簡(jiǎn)析提高倍尺飛剪剪切精度的方法

高健

【摘 要】隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的越來(lái)越激烈，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、精度、包裝質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴(yán)格。本文分析了影響倍尺飛剪剪切長(zhǎng)度準(zhǔn)確性（即剪切精度）的因素，認(rèn)為通過(guò)對(duì)飛剪剪切時(shí)間、飛剪剪切初始位角度和飛剪測(cè)量長(zhǎng)度方法等采取相應(yīng)的控制方式或方法能夠顯著改善倍尺飛剪的剪切精度，并在生產(chǎn)實(shí)踐中提取剪切成品長(zhǎng)度數(shù)據(jù)加以了證明。

【關(guān)鍵詞】倍尺飛剪 飛剪剪切時(shí)間 剪切初始位角度 測(cè)量長(zhǎng)度方法

倍尺飛剪是大棒生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備，它將軋制后的成品大棒進(jìn)行分段，剪切長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性（即剪切精度）影響到熱鋸鋸切出定尺成品的根數(shù)，即影響成材率。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的分析、研究，本人認(rèn)為影響倍尺飛剪剪切長(zhǎng)度準(zhǔn)確性的因素有：飛剪剪切時(shí)間；飛剪剪切初始位角度；飛剪測(cè)量長(zhǎng)度方法。下面結(jié)合某特鋼廠大棒項(xiàng)目倍尺飛剪的設(shè)計(jì)、調(diào)試及實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。

1 飛剪剪切時(shí)間

飛剪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為：從原始位開始運(yùn)動(dòng)，加速到設(shè)定的剪切速度，并以剪切速度經(jīng)過(guò)剪刃相交的剪切位置，此后飛剪以設(shè)定的減速速度經(jīng)過(guò)剪切原始位，此時(shí)飛剪剪軸運(yùn)行已超過(guò)360度進(jìn)入反爬區(qū)域，飛剪以設(shè)定的較小的反向速度運(yùn)行至原始位停止。飛剪的剪切時(shí)間指的是剪刃從原始位開始運(yùn)動(dòng)至剪刃接觸到軋件的位置。此時(shí)從飛剪速度、電流曲線上看，速度曲線有缺口，電流出現(xiàn)波峰。

飛剪剪切后停在原始位的角度影響剪切時(shí)間，角度不同，則飛剪運(yùn)動(dòng)的路程不同，剪切時(shí)間也就不同。由剪切長(zhǎng)度計(jì)算公式（a）、（b）、（c）如下：

（a）倍尺剪切長(zhǎng)度=倍尺長(zhǎng)度-軋件速度*剪切時(shí)間；（b）切頭時(shí)軋件過(guò)熱檢距離=熱檢距飛剪距離+切頭長(zhǎng)度-軋件速度*剪切時(shí)間；（c）切尾時(shí)軋件離開熱檢距離=熱檢距飛剪距離-切尾長(zhǎng)度-軋件速度*剪切時(shí)間。所以，如能保證剪切時(shí)間一定，則剪切長(zhǎng)度一定。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，飛剪剪切速度隨成品規(guī)格不同而不同，由此造成飛剪剪切時(shí)間也不相同，據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，飛剪剪切時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程及勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，不同規(guī)格對(duì)應(yīng)不同的設(shè)定速度因而對(duì)應(yīng)不同的加速度，因此無(wú)法由公式推導(dǎo)計(jì)算出準(zhǔn)確的時(shí)間。在本系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，不同剪切速度對(duì)應(yīng)得剪切時(shí)間范圍為：0.7-1.2s，我們將剪切時(shí)間固定設(shè)為1s，生產(chǎn)每個(gè)規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量幾根成品的數(shù)據(jù)再手動(dòng)修正設(shè)定剪切長(zhǎng)度來(lái)彌補(bǔ)剪切時(shí)間計(jì)算不準(zhǔn)造成的剪切長(zhǎng)度誤差，即可保證得到需要長(zhǎng)度的剪切成品。

2 飛剪剪切初始位的角度

一般飛剪控制系統(tǒng)確定零位均采用在剪刃減速機(jī)軸上安裝擋鐵，配合接近開關(guān)進(jìn)行絕對(duì)零位標(biāo)定，并將飛剪的初始位角度定為0度。如圖1所示，但由于接近開關(guān)的靈敏度造成位置檢測(cè)不精確，因而造成每次零位標(biāo)定的位置不一致，從而使飛剪每次停在原位角度都存在一定的誤差。本套控制系統(tǒng)中采用編碼器零脈沖標(biāo)定零位的方法，編碼器零脈沖位的位置固定，以此位置為絕對(duì)零度位置，再去確定飛剪的初始位角度數(shù)值，從而使飛剪的停在原位角度誤差為零，多次剪切后測(cè)得初始角最大誤差2--3度，最小誤差0.01度。本套飛剪控制系統(tǒng)由剪切停止位角度偏差造成的成品棒材長(zhǎng)度誤差在允許范圍內(nèi)，因此未做剪切停止位定位程序，如果誤差較大，可在控制程序引入剪切后停止位自動(dòng)定位程序。以下進(jìn)行數(shù)據(jù)說(shuō)明。

在兩次剪切間原始位誤差為2度以上的時(shí)候，剪切時(shí)間曲線如下圖2、3所示：第一次切頭剪切前原始位角度86.66，剪切完成后原始位角度89.65，再次倍尺剪切后原始角89.65；剪切時(shí)間分別為：1.03s、1.00s。此時(shí)末機(jī)架為第6架軋機(jī)，出口速度0.8m，兩次剪切時(shí)間誤差造成的軋件長(zhǎng)度誤差為0.03*0.8=0.024，而剪切長(zhǎng)度設(shè)定為幾十米，這種方式下的誤差可以滿足生產(chǎn)精度要求。再抽取一支成品3次剪切的記錄，第一次切頭剪切前原始位角度88.95，第一次倍尺剪切后原始位角度90.00，再次倍尺剪切后原始角89.3，三次剪切后原始角90.0，剪切時(shí)間分別為：0.91，0.91，0.913，造成的長(zhǎng)度誤差可忽略不計(jì)。

