法蘭盤(pán)零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)

法蘭盤(pán)零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì),法蘭盤(pán),零件,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,以及,專用,夾具,設(shè)計(jì) 附件1 n 對(duì)電控帶式銑床運(yùn)用液壓 自動(dòng)精度控制和寬度控制 戴維斯.艾倫博士，英國(guó)謝菲爾德股份有限公司工程與建筑部門項(xiàng)目經(jīng)理及營(yíng)業(yè)主任。戴維.麥凱，英國(guó)謝菲爾德股份有限公司 。 在韓國(guó)南部浦項(xiàng)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(tái)寬2050mm，能進(jìn)行4次粗加工和7次精加工，其帶的最大速度 21m/s ,此時(shí)的總功率為 56,000kw.限卷重量是達(dá) 35.3噸以上。 該銑床的年產(chǎn)量為356萬(wàn)噸。 為了改善加工寬度和精度公差， 浦項(xiàng)鋼鐵公司決定在尾末的修邊機(jī)安裝液壓自動(dòng)控制(HAWC)，并在精加工F4-F7處安裝液壓自動(dòng)精度控制 (HAGC) 。 戴維.麥凱的任務(wù)是將現(xiàn)代化的機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)連接在總體機(jī)器上，利用計(jì)算機(jī)建立 AWC/AGC的控制，實(shí)現(xiàn)新的寬度，機(jī)械的安裝,進(jìn)行試車訓(xùn)練。 新的機(jī)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(gè)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(gè)方法，在很少次品的基礎(chǔ)上運(yùn)用傳統(tǒng)操作實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 因此，液壓AGC和AWC氣缸設(shè)計(jì)成產(chǎn)生失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)能夠抵擋正常的滾動(dòng)。 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(shí)驗(yàn)臺(tái)控制時(shí),必須熟練地操作任何液壓系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)。 AWC 系統(tǒng)包含短行程,單作用氣缸設(shè)計(jì)在水平螺桿的后面與垂直滾動(dòng)止動(dòng)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(shí)現(xiàn)了頂部量器和尾部刀槽的效果控制。 在粗加工實(shí)驗(yàn)臺(tái)R3后的一些寬度量具過(guò)去習(xí)慣于給正向反饋電傳送控制信號(hào)對(duì)修邊機(jī)E4進(jìn)行自動(dòng)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(duì)面地調(diào)整。 自動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)性能（28Hz,速度10mm/s). 由于實(shí)際距離在修邊機(jī)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(gè)地方。液壓設(shè)備需要壓力為275 bar,具有3微米過(guò)濾水平的礦物油。 新的計(jì)算機(jī)配置包含在以太網(wǎng)總線上連接7個(gè)程序數(shù)據(jù)處理機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)督管理機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含有升溫設(shè)備站）。 給自動(dòng)寬度控制/自動(dòng)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(dá)給新系統(tǒng)。將來(lái)，如同新系統(tǒng)能簡(jiǎn)單地被綁到以太網(wǎng)上那樣，這樣具有給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)墾更簡(jiǎn)單的通信的優(yōu)點(diǎn)（兩三個(gè)月以后，更進(jìn)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(jī)座的云狀水紋被受到）。 n 機(jī)械/液壓的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 自動(dòng)精度控制（AGC）氣缸--自動(dòng)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(jì)為單一的整體，低摩擦的封口的聚四氟乙烯萬(wàn)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(shí)基準(zhǔn)活塞被傾斜用于調(diào)節(jié)擺動(dòng)曲面。