0 前言

　　隨著冶金鋼鐵及汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)金屬板材的精度要求越來越高。為了能壓制出高精度的板材，軋輥的質(zhì)量就顯得尤為重要。其中軋輥的表面精度是決定板材精度的最主要因素，所以軋輥的測(cè)量與控制也顯得非常重要。目前國(guó)內(nèi)外軋輥測(cè)量方法總體上分為2大類，第一類是由于軋鋼在線磨輥(ORG)技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了在線輥形測(cè)量技術(shù)；第二類是軋輥修磨及軋輥生產(chǎn)中的軋輥測(cè)量技術(shù)。還有一些成本低精度也不高的卡規(guī)和馬鞍儀等測(cè)量設(shè)備。其中，數(shù)控軋輥磨床軋輥測(cè)量裝置測(cè)量精度最高。但是，根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)控軋輥磨床測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件的分析情況來看，真正能夠?qū)崿F(xiàn)軋輥安裝錐度、軋輥輥形和圓度的測(cè)量功能不多，且對(duì)軋輥磨床的機(jī)床導(dǎo)軌和輥形補(bǔ)償功能更是空白。測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件可實(shí)現(xiàn)的功能如下:

　　(1)軋輥的自動(dòng)和手動(dòng)測(cè)量。

　　(2)軋輥測(cè)量裝置在軋輥測(cè)量前的標(biāo)定功能。

　　(3)軋輥磨床的導(dǎo)軌標(biāo)定數(shù)據(jù)的修正及補(bǔ)償。

　　(4)軋輥安裝的錐度測(cè)量及補(bǔ)償。

　　(5)直線度測(cè)量功能(測(cè)量輥形曲線時(shí)，分析走向及輥形補(bǔ)償)。

　　(6)在軋輥輥形測(cè)量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)理論曲線、軋輥測(cè)量趨向曲線、誤差分離曲線的同時(shí)顯示，并將測(cè)量圖形界面設(shè)計(jì)成2個(gè)顯示窗口，便于誤差顯示及分析;實(shí)現(xiàn)了軋輥輥形誤差與導(dǎo)軌誤差及測(cè)量架運(yùn)動(dòng)誤差的分離，并獲取了軋輥加工的補(bǔ)償數(shù)據(jù)。

　　(7)軋輥同心度的測(cè)量。

　　(8)軋輥圓度的測(cè)量及評(píng)定，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4種方法進(jìn)行評(píng)定，界面中得到的圓度誤差曲線是將主軸運(yùn)動(dòng)誤差分離后的真正軋輥圓度誤差曲線。

1 測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件框架結(jié)構(gòu)和功能

　　本測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件的組成框圖如圖1所示，主要組成模塊如下:

圖1 測(cè)量系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖

　　(1)測(cè)量清零模塊。此模塊主要是完成軋輥測(cè)量準(zhǔn)備，如:測(cè)量傳感器的清零及測(cè)量架到位等任務(wù)，同時(shí)填寫標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸的其體值，在程序中用來計(jì)算軋輥圓度誤差。

　　(2)導(dǎo)軌標(biāo)定模塊。此模塊將記錄軋輥磨床導(dǎo)軌水平方向的運(yùn)動(dòng)誤差值。在出廠前用高精度激光干涉儀測(cè)量一定數(shù)量點(diǎn)的誤差值，記錄在導(dǎo)軌誤差數(shù)據(jù)庫中，為加工補(bǔ)償和測(cè)量補(bǔ)償提供數(shù)據(jù)。

　　(3)安裝錐度測(cè)量模塊。安裝錐度測(cè)量是對(duì)軋輥?zhàn)钋岸说侥┪捕诵纬傻腻F度測(cè)量，為了軋輥安裝調(diào)整或在軋輥加工時(shí)設(shè)定砂輪的進(jìn)給路徑，消除軋輥安裝錐度的影響。

　　(4)輥形測(cè)量模塊。此模塊是測(cè)量系統(tǒng)中最重要模塊，能夠完成各種輥形(如:直線、圓弧、正弦、CVC及自由曲線等輥形曲線)的測(cè)量任務(wù)，并形成軋輥加工補(bǔ)償數(shù)據(jù)。

