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摘要：数字控制技术是运用数字化信息进行控制的一种自动技术。近年来计算机技术和电子技术的日新月异使数控技术飞速发展。数控技术在很多领域发挥了重要作用，今后还将向更加智能化的方向发展。
关键词：计算机数控技术轧辊加工领域应用
中图分类号：U172.6文献标识码：A文章编号：
引言
数控技术是通过数字信息对机械加工及运动过程加以控制的技术，因集合了多项专业技术，具有高效、精准、自动化等特点，从机械加工到精细雕刻，数控技术的应用非常广泛。
1.数控技术的特点
数控技术使用数字信息对机械加工及运动过程实施控制，在工业生产及加工中具有重要作用。数控技术是多种技术的融合，其中包括计算机技术、网络通信技术、机械制造技术、传感检测技术、光机电技术，因而能够在生产及加工中实现多种技术的应用，并且自身还具有高效、精准、自动化等优势。通过计算机编程控制，设备能够按照程序要求完成相应的机械加工，大大提高了工作效率。特别是在电子技术发展的推动下，数控系统的性能不断提高，成为先进机械加工的主体。其特点主要表现在：可以改变加工工艺参数，方便实现换批加工及新产品研制；可在一次装夹工件实现多道工序的加工，保证加工精度；可以完成普通机床难以达到的零件曲面形状的加工；可以使用模块化的标准工具，提高标准化管理水平。正是基于以上特点，数控技术的应用领域非常广泛。
2.普通轧辊机床存在的问题
2.1定位不准。普通车床定位不准确, 不能严格保证符合配辊图的定位, 必须对车才能基本保证上下轧槽相互吻合, 这样的加工过程繁琐, 降低了工作效率。
2.2采用成型刀来加工轧槽。手工参照磨刀样板刃磨刀具, 只是一个模拟的方法, 无法用数字衡量它的准确程度, 而且一个孔型分为轧槽、侧壁、过渡圆弧三个部分分别加工, 更降低了轧辊加工的准确程度。
2.3加工效率低。车床转速一般在3~ 18 转, 与现代车床几百转甚至上千转相比, 严重制约了加工效率的提高。
2.4加工品种不灵活, 换型周期长, 不能适应产品多变的要求。
3.数控车床的构造和工作原理
数控车床是由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置及强电控制装置、伺服驱动系统、机床的机械部件等组成。数控机床主要的工作原理：将控制机床工作台运动的位移量、位移速度、位移方向、位移轨迹多参量通过控制介质输入到CNC 装置，CNC 根据这些参量指令计算得出进给脉冲序列（包含上述四个参量），然后经伺服单元进行功率放大，形成驱动装置的控制信号，最后由驱动装置驱动工作台按所要求的速度、轨迹、方向和距离移动，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。数控机床与普通机床相比，工作原理不同在于数控机是按数字形式给出的指令进行加工的。
4.计算机数控轧辊机床的优势
4.1可以精确加工传统机床无法加工的复杂曲面, 轧槽定位准确, 上下轧槽吻合好, 避免了由于轧辊加工不规范给轧线造成的生产事故( 如: 加工不合格引起的应力集中而造成的断辊) 和诸多操作的不便( 如: 轧槽定位不准, 上下轧槽不易找正等) 。
4.2可以实现加工的自动化, 从而效率可比传统机床提高37 倍。计算机有记忆和存储能力, 可以记住和存储输入的程序, 然后按规定的顺序自动执行,实现加工过程自动化。只要重新运行程序, 就可实现另一件加工的自动化, 从而使单件和小批量生产实现自动化。
4.3可实现多工序的集中加工, 减少被加工件在机床间的频繁搬运。
4.4拥有自动报警, 自动监控, 自动补偿等多种自率功能, 可实现长时间的无人看管加工。
