矯平

矯平將金屬錠鍛壓加工成具有一定規格和性能的坯料的生產過程，多數採用自由鍛。冶金工廠鍛坯主要有兩種：一種鍛坯是作為冶金工廠的產品供給機械工業等部門的，矯平如軸和炮筒等；另一種鍛坯是作為進一步加工用坯料,如高速鋼開坯等。開坯鍛造可以加工變形抗力大、塑性差、導熱性低、熱加工的温度範圍窄，難於或無法軋製的合金鋼、高合金鋼、有色金屬及其合金。此外還具有多品種、小批量、生產安排靈活等優點。

合金鋼鋼錠內存在着偏析及其他鑄態組織，鍛造加工可以根據原料的種類和尺寸不同，選用合適的鍛壓規範和鍛造比，使鋼錠內的空洞焊合和組織緻密；採用不定向的變形，有助於消除偏析等缺陷。例如高速鋼鋼錠中有萊氏體共晶的鑄態組織，這種組織硬而脆，經合理的鍛壓加工，可以將萊氏體中的碳化物逐步破碎而均勻分佈，改善了力學性能。開坯鍛造時，加熱温度不宜過高，以免晶界氧化和碳化物偏聚，導致局部熔化而開裂。終鍛温度不能過低，以免產生鍛造裂紋 ^[1]  。

以卷材替代板材作為原材料，便於運輸，且在現場對卷材按照要求進行加工不僅能夠降低原材料的成本，還能提高利用率。但卷材生產和運輸時易產生彎曲、翹曲、扭曲、波浪形屈曲，這些變形如果得不到及時有效的矯正，將嚴重影響着產品質量和數量的提高，尤其是本身作為工具的高精密儀器儀表和刀具，它們對用材平整度要求極其苛刻。國內圓鋸片加工生產效率低下，質量只是中低檔。影響效率的主要因素是採用手工方式進行矯平，而經驗豐富的矯平高級技工奇缺，這也制約了國內的圓鋸片的質量提高。矯平工序作為最後工序控制着這兩個重要參數，但國內都是手工敲擊的方式，此種矯平方式不是從機理方面改善鋸片的性能，反而大範圍的增加了局部殘餘應力。同時國內圓鋸片用材質量差，材質分佈不均，衝牀加工留下大量局部殘餘應力，這些因素都影響着圓鋸片的質量。

軋輥矯平技術在材料加工方面應用廣泛，工業生產用材，包括板材、卷材和帶材，而在板材板型控制、卷材加工和帶材矯直都要用到軋輥矯平技術。但從國內現狀可以看出，高精度的液壓矯平機（位置精度0.15 mm 以下）國內還屬空白。基於高檔鋸片基體（平整度< 0.10 mm ，跳動< 0.05 mm）實際生產的需要，研製了採用多輥壓下方式矯平的液壓矯平機 ^[2]  。

平直的板料由於各種機械因素形成了翹曲和把翹曲的板料扳回平直（矯正）都可以歸結為梁的塑性彎曲變形問題。通常採用交變彎曲—多輥矯平法。對不同厚度，不同初始曲率，要準確把握反向彎矩大小並不容易實現，且一塊板料上可能有大小、正反向不同的多種初始曲率，顯然不可能靠一次反向彎曲達到矯平的目的。

板材儘管各處初始曲率可能不盡相同，但整個板材都經多次正反向彎曲後，各處曲率都將向減小的方向趨於一致，並接近於零，從而達到要求目標的矯平。多輥矯平即基於上述規律的矯平方法。其主要工作部分是上下兩列軸輥，但交錯排列。兩列軸之間距離可根據板材厚度及可齧入性進行調整。當板材由軸輥的轉動齧入並通過兩列軸輥之間時，各軸輥對板材的橫向力使板材受到相反方向的多次交變彎曲。各軸輥作用於板材的橫向力與板材在該位置的曲率有關。

開始曲率較大時，橫向力和反向彎矩也較大，隨着曲率的減小，橫向力也有相應減小，反向彎矩也相應減小，所以符合每次交變彎矩逐漸成小，曲率逐漸減小的規律。另外，板材由於各處的初始曲率不同強化程度不同而造成的各處機械性能的差異，也會因各處都通過多次交變彎曲而得到一定消除，從而避免被矯平過的板材因各處機械性能不一致而重新產生翹曲 ^[2]  。

由上述矯平原理可以看出，整個系統主要執行部件就是上、下排輥。上、下排輥前後輥縫要可調，且排輥自身要轉動，這樣整個系統就分成位置控制系統和送料速度控制系統。由於要使被矯板材達到塑性變形，這樣要求執行元件在承受強負載的情況下還能保持很好的剛性，且伺服控制系統能夠達到很高的控制精度，所以採用液壓伺服控制來實現。位置控制採用閥控液壓缸結構，通過比例伺服閥調整流量，實現液壓缸位置變化;轉速控制採用閥控液壓馬達結構，通過比例閥調節流量實現轉速變化。由於位置和速度要協調，所以位置控制系統和速度控制系統兩者由PLC集中控制。

在位置控制系統中，動力源為同一電機驅動的流量不同的2個液壓泵，執行元件為液壓缸，4個角分別安裝有1個液壓缸，考慮到三點決定一平面，前排左右2個液壓缸分別由各自的比例伺服閥控制，而後排左右2個液壓缸由同一比例伺服閥控制。液壓缸的流量變化決定着自身位置的上下移動。每個液壓缸旁邊的位移傳感器檢測液壓缸的當前位置，位置量通過A/D模塊輸入到PLC，採用適當的控制策略得出相應的控制量輸出至D/A模塊，該輸出模擬量經放大後，控制伺服閥流量變化控制液壓缸的上下運動。

在送料速度控制系統中，採用泵馬達式體積節流調速回路。泵驅動液壓馬達並通過變速器分別驅動上、下排輥。由於速度控制精度要求不高，所以選用比例閥調整輸入液壓馬達的壓力油流量，進而控制上、下排輥轉速。兩液壓馬達中心軸上安裝有光電編碼器，與馬達同速旋轉，輸出脈衝信號至PLC的高速計數輸進口，通過高速計數器計算出上下排輥轉速，並實時顯示於觸摸屏界面上。若上、下排輥轉速超差10% ，則面板指示燈報警，這時可以通過手工方式微調液壓馬達輸入端的節流閥開度來調整上、下排輥轉速，使上下排輥轉速基本一致 ^[3]  。

液壓矯平機是機械、電子、液壓一體化的產品，主要分析了液壓矯平機工作原理與系統組成。基於板材多輥矯平原理，分析了液壓矯平機結構。整個液壓系統主要由上下排輥位置控制系統和速度控制系統組成，根據工作要求，設計出了矯平機位置和速度控制液壓系統。根據此原理設計的矯平機已研製出來，成功地應用於圓鋸片生產的矯平工序，取得了滿意效果 ^[2]  。