法蘭盤零件的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計

法蘭盤零件的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計,法蘭盤,零件,機械,加工,工藝,規(guī)程,以及,專用,夾具,設(shè)計 附件1 n 對電控帶式銑床運用液壓 自動精度控制和寬度控制 戴維斯.艾倫博士，英國謝菲爾德股份有限公司工程與建筑部門項目經(jīng)理及營業(yè)主任。戴維.麥凱，英國謝菲爾德股份有限公司 。 在韓國南部浦項鋼鐵公司第二分公司的電控帶式銑床是在1980年建造的現(xiàn)代的，四分之三的連續(xù)的銑床。該銑床工作臺寬2050mm，能進行4次粗加工和7次精加工，其帶的最大速度 21m/s ,此時的總功率為 56,000kw.限卷重量是達 35.3噸以上。 該銑床的年產(chǎn)量為356萬噸。 為了改善加工寬度和精度公差， 浦項鋼鐵公司決定在尾末的修邊機安裝液壓自動控制(HAWC)，并在精加工F4-F7處安裝液壓自動精度控制 (HAGC) 。 戴維.麥凱的任務(wù)是將現(xiàn)代化的機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)連接在總體機器上，利用計算機建立 AWC/AGC的控制，實現(xiàn)新的寬度，機械的安裝,進行試車訓(xùn)練。 新的機器在1987年在14 天的截止期間投入使用。 n 新設(shè)備的概述 一個先決條件是新的設(shè)備必須結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備尋求一個方法，在很少次品的基礎(chǔ)上運用傳統(tǒng)操作實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 因此，液壓AGC和AWC氣缸設(shè)計成產(chǎn)生失穩(wěn)狀態(tài)時能夠抵擋正常的滾動。 所有的控制系統(tǒng)依靠被挑選的系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)保持平行，現(xiàn)有的操作員在實驗臺控制時,必須熟練地操作任何液壓系統(tǒng)和機電系統(tǒng)。 AWC 系統(tǒng)包含短行程,單作用氣缸設(shè)計在水平螺桿的后面與垂直滾動止動器之間，該氣缸是伺服控制的,以行程速度為100毫米/s提供在緩沖地址寄存器中的寬度控制，并且實現(xiàn)了頂部量器和尾部刀槽的效果控制。 在粗加工實驗臺R3后的一些寬度量具過去習(xí)慣于給正向反饋電傳送控制信號對修邊機E4進行自動寬度控制，現(xiàn)在現(xiàn)行的寬度量具在粗加工設(shè)備R4后，只需要面對面地調(diào)整。 自動精度控制系統(tǒng)在最后4次精加工中被設(shè)為短行程，單作用氣缸被定位在頂部止動器與螺桿下方的牽引軸承/載荷單元之間。這些氣缸具有異常的動態(tài)性能（28Hz,速度10mm/s). 由于實際距離在修邊機E4與精加工F4至F7之間，分離泵的總成裝配能供應(yīng)到每一個地方。液壓設(shè)備需要壓力為275 bar,具有3微米過濾水平的礦物油。 新的計算機配置包含在以太網(wǎng)總線上連接7個程序數(shù)據(jù)處理機和11/73微理器處，系統(tǒng)的不同的零件需要被連接在現(xiàn)有的計算機監(jiān)督管理機構(gòu)（SCC）和可編程邏輯控制器（PLC)之間的現(xiàn)有的64位通訊端口上。再這之上有被透視的現(xiàn)有通訊和高速結(jié)構(gòu)（因此，現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)包含有升溫設(shè)備站）。 給自動寬度控制/自動精度控制（AGC/AWC）的必須的數(shù)據(jù)被提取，并沿著以太網(wǎng)總線被連續(xù)的傳達給新系統(tǒng)。將來，如同新系統(tǒng)能簡單地被綁到以太網(wǎng)上那樣，這樣具有給計算機系統(tǒng)開墾更簡單的通信的優(yōu)點（兩三個月以后，更進一步的契約給ENCO加熱保留了展示板，并且，更多11/73微處理器必須的中間機座的云狀水紋被受到）。 