一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺

本发明涉及金属板带材加工，具体为一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺。

背景技术：

1、随着高端精密产品的进一步迭代，高端金属极薄带材广泛应用于航空航天、医疗器械、精密电子、储能电池等军工和民生领域，极限规格板材的先进制造技术是未来重要发展方向，其中高端金属极薄带材作为带材中的高端产品，对科技进步、经济发展、国防建设、民生改善，特别是先进制造业的发展起着重要推动作用。金属极薄带材的拉伸弯曲矫直工艺是整个金属极薄带材生产中重要的一环，可以解决在金属极薄带材轧制工艺中产生的各种浪型和翘曲等板型缺陷，相关浪型缺陷主要原因是金属极薄带材过于薄，在同一纵向端面处，产生的沿轧制方向延伸率不一致、变形不均匀，板材的宽度越大，越难以控制，越容易出现浪型缺陷；同时由于金属极薄带材的矫直工艺存在矫直参数设定难，矫直后效果不佳的问题，对于金属极薄带材所采用的拉伸弯曲矫直方式，张力弯曲是主要变形形式，张力弯曲控制在金属极薄带材实际矫直情况较为模糊，无法实际矫直工艺过程中的矫直张力精准控制；进一步由于金属极薄带材生产技术要求较高，相关生产设备和技术主要掌握在德国、日本等国家手中，国内企业的采购和生产成本很高，因此迫切需要对极薄带的精整成套装备及工艺展开相关研究，为金属极薄带材的工业化生产提供相关支持，满足国内市场对极薄带日益增长的需求。

2、现有金属极薄带材连续拉伸弯曲矫直生产工艺，采用常规液压、气动等常规手段实现对拉伸弯曲矫直机组进行控制，使得整体控制对象多样，控制信号数据转换误差累积，影响控制精度，使得整体矫直过程力能参数控制不准，生产精度有待进一步提高，产品品质也有待进一步提升。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺，使得金属极薄带材控制精度得以提升空间，数据收集调整精度提升，矫直精度提升，进一步提高产品品质。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺，包括如下步骤：

4、s1.利用金属极薄带材装卸自动导向搬运装备将成卷金属极薄带材安装至开卷机芯轴上；

5、s2.利用金属极薄带材自动穿带机构将带材依次穿过矫直机组各机构固定安装至卷取机芯轴上；

6、s3.在完成穿带后张力辊压辊包角调整机构完成包角调整及压辊操作；

7、s4.确定矫直张力、压下量、延伸率等重要矫直参数，进行相应参数设定，对金属极薄带材进行拉伸弯曲矫直；

8、s5.完成矫直后，金属极薄带材集中在卷取机芯轴上，利用金属极薄带材装卸自动导向搬运装备，搬运至安放位置。

9、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s1之前，还包括如下试运行步骤：

10、s01.试运行开卷机、卷取机伺服电控系统；

11、s02.试运行开卷端张力辊伺服控制驱动系统；

12、s03.试运行开卷端张力辊压辊包角调整机构伺服控制驱动系统；

13、s04.试运行卷取端张力辊伺服控制驱动系统；

14、s05.试运行卷取端张力辊压辊包角调整机构伺服控制驱动系统；

15、s06.试运行矫直机主机压下、抬升、上机架打开等伺服控制系统。

16、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s01中，试运行开卷机、卷取机伺服电控系统，包括：试运行芯轴、驱动系统、对边纠偏系统、对中纠偏系统；所述开卷机、卷取机的芯轴前端的撑卷体内部为四爪撑开斜楔结构，撑卷体表面硬化处理，后端采用伺服电动缸进行推拉操作，以实现芯轴前端撑卷体的撑开与收缩，由于芯轴内部需要实现对前部撑卷体的撑开收缩的推拉操作，同时也需要保证芯轴前端整体的旋转运动，因此后端推拉伺服电动缸中间设有前后椭圆推拉块，推拉块内部包含着推杆尾部的球形连接体，针对芯轴起到撑开卷作用的撑卷体，测试芯轴用电动伺服缸撑卷体的撑开及收缩的平顺性，同时测试伺服电机控制的驱动芯轴旋转的驱动机构平顺性，伺服驱动系统的电动伺服制动器进行点动测试，验证驱动系统的制动效果。

17、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s02中，试运行开卷端张力辊伺服控制驱动系统；针对开卷端四个独立分布的张力辊，需针对每个张力辊的伺服驱动系统进行试运行，检查设备运行的平顺性，同时，对于每个独立的伺服驱动系统的电动伺服制动器进行点动测试，验证驱动系统的制动效果。

18、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s03中，试运行开卷端张力辊压辊包角调整机构伺服控制驱动系统；所述测试运行压辊包角调整机构中的伺服电动缸完成对张力辊的压紧，同时还需要与调包角伺服电动缸配合完成压紧辊装配的打开。

19、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s04中，试运行卷取端张力辊伺服控制驱动系统；针对卷取端四个独立分布的张力辊，需针对每个张力辊的伺服驱动系统进行试运行，检查设备运行的平顺性，同时，对于每个独立的伺服驱动系统的电动伺服制动器进行点动测试，验证驱动系统的制动效果。

