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磨床数控化改造设计1.引言磨床是一种常见的金属切削加工设备，用于加工精密零件。
传统的磨床操作复杂，效率低下，难以满足现代工业对精度和生产率的要求。
因此，将磨床进行数控化改造是一个重要的工程，可以提高生产效率和产品质量。
本文将介绍磨床数控化改造设计的关键方面。
2.设备选择在进行磨床数控化改造前，需要选择合适的数控系统和相关设备。
目前市场上有多种数控系统可供选择，如Siemens、Fanuc等。
要根据磨床的规格、使用要求和预算等因素来选择适合的数控系统。
同时，还需要选择相应的伺服电机和驱动器，以及传感器和编码器等相关设备。
3.机械结构调整在进行数控化改造时，需要对磨床的机械结构进行调整。
首先，需要对磨床的导轨、主轴和滑块等关键部件进行检修和维护，确保其良好的工作状态。
然后，根据数控系统的要求，对磨床进行改进和加工，如增加线性导轨、调整传动方式等，以提高精度和稳定性。
4.硬件接口设计数控系统需要与磨床的各个部件进行通信和控制。
因此，需要设计适配器和接口板，将数控系统的控制信号转化为磨床能够接受的信号。
这涉及到电气和电子方面的知识，需要根据具体磨床的设备和数控系统的要求来设计。
5.编程和控制数控化改造后，磨床需要进行编程和控制。
编程是通过数控系统来告诉磨床如何进行加工操作和移动。
传统的编程方式是使用G代码和M代码，但随着技术的发展，现在还可以采用CAD/CAM软件来进行编程。
控制是指数控系统对磨床进行运动控制和参数调整。
数控系统可以通过插补算法来实现复杂的运动轨迹控制，同时也可以根据不同的工件进行参数调整，以实现更高的加工效率和精度。
6.总结磨床数控化改造可以提高加工效率和产品质量，是现代工业中的重要工程。
在进行数控化改造设计时，需要选择适合的数控系统和相关设备，调整磨床的机械结构，设计硬件接口，进行编程和控制。
这些关键方面的设计将直接影响磨床的数控化改造效果。
因此，在设计过程中需要充分考虑实际情况和需求，确保改造后的磨床能够满足生产要求。
磨床改造方案
磨床改造方案通常包括以下几个方面的考虑：
1. 自动化改造：可以考虑对磨床进行自动化改造，通过添加伺服驱动器和PLC等设备，实现磨削过程的自动化控制。
这样可以提高生产效率和一致性，减少人工操作的错误。
2. 数控化改造：将磨床改造为数控磨床，可以通过安装数控系统和电脑控制软件，实现对磨削过程的数字化控制。
这样可以提高加工精度和重复性，减少操作难度和工时。
3. 结构改造：可以考虑对磨床的结构进行改造，以提高刚性和稳定性。
比如增加机床重量、改进导轨和滑块等部件的材质和设计，以降低振动和噪音，提高加工质量。
4. 冷却液系统改造：可以考虑对磨削过程中的冷却液系统进行改造，以提高冷却效果和废液处理效率。
比如增加冷却液供给管路和喷嘴，优化冷却液循环系统等，确保工件和磨削刀具的温度控制在合适的范围内。
5. 加工辅助系统改造：可以考虑为磨床添加加工辅助系统，如自动测量/检测系统、自动数据采集系统等，以提高加工效率和过程控制能力。
这些系统可以实时监测工件尺寸和形状，及时调整磨削参数，减少人为误差。
6. 安全性改造：可以考虑对磨床进行安全性改造，添加必要的安全装置，如紧急停机按钮、安全防护罩等，以确保操作人员
的人身安全。
此外，还可以对磨床进行定期的维护和检修，以保证设备的正常运行和使用寿命。
综上所述，磨床改造方案涉及到自动化、数控化、结构、冷却、辅助和安全等多个方面的改进措施，根据具体需求和实际情况，可以进行定制化的改造方案设计。