n 機械/液壓的設(shè)計特點 自動精度控制（AGC）氣缸--自動精度控制（AGC）氣缸以及它們的部件的各種零件的視圖。 氣缸設(shè)計為單一的整體，低摩擦的封口的聚四氟乙烯萬能插孔帶被懸掛在青銅下的活塞上。當(dāng)氣缸處于失穩(wěn)狀態(tài)時基準活塞被傾斜用于調(diào)節(jié)擺動曲面。在進行銑削時，反饋正常的偏差以達到所需要的自由度。 液壓管被安裝在每個氣缸的前面，包括伺服閥。其中一個位置檢測器在小型蓄力器之后稍稍可被辨別。其中一個位置檢測器在其正對面作配合使用。兩個信號從檢測器被平均地提供平均行程信號。 檢測器組件見。具有1微米分辨率的索尼magnescale 檢測器被密封在黃銅體內(nèi)。 第三類伺服閥被運用（穆格79系列）。第三類伺服閥有它自己的內(nèi)置組合式閉合環(huán)進行位置控制。每個閥的理論額定流量為2230升/分。兩個閥被配合每個氣缸安裝，并且被電線串聯(lián)運行。在工業(yè)工程學(xué)上，相當(dāng)于傳動信號從最初的閥到達極限，并且遠遠超過第二類閥。他們具有200Hz的頻響應(yīng)率響應(yīng)，提供給所有28Hz的氣缸。氣缸參數(shù)和性能數(shù)據(jù)見表I。 其動態(tài)的性能的檢測是：將其安裝在相當(dāng)于試驗設(shè)備的軋機機架裝備上，在一個類似氣缸上進行檢驗（浦項鋼鐵公司銑床上,直徑890mm與960mm比較），伴隨完全一樣的檢測器，伺服閥等等。鋼塊準確的表現(xiàn)了止動塊和滾子的質(zhì)量，給出質(zhì)量彈簧在實際銑削條件下的實際表達。頻率響應(yīng)相當(dāng)于載荷滾壓的作用，。環(huán)路增益通過動力學(xué)最優(yōu)化軟件自動校準。 一個單作用氣缸設(shè)計的固有特點是流動速率通過伺服閥被測定，因此氣缸的速率說明了氣缸的實際壓力。在氣缸的整個工作范圍內(nèi)，在較高和較低區(qū)域的范圍內(nèi)，為了防止不必要的高速率，用簡單的軟件規(guī)則把電傳動限制在伺服閥范圍內(nèi)，并在延伸和收縮兩個方向有效地產(chǎn)生穩(wěn)定的，對稱的速度性能。 自動寬度控制（AWC）氣缸------AWC氣缸具有一個有球形座的止推軸承和壓入活塞。每個氣缸均可以通過它附近的自身帶的第三類伺服閥確定并使用。伺服閥和位置傳感器可與自動精度控制（AGC）相對的部位相互交換。性能細節(jié)見表1。 條 件 氣 缸 自動精度控制（AGC） 自動寬度控制（AWC） 內(nèi)徑（mm） 980 350 行程(mm) 30 50 壓力(bars) 245 275 負載（噸） 1850 115 速度(mm/s) ＞10 ＞100 頻率響應(yīng)(HZ) ＞28 28 位置分辨率(mm) 0.001 0.001 位置精度(mm) 0.004 0.004 表格1 失穩(wěn)強度通過滾子止動器上的牽動—背氣壓缸提供。這些氣缸為了在緩沖地址寄存器的主體部分中保持穩(wěn)定的，低的牽動—背壓強度而被進行控制，但要增加高壓閥來增加推力，以獲得尾部結(jié)束antinecking切口的特點。 n 液壓系統(tǒng)------液壓泵的總成裝配被放在潤滑裝置里。從F4到F7的液壓制動精度控制服務(wù)系統(tǒng)包含為四個軸向活塞泵（三個運行設(shè)備，一個備用設(shè)備）提供275bar（4000磅/平方英寸）壓力的具有重力反饋的不銹的鋼油箱。 過濾部分是1公稱微米（3絕對微米）通過一個網(wǎng)狀分離泵單位供給的過濾油的冷卻器/過濾器，拉制用油從油箱出來，通過冷卻器/過濾器然后回到油箱。 38升的蓄電器集氣管，充滿氮的高壓蓄電器（提供AWC和AGC氣缸的暫時需要），被用來關(guān)閉每一個軋機機座。這些蓄電器盡可能被固定以達到最佳的動態(tài)性能，就象關(guān)閉他們各自的氣缸一樣。 n 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備 浦項鋼鐵公司的一項主要業(yè)務(wù)是在不危害目前系統(tǒng)的前提下，進行新的計算機系統(tǒng)綜合。（目前的系統(tǒng)持續(xù)運行，并總是象備用設(shè)備一樣被利用。） 在現(xiàn)有的計算機監(jiān)督管理機構(gòu)（SCC）和可編程序邏輯控制器（PLC）之間的64位并行接口使制器絲杠制動精度控制（AGC）不能被擴大或者復(fù)制。 