在進(jìn)行銑削時(shí)，反饋正常的偏差以達(dá)到所需要的自由度。 液壓管被安裝在每個(gè)氣缸的前面，包括伺服閥。其中一個(gè)位置檢測(cè)器在小型蓄力器之后稍稍可被辨別。其中一個(gè)位置檢測(cè)器在其正對(duì)面作配合使用。兩個(gè)信號(hào)從檢測(cè)器被平均地提供平均行程信號(hào)。 檢測(cè)器組件見(jiàn)。具有1微米分辨率的索尼magnescale 檢測(cè)器被密封在黃銅體內(nèi)。 第三類伺服閥被運(yùn)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(jìn)行位置控制。每個(gè)閥的理論額定流量為2230升/分。兩個(gè)閥被配合每個(gè)氣缸安裝，并且被電線串聯(lián)運(yùn)行。在工業(yè)工程學(xué)上，相當(dāng)于傳動(dòng)信號(hào)從最初的閥到達(dá)極限，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(jiàn)表I。 其動(dòng)態(tài)的性能的檢測(cè)是：將其安裝在相當(dāng)于試驗(yàn)設(shè)備的軋機(jī)機(jī)架裝備上，在一個(gè)類似氣缸上進(jìn)行檢驗(yàn)（浦項(xiàng)鋼鐵公司銑床上,直徑890mm與960mm比較），伴隨完全一樣的檢測(cè)器，伺服閥等等。鋼塊準(zhǔn)確的表現(xiàn)了止動(dòng)塊和滾子的質(zhì)量，給出質(zhì)量彈簧在實(shí)際銑削條件下的實(shí)際表達(dá)。頻率響應(yīng)相當(dāng)于載荷滾壓的作用，。環(huán)路增益通過(guò)動(dòng)力學(xué)最優(yōu)化軟件自動(dòng)校準(zhǔn)。 一個(gè)單作用氣缸設(shè)計(jì)的固有特點(diǎn)是流動(dòng)速率通過(guò)伺服閥被測(cè)定，因此氣缸的速率說(shuō)明了氣缸的實(shí)際壓力。在氣缸的整個(gè)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(jiǎn)單的軟件規(guī)則把電傳動(dòng)限制在伺服閥范圍內(nèi)，并在延伸和收縮兩個(gè)方向有效地產(chǎn)生穩(wěn)定的，對(duì)稱的速度性能。 自動(dòng)寬度控制（AWC）氣缸------AWC氣缸具有一個(gè)有球形座的止推軸承和壓入活塞。每個(gè)氣缸均可以通過(guò)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(dòng)精度控制（AGC）相對(duì)的部位相互交換。性能細(xì)節(jié)見(jiàn)表1。 條 件 氣 缸 自動(dòng)精度控制（AGC） 自動(dòng)寬度控制（AWC） 內(nèi)徑（mm） 980 350 行程(mm) 30 50 壓力(bars) 245 275 負(fù)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(qiáng)度通過(guò)滾子止動(dòng)器上的牽動(dòng)—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(dòng)—背壓強(qiáng)度而被進(jìn)行控制，但要增加高壓閥來(lái)增加推力，以獲得尾部結(jié)束antinecking切口的特點(diǎn)。 n 液壓系統(tǒng)------液壓泵的總成裝配被放在潤(rùn)滑裝置里。從F4到F7的液壓制動(dòng)精度控制服務(wù)系統(tǒng)包含為四個(gè)軸向活塞泵（三個(gè)運(yùn)行設(shè)備，一個(gè)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(guò)濾部分是1公稱微米（3絕對(duì)微米）通過(guò)一個(gè)網(wǎng)狀分離泵單位供給的過(guò)濾油的冷卻器/過(guò)濾器，拉制用油從油箱出來(lái)，通過(guò)冷卻器/過(guò)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(shí)需要），被用來(lái)關(guān)閉每一個(gè)軋機(jī)機(jī)座。這些蓄電器盡可能被固定以達(dá)到最佳的動(dòng)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(xiàng)鋼鐵公司的一項(xiàng)主要業(yè)務(wù)是在不危害目前系統(tǒng)的前提下，進(jìn)行新的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合。（目前的系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，并總是象備用設(shè)備一樣被利用。） 在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)監(jiān)督管理機(jī)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(dòng)精度控制（AGC）不能被擴(kuò)大或者復(fù)制。 解決的辦法是在計(jì)算機(jī)監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)（SCC）和可編程序邏輯控制器（PLC）之間插入一個(gè)帶有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸入/輸出（I/O）設(shè)備的程序數(shù)據(jù)處理機(jī)（PDP）11/73，以達(dá)到通訊連接的效果（圖9）。