4.5为轧线上新工艺的应用拓宽道路。比如, 切分轧制时, 轧槽要求精确定位, 孔型间距误差不得大于0. 05mm; 軋辊椭圆度不得大于0. 08mm。在保证加工效率的情况下, 普通车床根本无法达到这样的要求。
4.6加工品种灵活多变, 并可以节约刀具的开支。数控机床比普通机床降低了工人的劳动强度, 节省了劳动力, 缩短了新产品试制周期, 可对市场需求做出快速反应。机床的数控化还是推行企业信息化改造的基础。
5.普通机床的计算机数控化改造
用于轧辊加工的机床全部是旧式普通机床。这些老设备现在或在不久以后,会成为阻碍现代化进程的包袱。同时这些老设备也是一笔很大的资产, 改造好了就是财富。对于机械结构落后, 精度已经丧失的设备, 不宜改造; 对于机械性能良好和精度保持良好的, 控制系统落后的机床, 应认真研究采用何种档次的数控系统改造。数控化改造首先使机床的原功能得到完整恢复。在普通车床上增加数显或数控系统, 改造成NC 车床, 或CNC 车床; 同时, 为提高精度、效率和自动化程度, 对机械、电器部分进行翻新, 对机械部分重新装配加工, 恢复原精度。下面通过实例对改造做一说明:轧钢厂共有用于轧辊加工的普通机床6 种型号20 余台。从2000 年对CHK8463 普通轧辊机床的数控化改造开始, 迈出了轧辊加工数控化改造进程的第一步。改造从两个方面进行:
5.1电器方面: 重新设计了整机的控制系统, 新增加操作平台一个, 采用了内置PLC( 可编程控制器) ,增加了灭弧器, 减少干扰及简化装配过程, 提高控制的可靠性; 增加了数控系统。采用日本FANVC 公司的OT 系统, 其设备性能稳定, 故障率低于0. 08% ,可靠性高。
5.2床身机械结构方面: 取消原进给装置, 重新设计滚珠丝杠, 溜板箱, X 向进给装置, 增加了丝杠防护措施, 用两台伺服电机分别控制刀台的X 和Z 向进给。改造前后各项技术指标的对比见表1。轧钢厂轧辊机床数控化改造是成功的, 已经应用于260 机组切分轧制的轧辊加工, 轧槽定位准确, 孔型得到精确加工, 为切分轧制的试轧成功铺平了道路。数控机床能力的最大化还要有诸多相关技术的支持, 比如: 编程和试切技术; 刀具的选择技术; 组织加工生产的计划安排; 远程监控问题;企业信息化程度问题等等, 这些因素之间是相辅相成的。
6.数控技术的应用展望
目前数控技术的发展越来越快，应用领域不断拓展，并已成为国际竞争的重要内容。今后数控技术还将继续提高智能化、自动化、网络化的技术功能，因此，数控技术涉及的内容也将更加复杂。为推动我国数控技术的发展，政府部门应制定专项发展战略，鼓励数控技术的研发创新，积累自主知识产权，从而不断提升我国在数控领域的国际地位。
7.结语
轧辊机床的计算机数控化改造, 是轧辊加工行业普车加工向数字化控制加工的一次成功的跨越。对老设备的数控化改造可减少投资额、交货期短, 改造费用低, 与购置新机床相比, 能节省投资50% 左右。改造后的机床机械性能稳定可靠。所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件, 可以作为新设备继续使用多年。同时, 普通机床的数控化改造的另一个优势是熟悉了解设备、便于操作维修。另外, 由于多年使用, 操作者对机床的特性早已了解, 在操作使用和维修方面培训时间短, 见效快。改造的机床一安装好, 就可以实现全负荷运转。并可以充分利用现有地基, 不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。可根据技术革新的发展速度, 及时提高生产设备的自动化水平和效率, 提高设备质量和档次, 将旧机床做升级改造。
参考文献：
[ 1] 罗学科, 谢富春. 数控原理与数控机床. 北京: 化学工业出版社,1996. 52~ 58.