解決的辦法是在計算機監(jiān)督管理機構(gòu)（SCC）和可編程序邏輯控制器（PLC）之間插入一個帶有標準數(shù)字輸入/輸出（I/O）設(shè)備的程序數(shù)據(jù)處理機（PDP）11/73，以達到通訊連接的效果（圖9）。它的功能很簡單。從SCC讀入數(shù)據(jù)作為64—位數(shù)據(jù)，把它存儲在存儲器，并立即將同樣的輸出數(shù)據(jù)再一次傳遞出去，到達PLC。當(dāng)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)達SCC的時候，發(fā)生相同的交換返回命令。每一次程序處理，64位數(shù)據(jù)為分布給新設(shè)備的余項被解碼并轉(zhuǎn)換成串行形式。這樣的數(shù)據(jù)將包含所有的輸出數(shù)據(jù)（PDI）和準備資料。 由于在這個轉(zhuǎn)換里對可靠性極端關(guān)心，所以包含了一個備用PDP11/73。 當(dāng)沒有機器在使用中時，備用機器象軟件開發(fā)工具那樣可以用于全部新系統(tǒng)。 在主線停機前大約4個月，在它們的功能，操作和可靠性被確定前，這兩臺機器被安裝進行主線試運轉(zhuǎn)。 在主線14天的停機時間里，剩余的計算機系統(tǒng)被拿來聯(lián)機，盡管AWC得到比AGC低的優(yōu)先權(quán)。全部的系統(tǒng)配置見圖9。 功能上，供給4站的HAGC在2臺11/73微處理器之間被分開，為了給出在成本和利用之間的合理損害。處理機能力的大致40％保持尚未使用。 卷偏心補嘗（REC）的微處理器為了服務(wù)于任何一個F4和F7站，被看見把最有效偏心輸入的任何一個進行轉(zhuǎn)換，在將來，更進一步的微處理器能簡單的被加（REC功能上的更多細節(jié)晚一會兒會描述）。 配位和記錄微處理器的功能是很明顯的；它組成以太網(wǎng)上的各種處理機之間的數(shù)據(jù)流，并分析，儲備，指出設(shè)計和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 n 控制系統(tǒng)操作特點 自動工件轉(zhuǎn)換器（AWC）系統(tǒng)——AWC系統(tǒng)有兩種功能： ● 通過把下寬度末端最小化達到末端收獲損失的減少。 ● 在緩沖地址寄存器的主體部分中改善寬度差。 因為涉及的修邊機是E4，并且緩沖地址寄存器比較薄（大致50mm），少量為了改善已經(jīng)造成的縮頸的修邊機已經(jīng)通過粗精度/窄邊站完成了，通過preopening修邊機滾動間隙被計算出來總額，然后迅速地在目標寬度上結(jié)束，如同頂端進入修邊機那樣。當(dāng)間隙迅速的展開一個適當(dāng)?shù)牧繒r，在尾端發(fā)生類似的過程。 這些快進氣缸的運動軌跡（例如線性的，指數(shù)的，拋物線的以及其他的等等）能通過調(diào)整計算機被選擇，并且間隙調(diào)整器的速度和行程長度被要求。 頂端和尾端的接近的準確跟蹤是本質(zhì)。這通過特殊的熱金屬檢測器結(jié)合緩沖地址寄存器速度測量法被完成。 緩沖地址寄存器寬度控制有2種方式：BISRA計量器儀表；和反饋進給。盡管控制樣板模式的電位（為了減少銑床伸長，依靠瞬時滾動強度的精確感應(yīng)）總是被考慮限制，由于相對低滾動載荷的高摩擦強度，盡管它是被勘測了的。這建立在對規(guī)定的了理論來說它是不能解決問題的。 前饋電模式——通過E3/R3后的寬度表，利用進給寬度誤差變化探測——是成功的。其結(jié)果是出口寬度變化，在站E4/R4后面測得，95％緩沖地址寄存器長度在+ 2.0的范圍內(nèi)，如同新寬度表在這存儲單元中被測定的那樣。這個儀器被用來為了維持系統(tǒng)校準，給緩沖地址寄存器與緩沖地址寄存器寬度之間的障礙更新。不過，因為被包括的傳送距離是緩沖地址寄存器長度的重大比率，所以它不被In---緩沖地址監(jiān)控器反饋使用。 n 液壓自動精度控制（AGC）——包括在液壓AGC設(shè)備內(nèi)的工作特性能被分為傳統(tǒng)的能被考慮的那些，和有新穎的成分的那些。 傳統(tǒng)的AGC特性包括：絕對的封閉狀態(tài)BISRA精度表模式給每個液壓站；可變的銑床系數(shù)；薄模補償潤滑油；液流補償；和絕對的或封閉的反饋監(jiān)視。 給每個液壓站的絕對封閉狀態(tài)的BISRA精度表模式都是通過SCC自動地或手動地挑選的。 