它的功能很簡(jiǎn)單。從SCC讀入數(shù)據(jù)作為64—位數(shù)據(jù)，把它存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器，并立即將同樣的輸出數(shù)據(jù)再一次傳遞出去，到達(dá)PLC。當(dāng)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)達(dá)SCC的時(shí)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(xiàng)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(zhǔn)備資料。 由于在這個(gè)轉(zhuǎn)換里對(duì)可靠性極端關(guān)心，所以包含了一個(gè)備用PDP11/73。 當(dāng)沒(méi)有機(jī)器在使用中時(shí)，備用機(jī)器象軟件開(kāi)發(fā)工具那樣可以用于全部新系統(tǒng)。 在主線停機(jī)前大約4個(gè)月，在它們的功能，操作和可靠性被確定前，這兩臺(tái)機(jī)器被安裝進(jìn)行主線試運(yùn)轉(zhuǎn)。 在主線14天的停機(jī)時(shí)間里，剩余的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被拿來(lái)聯(lián)機(jī)，盡管AWC得到比AGC低的優(yōu)先權(quán)。全部的系統(tǒng)配置見(jiàn)圖9。 功能上，供給4站的HAGC在2臺(tái)11/73微處理器之間被分開(kāi)，為了給出在成本和利用之間的合理?yè)p害。處理機(jī)能力的大致40％保持尚未使用。 卷偏心補(bǔ)嘗（REC）的微處理器為了服務(wù)于任何一個(gè)F4和F7站，被看見(jiàn)把最有效偏心輸入的任何一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在將來(lái)，更進(jìn)一步的微處理器能簡(jiǎn)單的被加（REC功能上的更多細(xì)節(jié)晚一會(huì)兒會(huì)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(jī)之間的數(shù)據(jù)流，并分析，儲(chǔ)備，指出設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 n 控制系統(tǒng)操作特點(diǎn) 自動(dòng)工件轉(zhuǎn)換器（AWC）系統(tǒng)——AWC系統(tǒng)有兩種功能： ● 通過(guò)把下寬度末端最小化達(dá)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?yàn)樯婕暗男捱厵C(jī)是E4，并且緩沖地址寄存器比較?。ù笾?0mm），少量為了改善已經(jīng)造成的縮頸的修邊機(jī)已經(jīng)通過(guò)粗精度/窄邊站完成了，通過(guò)preopening修邊機(jī)滾動(dòng)間隙被計(jì)算出來(lái)總額，然后迅速地在目標(biāo)寬度上結(jié)束，如同頂端進(jìn)入修邊機(jī)那樣。當(dāng)間隙迅速的展開(kāi)一個(gè)適當(dāng)?shù)牧繒r(shí)，在尾端發(fā)生類似的過(guò)程。 這些快進(jìn)氣缸的運(yùn)動(dòng)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(guò)調(diào)整計(jì)算機(jī)被選擇，并且間隙調(diào)整器的速度和行程長(zhǎng)度被要求。 頂端和尾端的接近的準(zhǔn)確跟蹤是本質(zhì)。這通過(guò)特殊的熱金屬檢測(cè)器結(jié)合緩沖地址寄存器速度測(cè)量法被完成。 緩沖地址寄存器寬度控制有2種方式：BISRA計(jì)量器儀表；和反饋進(jìn)給。盡管控制樣板模式的電位（為了減少銑床伸長(zhǎng)，依靠瞬時(shí)滾動(dòng)強(qiáng)度的精確感應(yīng)）總是被考慮限制，由于相對(duì)低滾動(dòng)載荷的高摩擦強(qiáng)度，盡管它是被勘測(cè)了的。這建立在對(duì)規(guī)定的了理論來(lái)說(shuō)它是不能解決問(wèn)題的。 前饋電模式——通過(guò)E3/R3后的寬度表，利用進(jìn)給寬度誤差變化探測(cè)——是成功的。其結(jié)果是出口寬度變化，在站E4/R4后面測(cè)得，95％緩沖地址寄存器長(zhǎng)度在+ 2.0的范圍內(nèi)，如同新寬度表在這存儲(chǔ)單元中被測(cè)定的那樣。這個(gè)儀器被用來(lái)為了維持系統(tǒng)校準(zhǔn)，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(guò)，因?yàn)楸话ǖ膫魉途嚯x是緩沖地址寄存器長(zhǎng)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(dòng)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(duì)的封閉狀態(tài)BISRA精度表模式給每個(gè)液壓站；可變的銑床系數(shù)；薄模補(bǔ)償潤(rùn)滑油；液流補(bǔ)償；和絕對(duì)的或封閉的反饋監(jiān)視。 