普通型轧辊磨床M84125改数控型技术方案1总体说明及加工技术要求1.1 总体说明●改造后的轧辊磨床是一台高效率、高精度及高可靠性的数控轧辊磨床，它采用先进的电气控制技术和机械传动技术，性能达到先进水平。
先进电气控制技术的采用使得该轧辊磨床的中高机械传动大大简化，减少了中高机械传动链，在可靠性上得到很大提高。
●改造后的磨床采用当前世界最先进的西门子840D数控系统，配备专为轧辊磨床设计的自动化控制软件，将用户使用方便放在第一位开发设计，多种多样的功能已被模式化，在进行轧辊磨削编程作业时，操作人员只需根据相关对话框的提示输入有关的工艺参数，不必要求操作者进行复杂而烦琐的编程作业。
具有足够灵活及对用户友好的操作界面。
●原机床加工的轧辊轮廓曲线类型少，只能加工单一曲线，不能加工其他曲线和用户自定义的曲线；原机床中高机构使用的是凸轮杠杆机构，采用机械结构的中高机构结构比较复杂，传动链长，调整麻烦，而且砂轮架为三层结构，刚性较差。
加工的轧辊轮廓曲线的精度低，为了加工出轧辊表面的轮廓曲线，要求在横向和纵向通过机械方式来实现联动，传动链长。
改变加工曲线参数困难，为了改变轧辊轮廓曲线的角度和它的高度，需要拆开机床齿轮箱，更换齿轮组，来改变传动链的传动比，达到改变曲线参数的目的。
由于齿轮组个数有限，因此曲线的参数变化受到限制。
●根据甲方轧辊磨床M84125具体情况和要求，乙方根据多年多年从事轧辊磨床专业工作中积累的经验，本着提高设备技术含量和机床的使用可靠性的原则对磨床进行的改造。
以满足甲方对轧辊磨削的效率、精度以及曲线灵活性的要求；简化和方便设备的使用维护，降低磨床的维护成本和备件费用。
该设备经过改造后具有技术先进、成熟可靠、性能稳定、工艺完善、经济实用的特点。
●扩大磨床的加工范围：由于数控磨床能实现几个坐标的联动，加工程序可以按照加工零件的要求变换，所以它的适应性和灵活性很强，可以加工普通磨床无法加工的辊形复杂的轧辊。
M10100磨床的数控化改造方案用数控技术对M10100磨床进行改装，可提高机床精度，实现圆弧,曲线等鼓形工的磨削加工。
利用CNC计算机控制理论，并结合磨床现状及使用要求对进给、电气控制及自动测量系统进行数控改造，既可提高产品的质量稳定性，又可为企业节省大量的资金，具有显著的经济效益。
改造方案1．数控系统因考虑到需要对M10100磨床导轮修整器和砂轮修整器的纵向和横向都进行准确的进给控制,数控系统的可选择四轴或两轴的系统,如不常对导轮进行修磨可选用两轴系统。
目前常用的数控伺服系统有开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。
本次改造经考虑选用半闭环伺服系统(因闭环伺服系统需要主动电感测微头的配合使用)。
2．电气控制原机床电气控制是一个简单的继电器控制电路，磨床的控制要求快速、准确，并且和CNC 配合使用。
因此采用外置PLC的形式实现电气控制。
使用外置的PLC控制使电路变得简单，大部分原来的电气元件需要更换。
电气部分的改造包括两个部分，一是PLC的选择，二是电气线路的改造.(但介于时间关系此部分不见意进行大的修改.)3．机械传动部分的改造设计机械传动是保证产品精度的重要因素，原液压进给机构由于液压换向时电磁阀的位置不一致，导致进给位置不准确；另外，进给传动链的最后一部分是由普通梯形丝杠将运动传递给工件架的，造成间隙大、寿命短；其补偿机构为凸轮小轴控制，零件损坏快、故障率高，且不易修复。
(1)液压换向阀的电磁阀的更换。