BISRA 精度表的作用是把銑床系數(shù)人為地變硬了。發(fā)生這種情況是因為來自精確滾動強度的反饋使得AGC擴展氣缸補償銑床伸長。補償?shù)臄?shù)量能從0——銑床準許的對其自然機械剛性——改變到100％，結(jié)果無限地增加了銑床系數(shù)。每個液壓站都通過SCC或人為地被給與一個剛性值（從0到100％）。 動態(tài)油薄膜補償通過氣缸在備用滾動軸承油液薄膜濃度正確的動態(tài)選擇下的運動獲得，隨著速度和滾動負載的作用而變化。 所有AGC氣缸運動的精度改變的結(jié)果都是帶的質(zhì)量-流量的改變，通過按順序請求液壓站速度改變引起loopier角度的變化。這種順序是可以預(yù)料的，有效地短路信號通過正速度調(diào)整從ACG直接送到。 對于絕對或封閉狀態(tài)反饋監(jiān)控器，站F7出口X光精度能在任何一個狀態(tài)反饋中被選擇。在以前的狀態(tài)中，系統(tǒng)繼續(xù)做校正直到目標精度被完成。在后面的狀態(tài)中，頂部-尾部的精度被接受，并且線圈的余項被始終如一地維持。 新ACG特性包括：自動操作；分配監(jiān)控器反饋和滾動偏心補償。 自動操作反對在系統(tǒng)控制中傾向于一邊不均勻加熱跨越寬度的帶操作的理論。滾動強度面與面之間的差異被測定，并且反饋出顯示銑床停止的傾斜系數(shù)的功能（當(dāng)不同的滾動間隙被傾斜時測量銑床系數(shù)特性）。這個功能組塊的輸出說明滾動疊加傾斜的數(shù)量被拿來放置，引起不同的強度。校正，對BISRA精度表的類似物，對應(yīng)滾動間隙恢復(fù)10位，因此，改善帶跟蹤。 來自液壓站F4,F5,F6和F7的出口X光精度的反饋對其自身是慣例的。不過，這接近的新特征是站F4到F7所引起的增加的強度改變量的校正分配按正比例，通過SCC最初的滾動強度模型計算被計算出來。這將外形和形態(tài)干擾減少到最?。▓D10）。因子x,y和z的計算，見下列計算樣本：需要強度分布圖形；每個站的百分比精度表調(diào)整；并算出每個站的材料剛性。 在材料滾動中，備用卷和軸承的偏心率能引起重要的特性，尤其是ACG精度表，這時，就象他們無限地剛性的一樣，銑床液壓站運轉(zhuǎn)。 滾動偏心率如同復(fù)值函數(shù)，一般地頂部和尾部的滾子是不同的，并從一邊到另一邊。由此引起的波形是多變的，隨著時間的改變和顯示高頻率元件（第5個諧波以上），通過軸承健作用而被引起。 有效的自動滾動偏心補償（REC）系統(tǒng)的要求如下： ● 跟隨變動模型的動態(tài)。 ● 具有獨立的識別頂部和尾部滾動效果的能力，具有傳動端和滾動改變端 作用（如，4——軸操作） ● ACC氣缸響應(yīng)要充足地迅速對REC系統(tǒng)要求作出反應(yīng)，并且抗干擾。系統(tǒng)的方框圖見圖11 n 性能 早期的設(shè)備可靠性問題，一般相關(guān)的伴隨著高沖擊強度的發(fā)生，象高速銑床線管和尾部暴露那樣，由于舊系統(tǒng)的瞬時回復(fù)能力，在大多數(shù)情況下已經(jīng)用生產(chǎn)率的最小損失解決了。 AWC系統(tǒng)在+2mm的范圍內(nèi)達到了其95％緩沖地址寄存器長度的目標。 對線圈主體AGC性能在+0.050mm（+0.002英尺）的范圍內(nèi)是好的。在頂端的偶然誤差可歸因于銑床設(shè)備。新工序和備用計算機系統(tǒng)被安裝。 1988年3月，兩周時間的數(shù)據(jù)收集結(jié)束，覆蓋大致3900線圈，表明了96％的輕型系列密封的線圈長度在+0.035mm（+0.00138英尺）的范圍內(nèi)，并且，重型系列（6mm以上），95％的密封的線圈的長度在+0.045mm（+0.00177英尺）的范圍內(nèi)。（這些長度涉及到每個線圈排除最開始和最后5米的線圈長度。） n 結(jié)束語 自動寬度控制（AWC）和自動精度控制（AGC）系統(tǒng)，結(jié)合了許多新的硬件和軟件的特點，和非?？量痰默F(xiàn)有的性能要求，以達到改善帶的質(zhì)量的目的。結(jié)合現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)交界面潛在的困難區(qū)域，并保留了他們的完整性，通過規(guī)模巨大的設(shè)計和計算完成了。 7