給每個(gè)液壓站的絕對(duì)封閉狀態(tài)的BISRA精度表模式都是通過(guò)SCC自動(dòng)地或手動(dòng)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?yàn)閬?lái)自精確滾動(dòng)強(qiáng)度的反饋使得AGC擴(kuò)展氣缸補(bǔ)償銑床伸長(zhǎng)。補(bǔ)償?shù)臄?shù)量能從0——銑床準(zhǔn)許的對(duì)其自然機(jī)械剛性——改變到100％，結(jié)果無(wú)限地增加了銑床系數(shù)。每個(gè)液壓站都通過(guò)SCC或人為地被給與一個(gè)剛性值（從0到100％）。 動(dòng)態(tài)油薄膜補(bǔ)償通過(guò)氣缸在備用滾動(dòng)軸承油液薄膜濃度正確的動(dòng)態(tài)選擇下的運(yùn)動(dòng)獲得，隨著速度和滾動(dòng)負(fù)載的作用而變化。 所有AGC氣缸運(yùn)動(dòng)的精度改變的結(jié)果都是帶的質(zhì)量-流量的改變，通過(guò)按順序請(qǐng)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(hào)通過(guò)正速度調(diào)整從ACG直接送到。 對(duì)于絕對(duì)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(gè)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(biāo)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(xiàng)被始終如一地維持。 新ACG特性包括：自動(dòng)操作；分配監(jiān)控器反饋和滾動(dòng)偏心補(bǔ)償。 自動(dòng)操作反對(duì)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(dòng)強(qiáng)度面與面之間的差異被測(cè)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(dòng)間隙被傾斜時(shí)測(cè)量銑床系數(shù)特性）。這個(gè)功能組塊的輸出說(shuō)明滾動(dòng)疊加傾斜的數(shù)量被拿來(lái)放置，引起不同的強(qiáng)度。校正，對(duì)BISRA精度表的類似物，對(duì)應(yīng)滾動(dòng)間隙恢復(fù)10位，因此，改善帶跟蹤。 來(lái)自液壓站F4,F5,F6和F7的出口X光精度的反饋對(duì)其自身是慣例的。不過(guò)，這接近的新特征是站F4到F7所引起的增加的強(qiáng)度改變量的校正分配按正比例，通過(guò)SCC最初的滾動(dòng)強(qiáng)度模型計(jì)算被計(jì)算出來(lái)。這將外形和形態(tài)干擾減少到最?。▓D10）。因子x,y和z的計(jì)算，見(jiàn)下列計(jì)算樣本：需要強(qiáng)度分布圖形；每個(gè)站的百分比精度表調(diào)整；并算出每個(gè)站的材料剛性。 在材料滾動(dòng)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(shí)，就象他們無(wú)限地剛性的一樣，銑床液壓站運(yùn)轉(zhuǎn)。 滾動(dòng)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(shí)間的改變和顯示高頻率元件（第5個(gè)諧波以上），通過(guò)軸承健作用而被引起。 有效的自動(dòng)滾動(dòng)偏心補(bǔ)償（REC）系統(tǒng)的要求如下： ● 跟隨變動(dòng)模型的動(dòng)態(tài)。 ● 具有獨(dú)立的識(shí)別頂部和尾部滾動(dòng)效果的能力，具有傳動(dòng)端和滾動(dòng)改變端 作用（如，4——軸操作） ● ACC氣缸響應(yīng)要充足地迅速對(duì)REC系統(tǒng)要求作出反應(yīng)，并且抗干擾。系統(tǒng)的方框圖見(jiàn)圖11 n 性能 早期的設(shè)備可靠性問(wèn)題，一般相關(guān)的伴隨著高沖擊強(qiáng)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(shí)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(dá)到了其95％緩沖地址寄存器長(zhǎng)度的目標(biāo)。 對(duì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)被安裝。 1988年3月，兩周時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)度在+0.045mm（+0.00177英尺）的范圍內(nèi)。（這些長(zhǎng)度涉及到每個(gè)線圈排除最開(kāi)始和最后5米的線圈長(zhǎng)度。） n 結(jié)束語(yǔ) 自動(dòng)寬度控制（AWC）和自動(dòng)精度控制（AGC）系統(tǒng)，結(jié)合了許多新的硬件和軟件的特點(diǎn)，和非?？量痰默F(xiàn)有的性能要求，以達(dá)到改善帶的質(zhì)量的目的。結(jié)合現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)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(guò)規(guī)模巨大的設(shè)計(jì)和計(jì)算完成了。 7