3 測(cè)長(zhǎng)方法

測(cè)長(zhǎng)方法有速度積分測(cè)長(zhǎng)和計(jì)數(shù)器測(cè)長(zhǎng)。實(shí)踐證明計(jì)數(shù)器測(cè)長(zhǎng)方法更為準(zhǔn)確。本套飛剪控制系統(tǒng)測(cè)長(zhǎng)方式為高速計(jì)數(shù)模板測(cè)長(zhǎng)，飛剪前熱檢檢測(cè)到有鋼信號(hào)，計(jì)數(shù)模板開始測(cè)量末架軋機(jī)編碼器發(fā)來(lái)的脈沖數(shù)。根據(jù)末架軋機(jī)的輥徑、減速比可計(jì)算出每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)軋輥周長(zhǎng)的長(zhǎng)度當(dāng)量，當(dāng)計(jì)數(shù)模板計(jì)數(shù)到設(shè)定長(zhǎng)度值時(shí)，給出飛剪剪切信號(hào)，飛剪開始動(dòng)作。脈沖當(dāng)量的準(zhǔn)確性直接影響測(cè)長(zhǎng)準(zhǔn)確度，由于編碼器旋轉(zhuǎn)每周脈沖數(shù)是定值，所以必須要求末架軋機(jī)的輥徑、減速比數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。實(shí)際生產(chǎn)中，這兩個(gè)數(shù)據(jù)難以精確，誤差難免，尤其是輥徑參數(shù)，根據(jù)觀察的實(shí)際數(shù)據(jù)，實(shí)際產(chǎn)品長(zhǎng)度總大于計(jì)數(shù)器計(jì)算長(zhǎng)度，因而計(jì)算脈沖當(dāng)量的輥徑應(yīng)是小于工作輥徑，具體數(shù)值無(wú)法確定，但某個(gè)規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的誤差基本恒定。

現(xiàn)場(chǎng)抽查以下規(guī)格產(chǎn)品，記錄數(shù)據(jù)如下：

來(lái)料直徑450mm 長(zhǎng)7.26m，重9.027t 成品直90mm，成品定尺長(zhǎng)度：6.0m，考慮到冷縮率，每根熱鋸定尺為6.1m。理論計(jì)算長(zhǎng)度450*450/90/90*7.26=181.5m，液壓剪切頭及高壓水除鱗均造成長(zhǎng)度損耗。末機(jī)架8V，速度 1.2m/s，切頭長(zhǎng)度0.6m，實(shí)際切頭420mm。剪切刀數(shù)：2刀。第一刀設(shè)定54.55m，第二刀設(shè)定60.5m。第一刀實(shí)際出成品定尺9根，頭尾余料0.3m、0.2m，第一根剪切成品長(zhǎng)度 6.1*9+0.2+0.3=55.4，與設(shè)定相比誤差0.85m。第二根成品出定尺成品10根，頭尾余料0.3m、0.2m。成品總長(zhǎng)：6.1*10+0.3+0.2=61.5m，與設(shè)定相比誤差1.0m。第三根成品出定尺成品10根，頭尾余料0.3m、0.7m，成品總長(zhǎng)：6.1*10+0.3+0.7=62.0m。熱檢測(cè)量長(zhǎng)度174.73m，實(shí)際成品長(zhǎng)度0.42+55.4+61.5+62.0=179.32，誤差179.32-174.73=4.59m。此規(guī)格生產(chǎn)過(guò)程中，第一、二刀剪切長(zhǎng)度及誤差基本恒定，但第三根成品長(zhǎng)度隨原料重量不同而有所不同。

來(lái)料直徑450mm，長(zhǎng)7.26m，重9.027t 成品直130mm，成品定尺長(zhǎng)度：6.37m，考慮到冷縮率，每根熱鋸定尺為6.5m。理論計(jì)算長(zhǎng)度450*450/130/130*7.26=86.99m，液壓剪切頭及高壓水除鱗均造成長(zhǎng)度損耗。末機(jī)架6V，速度 0.6m/s，切頭長(zhǎng)度0.35m，實(shí)際剪切0.5m。剪切刀數(shù)：1刀。 第一刀設(shè)定37.92m。第一刀實(shí)際出成品定尺6根，頭尾余料0.2m、0.2m，第一根剪切成品長(zhǎng)度 6.5*6+0.2+0.2=39.4，與設(shè)定相比誤差1.48m。第二根成品出定尺成品7根，頭尾余料0.2m、0.3m。成品總長(zhǎng)：6.5*13+0.4+0.5=85.4m。熱檢測(cè)量總長(zhǎng)度82.1m，誤差3.3m。此規(guī)格生產(chǎn)過(guò)程中，第一刀剪切長(zhǎng)度及誤差基本恒定，但第二根成品長(zhǎng)度隨原料重量不同而有所不同。

由以上分析可知：不同規(guī)格成品飛剪剪切時(shí)間可通過(guò)手動(dòng)修改附加長(zhǎng)度設(shè)定加以克服；飛剪每次剪切后初始位角度如相差較大可引入自動(dòng)定位程序加以克服；而飛剪測(cè)量長(zhǎng)度方法中輥徑的確定還需要進(jìn)一步的研究。