一种异速比可在线连续调节的极薄带组合成形轧机的制作方法与工艺

本发明属于极薄带轧制技术领域，特别是涉及一种异速比可在线连续调节的极薄带组合成形轧机。

背景技术：
近年来，微制造技术和微成形技术迅猛发展，金属、合金及金属基复合材料的极薄带需求量越来越大，这些极薄带广泛应用于微电子行业、微制造行业、仪器仪表行业及微机电行业等。金属、合金及金属基复合材料的极薄带多通过轧制得到，所使用的轧机多为多辊同步轧机，而多辊同步轧机结构相对复杂，其购买、运行和维护成本都比较高，多辊同步轧机工作辊直径小，且生产效率低下，易出现轧辊扭振现象，从而造成极薄带表面出现振纹缺陷，并影响产品质量。当采用齿轮传动异步轧制机生产极薄带时，由于异速比是靠传动齿轮的齿数比来控制的，使异速比调节不够灵活，且不能实现异速比的在线调节，启动和停机时易断带，也常常出现因异速比设定不当而导致的板形缺陷。在传统异步轧制中，其上、下工作辊的辊速不能实现在线交替，轧件上、下表面延伸不同而承受的不同应力，也会造成轧件单方向卷曲，从而导致板形缺陷。而两侧单独传动的异步轧机因其采用万向接轴，其传动线较长，刚度差，也较易出现轧辊扭振现象，并影响产品质量。