采用伺服电动机、滚珠丝杠串联的方式，装在原磨床的过桥上，代替原磨床的液压进给和补偿机构。
(2)将普通梯形丝杠更换为滚珠丝杠。
滚珠丝杠摩擦损失小、效率高，其传动效率可在90％以上，且精度高、寿命长。
4改造时间安排6月22日对机床导轮修整部和砂轮修整部分进行初步测绘确定改装方案6月23日对上面两部件进行折除(此两部件我们带走并对其进测绘),于24日整理出图纸6月25日根据测绘出的尺寸,对图纸进行重新设计整理,出好各新增部分的产品图纸,于26日与袁助讨论可行性,并对图纸进必要的修改6月27日~7月4日进行另部件的外协加工,在此期间丝杆\系统都必须到位7月5日至8日进行另部件的安装7月9日至10日进行系统安装和调试5.系统的抗干扰措施为了确保系统稳定可靠的工作，采取以下抗干扰措施：1)对于接口干扰，主要在于进入干扰信号的输入／输出端加光耦隔离变压器.2)通过加装金属机箱来达到电磁屏蔽效果。
KWA 1000轧辊磨床数控化改造张新利 王苏明(新疆八一钢铁股份有限公司)摘 要: 介绍了对K WA 1000数控轧辊旧磨床进行的数控化设计及改造,通过改造达到了同类型轧辊数控磨床的精度要求。
关键词: 磨床;数控;机械;控制中图分类号:T G 580.27文献标识码:B文章编号:1672—4224(2006)01—0019—041 前言KWA1000数控轧辊磨床是旧设备,用来为八钢板带工程冷轧项目进行配套磨削工作辊。
该磨床采用直线插补原理,头架、尾架旋转,由砂轮架实行磨削进给。
因床身锈蚀严重,进行了清洗和除锈处理,然后进行预检。
根据预检情况进行修理:如导轨表面严重损伤,需精刨加工,轻度损伤需进行人工修复。
安装时精确调整床身各导轨直线度和相互平行度,使之达到精度要求,其精度标准按同规格数控轧辊磨床出厂精度执行。
对于构成砂轮运动的各部件,保留床身,改造大拖板,重新设计制造大拖板以上各部件,增加测量架部件。
对于构成工件运动的各部件则以调整修复和更换损坏的零件来恢复其精度。
大修改造,历时1年,2004年12月6日成功磨削出第一只冷轧机组工作辊。
2 机械部分改造图1为KWA 1000数控轧辊磨床示意图。
对磨架及相关部件重新进行了设计、制作。
图1 KW A 1000数控轧辊磨床示意图2.1 数控曲线磨削机构重新设计、制造独立的偏心套静压轴承和主轴动静压轴承供油系统。
采用偏心套结构的高精度数控曲线磨削机构,提高U 轴进给灵敏度和进给精度,与Z 轴配合完成高精度轧辊磨削。
静压偏心套结构,静压刚度高,运动灵敏,进给精度高,抗振性好;利用小角度回转偏心套与拖板纵向运动实现曲线磨削。
由SIEM ENS 交流伺服电机经双导程蜗轮蜗杆传至滚珠丝杆副,通过杠杆装置驱动偏心套回转,保证了高精度曲线磨削。
同时利用断电保护油缸,实现砂轮断电保护。
位置环采用交流伺服电机自带脉冲编码器实现位置反馈。
静压偏心套结构图见图2。
2.2 磨架及其进给机构重新设计、制造磨架和进给机构,使之达到高精 作者简介:张新利,男,31岁,工学学士,乌鲁木齐(830022)新疆八一钢铁股份有限公司冷轧薄板厂19度进给要求;磨架导轨为贴塑静压导轨,抗振性及抗颠覆性能好,运动平稳,进给灵敏度高,导轨磨损小。
宝钢热轧轧辊磨床数控系统改造方案
发表时间：2018-06-06T15:24:01.737Z 来源：《科技新时代》2018年3期作者：崔海波[导读] 摘要：宝钢热轧 2050 轧辊磨床是用于轧辊表面精加工的设备，其主要功用是磨削热轧厂的工作辊和支承辊，其数控系统为 IBSO 公司专为德国 WALDRICH 轧辊制造厂开发的第一代产品，型号为 ILC-500。