[ 2] 赵云龙. 数控机床及应用. 北京: 机械工业出版社, 2002. 106 ~132.
关键词：计算机数控技术轧辊加工领域应用
中图分类号：U172.6文献标识码：A文章编号：
引言
数控技术是通过数字信息对机械加工及运动过程加以控制的技术，因集合了多项专业技术，具有高效、精准、自动化等特点，从机械加工到精细雕刻，数控技术的应用非常广泛。
1.数控技术的特点
数控技术使用数字信息对机械加工及运动过程实施控制，在工业生产及加工中具有重要作用。数控技术是多种技术的融合，其中包括计算机技术、网络通信技术、机械制造技术、传感检测技术、光机电技术，因而能够在生产及加工中实现多种技术的应用，并且自身还具有高效、精准、自动化等优势。通过计算机编程控制，设备能够按照程序要求完成相应的机械加工，大大提高了工作效率。特别是在电子技术发展的推动下，数控系统的性能不断提高，成为先进机械加工的主体。其特点主要表现在：可以改变加工工艺参数，方便实现换批加工及新产品研制；可在一次装夹工件实现多道工序的加工，保证加工精度；可以完成普通机床难以达到的零件曲面形状的加工；可以使用模块化的标准工具，提高标准化管理水平。正是基于以上特点，数控技术的应用领域非常广泛。
2.普通轧辊机床存在的问题
2.1定位不准。普通车床定位不准确, 不能严格保证符合配辊图的定位, 必须对车才能基本保证上下轧槽相互吻合, 这样的加工过程繁琐, 降低了工作效率。
2.2采用成型刀来加工轧槽。手工参照磨刀样板刃磨刀具, 只是一个模拟的方法, 无法用数字衡量它的准确程度, 而且一个孔型分为轧槽、侧壁、过渡圆弧三个部分分别加工, 更降低了轧辊加工的准确程度。
2.3加工效率低。车床转速一般在3~ 18 转, 与现代车床几百转甚至上千转相比, 严重制约了加工效率的提高。
2.4加工品种不灵活, 换型周期长, 不能适应产品多变的要求。
3.数控车床的构造和工作原理
数控车床是由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置及强电控制装置、伺服驱动系统、机床的机械部件等组成。数控机床主要的工作原理：将控制机床工作台运动的位移量、位移速度、位移方向、位移轨迹多参量通过控制介质输入到CNC 装置，CNC 根据这些参量指令计算得出进给脉冲序列（包含上述四个参量），然后经伺服单元进行功率放大，形成驱动装置的控制信号，最后由驱动装置驱动工作台按所要求的速度、轨迹、方向和距离移动，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。数控机床与普通机床相比，工作原理不同在于数控机是按数字形式给出的指令进行加工的。
4.计算机数控轧辊机床的优势
4.1可以精确加工传统机床无法加工的复杂曲面, 轧槽定位准确, 上下轧槽吻合好, 避免了由于轧辊加工不规范给轧线造成的生产事故( 如: 加工不合格引起的应力集中而造成的断辊) 和诸多操作的不便( 如: 轧槽定位不准, 上下轧槽不易找正等) 。
4.2可以实现加工的自动化, 从而效率可比传统机床提高37 倍。计算机有记忆和存储能力, 可以记住和存储输入的程序, 然后按规定的顺序自动执行,实现加工过程自动化。只要重新运行程序, 就可实现另一件加工的自动化, 从而使单件和小批量生产实现自动化。
4.3可实现多工序的集中加工, 减少被加工件在机床间的频繁搬运。
4.4拥有自动报警, 自动监控, 自动补偿等多种自率功能, 可实现长时间的无人看管加工。
4.5为轧线上新工艺的应用拓宽道路。比如, 切分轧制时, 轧槽要求精确定位, 孔型间距误差不得大于0. 05mm; 軋辊椭圆度不得大于0. 08mm。在保证加工效率的情况下, 普通车床根本无法达到这样的要求。