20、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s05中，试运行卷取端张力辊压辊包角调整机构伺服控制驱动系统；所述测试运行压辊包角调整机构中的伺服电动缸完成对张力辊的压紧，同时还需要与调包角伺服电动缸配合完成压紧辊装配的打开，方便金属极薄带材的穿带，以及压紧张力辊的同时进行金属极薄带材与张力辊的包角的调整。

21、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s06中，试运行矫直机主机压下、辊盒锁紧升降等伺服控制系统；所述通过矫直机主机上机架的高度调整机构可实现对辊盒上部的支撑辊预弯曲，以及通过矫直机主机机座内部安装有辊盒锁紧升降机构，实现对辊盒下部的支撑辊预弯曲，从而消除板型缺陷。

22、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s1中，利用金属极薄带材装卸自动导向搬运装备将成卷金属极薄带材安装至开卷机芯轴上；开卷机芯轴伺服控制系统将开卷机芯轴撑卷体撑开，将成卷的金属极薄带材卡紧在开卷机芯轴上，保证成卷的金属极薄带材在旋转的过程中不脱出。

23、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s2中，利用金属极薄带材自动穿带机构将金属极薄带材依次穿过矫直机组各机构固定安装至卷取机芯轴上；利用金属极薄带材穿带机构依次由开卷机芯轴起从开卷端张力辊、矫直机主机、辊盒、卷取端张力辊等相关装备的内部穿过，将金属极薄带材传递至卷取机芯轴上。

24、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s3中，在完成穿带后张力辊压辊包角调整机构完成包角调整及压辊操作，压辊包角调整机构中的伺服电动缸完成对张力辊的压紧，同时还需要与调包角伺服电动缸配合完成压紧辊装配的打开，方便金属极薄带材的穿带，以及压紧张力辊的同时进行金属极薄带材与张力辊的包角的调整；

25、所述张力辊组各辊的辊径相同，带材经过入口张力辊组后张力得到放大，由欧拉公式可得由开卷端从左往右依次为第一辊张力为第二辊张力为第三辊张力为第四辊张力为张力在开卷端从左往右依次放大，

26、式中：t0为入口张力组的初始张力，μ为带材与辊面间的摩擦系数，αs为带材包绕张力辊包角；

27、同理，张力在卷取端从右往左依次放大；

28、上述计算公式可以看出在对每个独立张力辊进行张力计算，前一张力辊输出张力为后一张力辊输入张力，每一个张力辊计算都需要进行精细化调整，因此可对每一张力辊上带材的包角αs进行精确控制，得到精确输出张力。

29、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s4中，确定矫直张力、压下量、延伸率等重要矫直参数，进行相应参数设定，对金属极薄带材进行拉伸弯曲矫直；根据被矫金属极薄带材材料参数及上述张力辊包角精确计算出开卷端、卷取端每个张力辊所需张力，对每个张力辊伺服驱动系统，进行合适的转速等参数设置，以满足矫直生产的精确需求，进一步针对被矫金属极薄带材质确定带材矫直压下量、延伸率等参数。

30、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s5中，完成矫直后，金属极薄带材集中在卷取机芯轴上，利用金属极薄带材装卸自动导向搬运装备，搬运至安放位置；自此完成一卷金属极薄带材矫直生产工艺，将金属极薄带材由卷取机芯轴上取下，搬离至下一工位上，或将其安置在相应的存放位置上，方便下一阶段的使用。

31、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s1中，开卷机电动伺服控制旋转速度，可以提供张力辊所需要的初张力；成卷的金属极薄带材开卷时开卷机可根据目标值电动伺服调整对中位置。

32、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s4中，张力辊伺服控制旋转速度，可以提供张力辊之间所需要增或减的张力；矫直机主机上辊盒的压下电动伺服控制，不仅可以准确提供压下量，还可根据机架弹跳波动实现恒辊缝控制。

33、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s2、s5中，卷取机电动伺服控制旋转速度，可以提供张力辊所需要的初张力；成卷的金属极薄带材卷取时卷取机可根据目标值电动伺服调整纠偏位置，保证带材卷边缘齐整。

34、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s3中，张力辊压辊包角调整机构的电动伺服控制，可通过包角的精准控制，消除张力辊磨损后摩擦系数下降导致的张力损失；

35、作为本发明所述的一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺的优选方案，其中：所述步骤s4中，所述金属极薄带材拉伸弯曲矫直机主机上机架可以利用电动伺服控制打开，进行辊盒的换辊操作。

36、本发明的有益效果如下：

37、本发明提出一种全电动伺服控制金属极薄带材拉伸弯曲矫直生产工艺，利用金属极薄带材装卸自动导向搬运装备将成卷金属极薄带材安装至开卷机芯轴上；利用金属极薄带材自动穿带机构将带材依次穿过矫直机组各机构固定安装至卷取机芯轴上；在完成穿带后张力辊压辊包角调整机构完成包角调整及压辊操作；确定矫直张力、压下量、延伸率等重要矫直参数，进行相应参数设定，对金属极薄带材进行拉伸弯曲矫直；完成矫直后，金属极薄带材集中在卷取机芯轴上，利用金属极薄带材装卸自动导向搬运装备，搬运至安放位置。本发明实现了对金属极薄带材拉伸弯曲矫直机组完全伺服化，使得设备结构紧凑简单，控制精度进一步提高，避免常规液压等的漏油风险，现场整洁环保，有效生产成本降低，提高产品质量。