　　(5)圓度測(cè)量模塊。此模塊用來測(cè)量軋輥圓度誤差。

　　(6)同心度測(cè)量模塊。此模塊是用來測(cè)量軋輥軸線的直線度，為加工或測(cè)量數(shù)據(jù)補(bǔ)償提供數(shù)據(jù)。

　　測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件的主界面如圖2所示。在每個(gè)測(cè)量模塊界面中有7個(gè)功能按鈕，如:測(cè)量開始、測(cè)量結(jié)束飛打開記錄、保存記錄、刪除記錄、打印及返回，用于測(cè)量過程控制及測(cè)量數(shù)據(jù)管理工作。

圖2 測(cè)量系統(tǒng)主界面

2 測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件模塊設(shè)計(jì)

　　由于軋輥磨床測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件功能模塊較多，不能詳細(xì)說明，現(xiàn)將主要模塊進(jìn)行介紹。

　　2.1 導(dǎo)軌標(biāo)定模塊的設(shè)計(jì)

　　對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，導(dǎo)軌的測(cè)量及定期標(biāo)定非常重要，我們國(guó)內(nèi)的大多數(shù)控機(jī)床沒有進(jìn)行該項(xiàng)工作。對(duì)于數(shù)控軋輥磨床來說，對(duì)導(dǎo)軌標(biāo)定后，用標(biāo)定值對(duì)砂輪的進(jìn)給及拖板架上的測(cè)量裝置進(jìn)行補(bǔ)償。在該模塊中，我們?cè)O(shè)計(jì)了與控制數(shù)控軟件對(duì)應(yīng)的200個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并將該數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫中，該數(shù)據(jù)也可以直接顯示在該屏幕上二在軋輥磨削或測(cè)量時(shí)，可直接由NC程序調(diào)用，也可以由測(cè)量數(shù)據(jù)處理程序調(diào)用。如圖3所示。

圖3導(dǎo)軌標(biāo)定界面

　　2.2 軋輥棍形測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)

　　在軋輥輥形測(cè)量模塊中，輥形圖(圖4)顯示分為上下2部分，上圖顯示當(dāng)前軋輥的廓形和允許公差值。在測(cè)量過程中，上圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)量軌跡趨向曲線，觀察輥形是否超出公差帶范圍，并顯示超差的Z坐標(biāo)位置。

圖4輥形測(cè)量界面

　　下圖是顯示輥形在整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)放大1000倍的誤差分布，也叮以從該圖中直接讀出相應(yīng)Z坐標(biāo)上的輥形誤差值。

　　測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過選擇原始數(shù)據(jù)和誤差分離2個(gè)單選項(xiàng)獲得。原始數(shù)據(jù)是指由傳感器獲取經(jīng)濾波后的數(shù)據(jù)。誤差分離選項(xiàng)是將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了主軸運(yùn)動(dòng)誤差分離后所得數(shù)據(jù)。我們?cè)O(shè)計(jì)選用200個(gè)點(diǎn)的誤差值貯存在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，在屏幕上只顯示出最大誤差及相應(yīng)Z坐標(biāo)位置，并在后臺(tái)程序中還可形成誤差補(bǔ)償表格數(shù)據(jù)庫。

　　2.3 札輥圓度測(cè)量模塊設(shè)計(jì)

　　圓度測(cè)量模塊分為4個(gè)子模塊，分別為;最小二乘圓、最小區(qū)域、最大內(nèi)接圓和最小外接圓法。在測(cè)量時(shí)，首先要輸人采樣點(diǎn)數(shù)和被測(cè)量軋輥的基本半徑，然后通過下拉菜單選擇相應(yīng)的子模塊;同時(shí)，在測(cè)量界面上顯示出被測(cè)圓形、誤差值及評(píng)定結(jié)果，見圖5。

3 結(jié)束語

　　本文介紹的數(shù)控軋輥磨床測(cè)量系統(tǒng)數(shù)控軟件具有良好的人機(jī)交互性，便于操作者使用。數(shù)控軟件是針對(duì)客戶的特定要求而設(shè)計(jì)的，可以控制整個(gè)軋輥測(cè)量過程，顯示各種實(shí)時(shí)重要數(shù)據(jù)。操作者只要簡(jiǎn)單地輸人相應(yīng)的數(shù)據(jù)就可以完成軋輥測(cè)量各項(xiàng)任務(wù)。該數(shù)控軟件可以與本課題組研制的基于840 D的控制系統(tǒng)數(shù)控軟件配合使用，也可單獨(dú)使用。