4.6加工品种灵活多变, 并可以节约刀具的开支。数控机床比普通机床降低了工人的劳动强度, 节省了劳动力, 缩短了新产品试制周期, 可对市场需求做出快速反应。机床的数控化还是推行企业信息化改造的基础。
5.普通机床的计算机数控化改造
用于轧辊加工的机床全部是旧式普通机床。这些老设备现在或在不久以后,会成为阻碍现代化进程的包袱。同时这些老设备也是一笔很大的资产, 改造好了就是财富。对于机械结构落后, 精度已经丧失的设备, 不宜改造; 对于机械性能良好和精度保持良好的, 控制系统落后的机床, 应认真研究采用何种档次的数控系统改造。数控化改造首先使机床的原功能得到完整恢复。在普通车床上增加数显或数控系统, 改造成NC 车床, 或CNC 车床; 同时, 为提高精度、效率和自动化程度, 对机械、电器部分进行翻新, 对机械部分重新装配加工, 恢复原精度。下面通过实例对改造做一说明:轧钢厂共有用于轧辊加工的普通机床6 种型号20 余台。从2000 年对CHK8463 普通轧辊机床的数控化改造开始, 迈出了轧辊加工数控化改造进程的第一步。改造从两个方面进行:
5.1电器方面: 重新设计了整机的控制系统, 新增加操作平台一个, 采用了内置PLC( 可编程控制器) ,增加了灭弧器, 减少干扰及简化装配过程, 提高控制的可靠性; 增加了数控系统。采用日本FANVC 公司的OT 系统, 其设备性能稳定, 故障率低于0. 08% ,可靠性高。
5.2床身机械结构方面: 取消原进给装置, 重新设计滚珠丝杠, 溜板箱, X 向进给装置, 增加了丝杠防护措施, 用两台伺服电机分别控制刀台的X 和Z 向进给。改造前后各项技术指标的对比见表1。轧钢厂轧辊机床数控化改造是成功的, 已经应用于260 机组切分轧制的轧辊加工, 轧槽定位准确, 孔型得到精确加工, 为切分轧制的试轧成功铺平了道路。数控机床能力的最大化还要有诸多相关技术的支持, 比如: 编程和试切技术; 刀具的选择技术; 组织加工生产的计划安排; 远程监控问题;企业信息化程度问题等等, 这些因素之间是相辅相成的。
6.数控技术的应用展望
目前数控技术的发展越来越快，应用领域不断拓展，并已成为国际竞争的重要内容。今后数控技术还将继续提高智能化、自动化、网络化的技术功能，因此，数控技术涉及的内容也将更加复杂。为推动我国数控技术的发展，政府部门应制定专项发展战略，鼓励数控技术的研发创新，积累自主知识产权，从而不断提升我国在数控领域的国际地位。
7.结语
轧辊机床的计算机数控化改造, 是轧辊加工行业普车加工向数字化控制加工的一次成功的跨越。对老设备的数控化改造可减少投资额、交货期短, 改造费用低, 与购置新机床相比, 能节省投资50% 左右。改造后的机床机械性能稳定可靠。所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件, 可以作为新设备继续使用多年。同时, 普通机床的数控化改造的另一个优势是熟悉了解设备、便于操作维修。另外, 由于多年使用, 操作者对机床的特性早已了解, 在操作使用和维修方面培训时间短, 见效快。改造的机床一安装好, 就可以实现全负荷运转。并可以充分利用现有地基, 不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。可根据技术革新的发展速度, 及时提高生产设备的自动化水平和效率, 提高设备质量和档次, 将旧机床做升级改造。
参考文献：
[ 1] 罗学科, 谢富春. 数控原理与数控机床. 北京: 化学工业出版社,1996. 52~ 58.
[ 2] 赵云龙. 数控机床及应用. 北京: 机械工业出版社, 2002. 106 ~132.