 0 、 呼 卜 、 . 尔 协 卜一一 。 一 _ _ 」. } ` ` ` 二二二} ` . . . . . .州勺 . 厂 洲 睁 2 0 . 1 8, 3 0 。 0 10 8 、 . -ù 、三 : 产, 2 . ` I T 卜仁尸犷尸卜 . L l lelI|L 斗乓J O马ù 次月- . O. 反护 月. 」 .、 、 ǎ 卜! 州u: uJ à飞长 多0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 1 0 2 4 0 厄7百 ~ 3丽 E Z / D e g r e e 图5 非对称锥体细 长零件 毛坯 尺寸和 轧制转速 、 轧制半径实侧曲线 F 19 。 5 表 1 C u r v e o f : P e a r P a r t a n d m e a s u r e d s P e e d , r a d i u 位 轧制 半径系教 。 在各个不 同轧制瞬 时的 实浦位 T a b l e 1 R o ll i n g r a d i u m e o e f f i e i e n t 琳 m e a s u r e d i n d i f f e r e n t r o l li n g m i n u t e s 轧辊转角 价 轧后半径r 抓 m 瓜 ) 轧制半径r K ( m m ) 压下量 △ r( nI m ) 轧制半径 系数 解 1 7 9 。 7 92 1 8 8 。 8 42 2 0 0 。 98 5 2 1 0 。 08 2 1 9 。 1 8 2 3 1 。 3 2 3 。 7 0 9 2 3 。 6 4 4 1 3 。 5 5 6 8 3 。 4 9 1 4 3 。 4 2 5 0 3 。 2 5 9 8 3 。 1 8 2 3 3 。 0 4 6 3 2 。 7 7 4 8 4 。 4 9 6 2 3 。 64 4 1 4 。 7 1 12 4 。 7 1 1 2 4 。 4 9 6 2 4 。 6 56 2 4 一 9 6 5 2 4 。 1 66 1 4 。 3 1 1 2 1 。 2 2 5 8 1 . 2 9 0 8 1 。 3 78 2 1 一 4 4 3 5 1 一 5 0 8 8 1 一 6 75 2 1 一 6 5 7 2 1 一 8 8 8 7 2 一 1 6 0 2 0 . 6 79 3 0 。 8 58 2 0 。 8 36 7 0 一 8 84 4 0 一 7 0 92 0 一 8 33 4 0 一 8 33 4 0 。 5 92 8 0 。 7 10 7 肩介J,OJ 心白臼, … 几臼,.J 34 山件山,勺. 勺1 33 8
测量，并用图形和数值直观显示了轧制转速和轧制半径的变化情况，毛坯尺寸和实测结果如 图5所示。 通常，轧制半径是轧件轧后半径r4和压下量△r的函数，写成： rK=ra+m△r m-轧件半径系数，m=0.5~0.8 实测上述零件的轧制半径，可得出m值如表1。 表中所测轧件轧温度为1000℃，零件材料为45号钢，轧坯直径中9.87mm（热态)。 5对测试结果的讨论 (1)轧件在咬入阶段转速有很大的波动，这从模具的起楔段磨损情况可以得到证实。 从图5中可见，轧辊在刚咬入轧件时转速尚未上升到稳定转速，但在很短时间内即上升 为稳定转速，而实际操作过程是把轧辊调到轧件即将咬入时开动电机的，测量结果与实际情 祝相符，证明实测结果是可靠的。 通过对此零件轧制的实际测量，轧件在咬入阶段转速可以证明，做为实测轧制转速和轧 制半径的新途径，这种方法是可靠方便的，如采用精度适当的光栅脉冲发生器则可提高测量 精度。同时增加回归程序可把记录数据值进行回归分析。 (2)对实测m值的分析： ①系数m不具有普遍意义，只能说明此方法是可行的，因为轧制为非对称轧制，两边压 下量△不同，”4也不相同，只能取平均值进行计算，因此m值也只是个平均值，m值的变化 规律有待于轧制规则零件时进一步研究。 ②由于弹性压缩，而摩擦条件也是非对称的，因而对m值的影响无法定量估计。 ③一般m值的范围为0.5~0.8，实验结果符合预测，实验方法（测量方法）是可行的。 (3)由于实验条件的限制，没能对一些规则试件进行实测分析，但从实验过程及实验现 象、实测结果来看，轧制转速和轧制半径不仅受变形量的影响，而且还受轧制温度、轧辊刻痕 的深度和密度，甚至电机转速、电机功率的影响。 6结 论 采用计算机测量瞬时轧制转速和瞬时轧制半径，可以方便迅速地获得精度较高的数值结 果，如加上其他处理程序，则可以进行进一步的研究。 参考文献 1胡正寰，许协和，沙德元。斜轧与楔横轧原理工艺设备，北京：治金工业出版社，1985 2郑正豪。楔横轧成型工艺及楔横轧轧制转速测量研究，北京科技大学机械系硕土生 论文，1990 3黎景全，宋永龄，吴特昌，于长生。轧制工艺参数测试技术，北京钢铁学院，1980 4张树熙，张开敬。6502微处理机及其应用，北京师范大学出版社，1984 339
测量 , 并用图形和数值直观显示 了轧制转速和轧制半径的变化情祝 , 毛坯尺寸和实测结果如 图 5 所示 。 通常 , 轧制 半径是轧 件轧后半径 , A和压 下量△ r 的 函数 , 写 成 : r 二 = r , + m △ r , — 车L件半径系 数 , , 二 0 。 5~ 0 . 8 实测上述零件的 轧制 半径 , 可得出 , 值如表 1 。 表中所 测轧件轧制温度为 1 0 0 ℃ , 零 件材料为 4 5号 钢 , 轧坯 直径小9 . 8 7 m 二 ( 热态) 。 5 对测试结果的讨论 ( 1) 轧件在咬 入阶段 转速 有很 大 的波 动 , 这 从模具 的起楔段 磨损情况可以 得到证实 。 从图 5 中可见 , 轧 辊在刚咬 入轧 件时 转速 尚未上 升到稳定转速 , 但在很短时 间内即上 升 为 稳定转速 , 而实际操作 过程是把轧 辊调 到轧件 即将咬 入 时开动 电机的 , 测量结果与 实际 情 况 相 符 , 证 明实 侧结果是可靠的 。 通 过对此零件轧 制的 实际 测量 , 轧 件在咬 人 阶段 转速 可以 证 明 , 做 为实测轧 制转速和轧 制半径的 新途 径 , 这 种方 法是 可靠方便的 , 如采 用精度适 当的 光 姗脉冲 发生器 则可提高测量 精度 。 同时 增加 回归程 序可把记 录数据值进行 回 归分 析 。 ( 2) 对实测 m值的 分析 : ①系数 , 不具有普遍意义 , 只能说 明此方法是 可行的 , 因为 轧制为非对称轧制 , 两 边 压 下 量△ r 不 同 , : , 也不相 同 , 只能取平均 值进行计算 , 因此二 值也只是个平 均值 , 。 值的 变化 规律有待于轧制规则零件时进 一步研究 。 ②由于弹性压缩 , 而 摩擦条件也是非对称的 , 因而对 。 值的影响无法定量估计 。 ③ 一般 m 值的范围 为。 。 5 一 。 。 8 , 实验 结果符合 预测 , 实验方法 ( 测量方法 ) 是 可行 的 。 ( 3) 由于 实验 条件的限 制 , 没能 对一些规则试件进行实测分 析 , 但从实验过程及实验现 象 、 实测结果 来 看 , 轧 制转速和轧制 半径不仅 受变 形 量的影响 , 而且还 受轧制 温 度 、 轧辊刻痕 的 深度和密度 , 甚至电机转速 、 电机功率的影响 。 6 结 论 采 用计算机 侧量 瞬时轧制 转速和 瞬时 轧 制半径 , 可 以方便迅速地 获得精度较高的数 值结 果 , 如加上其他 处理程序 , 则 可以进 行进 一 步的 研究 。 参 考 文 献 1 胡正寰 , 许协和 , 沙德元 。 斜轧 与楔 横轧 原理 工艺设备 , 北 京 : 冶金工业出版社 , 1 9 8 5 2 郑正豪 . 楔横轧 成型工 艺及 楔横轧轧 制转速侧量研究 , 北京科技大学机械系 硕 士 生 论 文 , 1 9 9 0 3 黎景全 , 宋永龄 , 吴特昌 , 于 长生 。 轧制工艺参数测试技术 , 北京钢铁学 院 , 1 9 8 0 4 张树熙 , 张开 敬 。 6 5 0 2微处理 机及其应用 , 北京 师范大 学出版社 , 1 9 8 4 3 3 9