随着用户对钢板表面质量要求的不断提高，摘要：宝钢热轧 2050 轧辊磨床是用于轧辊表面精加工的设备，其主要功用是磨削热轧厂的工作辊和支承辊，其数控系统为 IBSO 公司专为德国 WALDRICH 轧辊制造厂开发的第一代产品，型号为 ILC-500。
随着用户对钢板表面质量要求的不断提高，轧辊磨床的磨削精度成为制约钢板质量和板形精度的瓶颈，同时磨辊间减少操作人员数量并提高劳动生产率的要求也越来越强烈，故决定对宝钢热轧 2050 轧辊磨
床进行改造。
本文重点介绍具体改造方案。
关键字：宝钢、数控、改造
1磨床数控系统改造的原因
随着轧钢技术的不断改进和发展，对轧辊加工提出了一系列技术上的要求：
①更加复杂的轧辊辊型（CVC、多元轧辊）；
②更小的轧辊辊型偏差和偏心度、圆度及锥度偏差；
③更快的磨削速度和效率；
④适应于更多的轧辊材质，应用范围更广；
同时，磨辊间的发展对轧辊磨床也有新的要求：
①提高劳动生产率，减少人员投入；
②提高磨床的使用寿命；
③更高的轧辊检测要求和足够大的检测数据的存储能力
宝钢 2050 热轧轧辊磨床是 20 世纪 80 年代从德国进口的，其数控系统主要采用分立插件板计算机、PLC 采用西门子 S5-130，并且通过点对点连接的方式进行信号传送。
由于计算机硬件及软件的限制，使得该磨床自动化水平较差，并存在以下问题：（1）磨削后的轧辊辊型偏差大，严重制约了热轧板的板形质量和凸度指标的进一步提高。
轧辊辊型偏差指实际辊型与设定辊型的差值。
由于轧辊是轧钢过程中钢板主要的变形工具，随着用户对钢板尺寸精度要求越来越高，特别是对钢板平直度要求小于50µ，而目前轧辊磨床磨削辊型偏差大，基本在 100µ左右。
由于磨床磨削辊型偏差已大于钢板板形精度要求，故严重制约了热轧板的板形质量和凸度指标的进一步提高，更无法适应日后大量双高产品对轧辊精度的要求，使宝钢的国际竞争力处于落后地位。
（2）磨削效率低下
由于磨床校准轧辊中心时间较长，程序中也无补偿功能，因此磨削时间长，效率低下。
目前 2050 热轧磨削平均每根需 45～60 分钟，而同样 1580 热轧平均每根只需25～40 分钟。
由于磨削效率低，同样要磨削到规定的精度所需要的磨削道次就多，轧辊的损耗及砂轮的损耗都相对较大，影响到辊耗的进一步降低。
同时，为保证轧线正常供应合格的轧辊，必须保证轧辊足够的周转量。
如能提高磨床磨削效率，则能减少轧辊周转量。
（3）自动控制水平落后，严重制约了磨辊间劳动生产率的提高
在操作性能方面，该系统操作界面差，无法进行图形显示，操作工不能随时察看园度、磨削偏差等曲线，同时不能预见磨削效果。
磨削程序未采用模块化设计，无法实现自由编程。
硬件设计时无扩展功能，不能联网通讯，也不能实现磨床集中控制，严重制约了磨辊间劳动生产率的提高。
（4）磨床控制系统和传动系统结构复杂，故障率高。
磨床采用直流传动系统，设备的稳定性和维护性差，影响磨床作业率的提高和维护成本的降低。
直流电机中碳刷需经常维护保养，如维护不及时就会造成故障。
CNC 系统插件板采用的是分立元件，和 PLC 之间采用点对点通讯，PLC 和现场元件之间也是采用点对点通讯，故电缆量大，故障率高，且故障查找和处理难度较大。
（5）备品备件采购难、费用高
由于电气技术发展很快，很多电气备件难以采购或采购费用很高。
目前磨床上许多电气设备存在老化现象，要保证磨床的较高功能投入率和精度，就需投入大量的备品备件费和维修费。
且随着磨床的进一步老化，投入费用将进一步提高。