技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种异速比可在线连续调节的极薄带组合成形轧机，能够实现异速比的在线连续调节，实现上、下工作辊辊速的在线交替，有效减小轧辊扭振现象。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种异速比可在线连续调节的极薄带组合成形轧机，包括轧机主控部分和轧机机械部分，所述轧机主控部分包括主控计算机、操作台及PLC，所述轧机机械部分包括底座、第一主传动电机、第二主传动电机、上工作辊、下工作辊、上支撑辊、下支撑辊、压下装置、牌坊、第一张力电机及第二张力电机；在所述主控计算机内设有轧机控制系统人机界面，在人机界面上设有上工作辊及下工作辊的速度设定输入输出域和异速比调节步长设定输入输出域；所述主控计算机通过PLC与操作台相连接，在操作台上分别设置有轧制正向启动开关、轧制反向启动开关和异速比调节开关，通过异速比调节开关进行异速比在线增大或减小一个异速比调节步长；所述第一主传动电机、第二主传动电机及牌坊安装在底座上，所述第一主传动电机的动力输出轴通过第一弹性联轴器与上工作辊一端相连接，所述第二主传动电机的动力输出轴通过第二弹性联轴器与下工作辊一端相连接；由所述上工作辊、下工作辊、上支撑辊及下支撑辊构成辊系，所述上支撑辊位于上工作辊上部，两者接触滚动配合；所述下支撑辊位于下工作辊下部，两者接触滚动配合；所述上工作辊通过上工作辊轴承座与牌坊滑动连接，下工作辊通过下工作辊轴承座与牌坊滑动连接；所述上支撑辊通过上支撑辊轴承座固定在牌坊窗口内，所述下支撑辊通过下支撑辊轴承座固定在牌坊底部；在所述上工作辊轴承座与下工作辊轴承座之间安装有平衡弹簧；所述第一张力电机和第二张力电机分布在上、下工作辊两侧，所述第一张力电机的动力输出轴连接有第一卷筒，所述第二张力电机的动力输出轴连接有第二卷筒，轧件一端连接在第一卷筒上，轧件另一端穿过上工作辊与下工作辊之间辊缝连接在第二卷筒上，在上、下工作辊与第一卷筒之间设置有第一张力辊，在上、下工作辊与第二卷筒之间设置有第二张力辊；所述第一主传动电机控制端、第二主传动电机控制端、第一张力电机控制端及第二张力电机控制端均与主控计算机相连。在所述上支撑辊轴承座与压下装置之间设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端通过PLC与主控计算机相连，通过压力传感器进行轧制力的在线检测。在所述第一主传动电机及第二主传动电机的电机后端转子轴上均安装有增量编码器，所述增量编码器的信号输出端通过PLC与主控计算机相连，通过增量编码器进行轧辊速度的在线检测。本发明的有益效果：通过本发明进行极薄带异步轧制时，异速比可无级设置，理论上可为任意值，因异步轧制可突破同步轧制的最小可轧厚度限制，轧薄能力更强，因此本发明工作辊直径的选择范围可以放宽，进而可有效减小轧辊扭振现象的发生，提高极薄带的表面质量。本发明采用带张力异步轧制，轧件将承受压缩-剪切-拉伸复合组合成形作用，有利于加大道次减薄量，可有效提高轧制效率。本发明的两个主传动电机分别通过弹性联轴器直接与上、下工作辊传动连接，具有更高的传动刚度，可有效减小轧辊扭振现象的发生，并提高极薄带的表面质量。本发明具备了异速比的在线调节能力，且调节范围大，理论上可为任意值，进而可丰富极薄带轧制过程中在线控制板形和压下率的手段，并可有效拓展可轧原材料的范围。本发明在轧制过程中可以实现上、下工作辊的同步启动、停机及异步轧制，可有效防止断带现象的发生。附图说明图1为本发明的一种异速比可在线连续调节的极薄带组合成形轧机结构示意图；图2为轧机机械部分结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为轧机机械部分的辊系结构示意图；图5为轧机主控部分的控制原理图；图中，1—轧机机械部分，2—主控计算机，3—操作台，4—PLC，5—底座，6—第一主传动电机，7—第一弹性联轴器，8—牌坊，9—压下装置，10—第二弹性联轴器，11—第二主传动电机，12—第一张力电机，13—第一张力辊，14—轧件，15—第二张力辊，16—第二张力电机，17—压力传感器，18—上支撑辊轴承座，19—上工作辊轴承座，20—下工作辊轴承座，21—下支撑辊轴承座，22—上支撑辊，23—上工作辊，24—平衡弹簧，25—下工作辊，26—下支撑辊，27—第一卷筒，28—第二卷筒。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。如图1～5所示，一种异速比可在线连续调节的极薄带组合成形轧机，包括轧机主控部分和轧机机械部分1，所述轧机主控部分包括主控计算机2、操作台3及PLC4，所述轧机机械部分1包括底座5、第一主传动电机6、第二主传动电机11、上工作辊23、下工作辊25、上支撑辊22、下支撑辊26、压下装置9、牌坊8、第一张力电机12及第二张力电机16；在所述主控计算机2内设有轧机控制系统人机界面，在人机界面上设有上工作辊23及下工作辊25的速度设定输入输出域和异速比调节步长设定输入输出域；所述主控计算机2通过PLC4与操作台3相连接，在操作台3上分别设置有轧制正向启动开关、轧制反向启动开关和异速比调节开关，通过异速比调节开关进行异速比在线增大或减小一个异速比调节步长；所述第一主传动电机6、第二主传动电机11及牌坊8安装在底座5上，所述第一主传动电机6的动力输出轴通过第一弹性联轴器7与上工作辊23一端相连接，所述第二主传动电机11的动力输出轴通过第二弹性联轴器10与下工作辊25一端相连接；由所述上工作辊23、下工作辊25、上支撑辊22及下支撑辊26构成辊系，所述上支撑辊22位于上工作辊23上部，两者接触滚动配合；所述下支撑辊26位于下工作辊25下部，两者接触滚动配合；所述上工作辊23通过上工作辊轴承座19与牌坊8滑动连接，下工作辊25通过下工作辊轴承座20与牌坊8滑动连接；所述上支撑辊22通过上支撑辊轴承座18固定在牌坊8窗口内，所述下支撑辊26通过下支撑辊轴承座21固定在牌坊8底部；在所述上工作辊轴承座19与下工作辊轴承座20之间安装有平衡弹簧24；所述第一张力电机12和第二张力电机16分布在上、下工作辊两侧，所述第一张力电机12的动力输出轴连接有第一卷筒27，所述第二张力电机16的动力输出轴连接有第二卷筒28，轧件14一端连接在第一卷筒27上，轧件14另一端穿过上工作辊23与下工作辊25之间辊缝连接在第二卷筒28上，在上、下工作辊与第一卷筒27之间设置有第一张力辊13，在上、下工作辊与第二卷筒28之间设置有第二张力辊15；所述第一主传动电机6控制端、第二主传动电机11控制端、第一张力电机12控制端及第二张力电机16控制端均与主控计算机2相连。在所述上支撑辊轴承座18与压下装置9之间设置有压力传感器17，所述压力传感器17的信号输出端通过PLC4与主控计算机2相连，压力传感器17用于实现轧制力的在线检测。在所述第一主传动电机6及第二主传动电机11的电机后端转子轴上均安装有增量编码器，所述增量编码器的信号输出端通过PLC4与主控计算机2相连，增量编码器用于实现轧辊速度的在线检测。下面结合附图说明本发明的一次使用过程：本实施例中，轧件14为紫铜带，轧件14的初始厚度为500μm，宽度为80mm，上工作辊23、下工作辊25的直径为50mm，长度为130mm，上支撑辊22、下支撑辊26的直径为120mm，长度为120mm，轧件14的目标厚度为1μm，第一主传动电机6及第二主传动电机11均采用伺服电机，第一张力电机12及第二张力电机16均采用力矩电机。通过本发明的极薄带组合成形轧机对紫铜带进行异步轧制，轧制过程在张力条件下进行，并经过多道次往复轧制得到厚度为1μm的紫铜极薄带，在轧制期间，通过主控计算机2上的人机界面设定上工作辊23及下工作辊25的速度，具体速度设定为30mm/s，同时通过主控计算机2上的人机界面设定上工作辊23及下工作辊25的异速比调节步长，具体异速比调节步长设定为0.01。增大张力电机的输入电压值，使紫铜带的前后张应力为35MPa。参考人机界面上通过压力传感器17测得的轧制力读数，通过压下装置9对紫铜带施加180KN的轧制力。同步启动第一主传动电机6和第二主传动电机11，待轧制过程稳定后，通过操作台3上的异速比调节开关增大上工作辊23的速度至36mm/s，使异速比达到1.2，开始异步轧制。在轧制过程快结束前，再通过操作台3上的异速比调节开关减小上工作辊23的速度至30mm/s，使上工作辊23与下工作辊25的速度相等，然后将第一主传动电机6和第二主传动电机11同步停机。如此往复轧制，直至紫铜带的厚度减薄至1μm。实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。