工程科学学报，第37卷，增刊1：7883,2015年5月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,Suppl.1:78-83,May 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.s1.013:http://journals.ustb.edu.cn 二十辊轧机轧辊磨床砂轮动不平衡对磨削颤振的影响 王利明)，袁意林)，邵毅敏)四，王盛军) 1)重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆4000302)宁波宝新不锈钢有限公司，宁波315807 区通信作者，E-mail:ymshao@cu.cdu.cm 摘要轧辊磨床磨削过程中轧辊表面经常产生振痕等表面质量缺陷，严重制约生产效率和磨削质量.本文基于磨床双时 延动力学模型，以砂轮动不平衡为输入激励，建立了轧辊磨床砂轮动不平衡模型，运用龙格一库塔法进行求解，获得了砂轮动 不平衡时磨削系统的动力学特性.通过对正常工况与不同砂轮动不平衡量工况的仿真，获得了其振动响应，并与试验数据进 行对比，验证了轧辊磨床砂轮动不平衡模型的正确性和有效性. 关键词轧辊磨床：砂轮动不平衡：磨削颤振；振动特性 分类号TH113.1 Chatter analysis about roll grinder of twenty-high rolling mill in grinding process with grinding wheel dynamic imbalance fault WANG Li-ming,YUAN Yi-lin,SHAO Yi-min,WANG Sheng jun) 1)State Key Laboratory of Mechanical Transmission,Chongqing University,Chongqing 400030,China 2)Ningbo Baoxin Stainless Steel Co.,Ltd.,Ningho 315807,China Corresponding author,E-mail:ymshao@cqu.edu.cn ABSTRACT In the grinding process of roll grinder,chatter marks are easily to be found on the surface of the roller,which is harm- ful to the production efficiency and quality.There may be lots of reasons to chatter marks,among which grinding wheel dynamic imbal- ance was chosen to structure the roll grinder dynamic model based on doubly regenerative time delay grinding model.Runge-kutta algo- rithm was used to solve the model and the dynamic characteristics of grinding wheel dynamic system were derived.Various simulation results of different degrees of grinding wheel dynamic imbalance are calculated,which coincides with the experimental data,and then the roll grinder dynamic model was demonstrated to be proper and valid. KEY WORDS roll grinder:grinding wheel dynamic imbalance;chatter:dynamic dynamics 轧辊磨床是钢材板材轧制生产线的重要配套设 再生颤振是产生振痕的主要原因，并通过一系列方法 备，由床身、砂轮、头架、尾架、托架、拖板以及电气数控 对磨削颤振进行过程监测m.Yuan等建立了辊子磨 系统等组成，其磨削精度和效率直接影响钢板的轧制 削过程的时延动力学模型，并利用PD控制器实现对 质量和生产效率.磨削砂轮动不平衡是磨床磨削过程 砂轮的实时控制风.L等提出一种时域动力学模型， 中常见的故障，砂轮动不平衡进而可能会导致磨床颜 该模型考虑了磨入及磨出时的瞬时颤振现象，进而确 振，在轧辊表面形成振纹，影响钢材的生产效率和质 定了颤振的边界B-0.Liu等提出了双时延动力学模 量.针对这一问题，国内外学者进行了一些研究. 型，提出了一套通过控制加工工艺参数对颤振特性在 Inasaki等详细的分析了磨削表面质量问题，认为 线监测和控制的方法可.一些学者对振痕的监测也 收稿日期：20150105 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(51035008)工程科学学报，第 37 卷，增刊 1: 78--83，2015 年 5 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，Suppl． 1: 78--83，May 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． s1． 013; http: / /journals． ustb． edu． cn 二十辊轧机轧辊磨床砂轮动不平衡对磨削颤振的影响 王利明1) ，袁意林2) ，邵毅敏1) ，王盛军2) 1) 重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400030 2) 宁波宝新不锈钢有限公司，宁波 315807 通信作者，E-mail: ymshao@ cqu． edu． cn 摘 要 轧辊磨床磨削过程中轧辊表面经常产生振痕等表面质量缺陷，严重制约生产效率和磨削质量． 本文基于磨床双时 延动力学模型，以砂轮动不平衡为输入激励，建立了轧辊磨床砂轮动不平衡模型，运用龙格--库塔法进行求解，获得了砂轮动 不平衡时磨削系统的动力学特性． 通过对正常工况与不同砂轮动不平衡量工况的仿真，获得了其振动响应，并与试验数据进 行对比，验证了轧辊磨床砂轮动不平衡模型的正确性和有效性． 关键词 轧辊磨床; 砂轮动不平衡; 磨削颤振; 振动特性 分类号 TH113. 1 Chatter analysis about roll grinder of twenty-high rolling mill in grinding process with grinding wheel dynamic imbalance fault WANG Li-ming1) ，YUAN Yi-lin2) ，SHAO Yi-min1)  ，WANG Sheng-jun2) 1) State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University，Chongqing 400030，China 2) Ningbo Baoxin Stainless Steel Co． ，Ltd． ，Ningbo 315807，China Corresponding author，E-mail: ymshao@ cqu． edu． cn ABSTRACT In the grinding process of roll grinder，chatter marks are easily to be found on the surface of the roller，which is harm￾ful to the production efficiency and quality． There may be lots of reasons to chatter marks，among which grinding wheel dynamic imbal￾ance was chosen to structure the roll grinder dynamic model based on doubly regenerative time delay grinding model． Runge-kutta algo￾rithm was used to solve the model and the dynamic characteristics of grinding wheel dynamic system were derived． Various simulation results of different degrees of grinding wheel dynamic imbalance are calculated，which coincides with the experimental data，and then the roll grinder dynamic model was demonstrated to be proper and valid． KEY WORDS roll grinder; grinding wheel dynamic imbalance; chatter; dynamic dynamics 收稿日期: 2015--01--05 基金项目: 国家自然科学基金重点资助项目( 51035008) 轧辊磨床是钢材板材轧制生产线的重要配套设 备，由床身、砂轮、头架、尾架、托架、拖板以及电气数控 系统等组成，其磨削精度和效率直接影响钢板的轧制 质量和生产效率． 磨削砂轮动不平衡是磨床磨削过程 中常见的故障，砂轮动不平衡进而可能会导致磨床颤 振，在轧辊表面形成振纹，影响钢材的生产效率和质 量． 针对这一问题，国内外学者进行了一些研究． Inasaki 等详细的分析了磨削表面质量问题，认为 再生颤振是产生振痕的主要原因，并通过一系列方法 对磨削颤振进行过程监测［1］． Yuan 等建立了辊子磨 削过程的时延动力学模型，并利用 PD 控制器实现对 砂轮的实时控制［2］． Li 等提出一种时域动力学模型， 该模型考虑了磨入及磨出时的瞬时颤振现象，进而确 定了颤振的边界［3 － 4］． Liu 等提出了双时延动力学模 型，提出了一套通过控制加工工艺参数对颤振特性在 线监测和控制的方法［5］． 一些学者对振痕的监测也