由于以上原因，原磨床数控系统已无法满足轧钢和磨辊间的要求，为确保热轧产品表面质量和提高劳动生产率，决定对磨床数控系统进行改造。
2磨床数控系统改造的目标
根据轧钢和磨辊间的需求，本次改造的目标是：
①确保磨削后的轧辊辊型偏差小于±10µ，满足轧钢板形控制的要求
通过改造，确保磨削后的轧辊辊型偏差小于±10µ，满足轧钢板性控制的要求，确保热轧板的板形质量和凸度指标的进一步提高，为日后大量双高产品打下基础。
②磨削效率提高 30%以上
通过在程序中加入各类补偿功能，使磨削时间由原来平均每根 45～60 分钟降低到平均每根 25～40 分钟，降低轧辊周转量。
③大幅提高自动控制水平，通过联网和集中监控，提高磨辊间劳动生产率在操作性能方面，实现图形显示，磨削程序采用模块化设计，实现自由编程。
通过联网通讯实现磨床集中控制，提高磨辊间劳动生产率。
④简化磨床控制系统和传动系统结构，降低故障率。
通过采用交流传动系统，提高设备的稳定性，减少维护量和维护成本。
采用工业 PC 替代 CNC，和 PLC 之间采用 Profibus 通讯，PLC 和现场元件之间也是采用 Profibus 通讯，减少电缆量，降低故障率，提高诊断功能。
⑤解决备品备件采购难、费用高问题
通过采用标准的工业 PC 和西门子 PLC 产品，使得备品备件采购得到保障，备品备件费用得到大幅下降。
3磨床数控系统改造内容
3.1CNC、PLC 的改造
针对目前落后的 CNC 系统（8088 和 8086 水平）和 PLC 系统（S5－135U），改造后控制系统全面升级，更新换代，达到目前的先进水平。
新的系统投入后，磨床可实现全自动磨削，操作工可在控制室内操作和监控磨床，轧辊磨削数据可按要求进行存储和打印，实现信息共享。
3.2传动控制系统改造
目前 2050 热轧磨辊间磨床的主轴电机和砂轮电机均为直流电机，其控制系统均为 Siemens 直流模拟控制系统。
由于直流电机价格昂贵，维护困难，随着交流调速技术的日益成熟和完善，交流调速取代直流调速已成为一种必然趋势。
本工程拟将工作辊磨床的直流电机改为交流电机。
工作辊磨床更换下来的直流电机可用作万能磨床电机的备件。
改造后的交流电机，其传动控制系统均作改造，均由全数字化组件构成。
全数字控制系统性能好、可靠性高，可满足高动态品质、高调速精度的要求。
对传动系统的控制可采用灵活多样的软件模块，以满足各种不同控制的要求，并具备调速系统最佳控制性能的自动优化功能。
全数字装置还提供对系统完备的监控保护和故障自诊断功能。
同时拥有多种方便快捷的通讯联网形式，可以与自动化系统联网通讯，进行参数的设定和信息的交换。
传动控制装置与磨床控制系统之间拟采用现场总线方式连接，实现数字控制，以减少控制电缆的数量并提高可靠性。
3.3磨床测量臂的更换
2050 热轧磨床测量臂的更新改造。
由于磨床的测量臂已使用了多年，传感器的精度低，测量支座的旋转接触面磨损严重，其精度已不能满足目前轧辊高精度测量的要求。
由于作为控制的一个重要环节，测量结果将反馈到数控系统中参与运算，且精度要求达到 1µ，所以必须更换磨床的测量臂，提高磨床的测量精度，才能保证改造后磨床磨削精度。
3.4 磨床导轨及移动部件的精度恢复
由于 2050 热轧轧辊磨床经多年使用，其导轨等活动部件均有不同程度的磨损。
从而降低了机床的整体精度。
要对磨床进行改造，必须对磨床的导轨及移动部件的精度进行恢复。
参考文献：
[1] 蔡燕琴.数控系统的发展方向. 机械制造与自动化. 2006.
[2] 吴敏镜. 现代数控机床的特点和发展趋势.新技术新工艺. 1996（3）：19~21.。
