CN114345942B - 基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，该方法包括：模拟轴承座在轧制状态下，通过激光跟踪仪，建立轴承座坐标系，测量并分析轴承座数据，确定轴承座的当前衬板安装表面状态，并以该衬板安装表面作为加工目标在坐标系中建立目标平面和修复后的理想平面；将带轧辊的轴承座吊运至现场加工修复区域加以固定，通过激光跟踪仪实测，找回轴承座坐标系，并在坐标系中加入机加工设备；在坐标系中，通过激光跟踪仪的数据指引，调整机加工设备的空间位置，使机加工平面平行于理想平面；运行机加工设备，机加工设备沿着机加工平面对目标平面进行加工，直至加工到理想平面。该方法，操作工序较简单，修复成本较低，没有安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及轴承座修复技术领域，特别是涉及一种基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法。
背景技术
轧机是实现金属轧制过程的设备，泛指完成轧材生产全过程的装备。轧机由轧辊、轧机牌坊、轴承座、轴承、自带收放卷或收放料平台、底座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。对于一个四辊轧机，轧机牌坊区域从上至下为上支撑辊区域、上工作辊区域、下工作辊区域、下支撑辊区域。轴承座部分，从上至下为上支撑辊轴承座，上工作辊轴承座，下工作辊轴承座，下支撑辊轴承座。生产过程中，装辊后，对应区域安装对应区域轴承座，通过牌坊正上方的HGC(hydraulic automatic gauge control，液压自动厚度控制)液压缸向下施加压力，通过此压力调节上下工作辊间间隙，通过传动部分带动工作辊转动，带钢通过上下工作辊间隙，通过压力产生变形，生产出需要的产品厚度，由于拉力作用，只会厚度方向发生形变，宽度方向基本上无变化。轧钢过程中遵从的是秒流量相等原则。对于该四辊轧机，原则上需要四支轧辊的轴线平行且在同一个面且与牌坊面平行。但是，在实际生产过程中，轧机HGC液压缸施加压力后，辊缝变小，偏心明显，当轧辊压下到轧钢位置后，当带钢从左向右轧制时，受力关系，工作辊出口侧以及支撑辊入口侧为受力面，工作辊入口侧及支撑辊出口侧为受力面。由于受力及非受力的关系，轴承座受力面相互贴合的衬板磨损大，非受力面方向的衬板磨损小。
热轧机械设备的工况十分恶劣，特别是轧机在工作过程中，轧制冷却水遇到红灼的钢坯迅速雾化，夹带着从钢坯表面脱落的氧化铁粉末向四周喷射。在轧制过程中轧辊在咬钢和抛钢时承受较大的冲击力，由于轧辊轴承座衬板采用螺栓与轴承座固定，在轧制过程中，不断受冲击力的作用，螺栓会时有松动、断裂等情况的发生，进而造成衬板与轴承座本体之间会产生微小的间隙，由于轴承座长期处于大量轧辊冷却水的环境下，同时轧辊在高温轧制过程，轧材表面也会产生细小的氧化铁皮混杂于冷却水中，若衬板与轴承座本体之间产生了微小的间隙，水汽与氧化铁皮等杂质将会进入，因此造成轴承座衬板安装表面产生锈蚀及压馈，当安装表面发生较大变化后，很多产线又会采取加垫的方式进行调整，这种做法，加剧了水汽、氧化铁皮等杂质的进入，进而加剧安装表面遭到更大的破坏，进入恶性循环。这种现象，对牌坊本体衬板安装表面也是一样，即微小的介于牌坊本体与衬板之间的间隙，会逐渐破坏衬板的安装表面。
对于轴承座的修复，传统的修复方法不适于在现场针对轴承座进行快速修复，不能在现场快速有效的解决轴承座衬板安装表面问题，需要将轴承座本体从轧辊上拆卸下来，运输到具备落地镗铣床的外协单位或者回原厂进行机加工，这样的过程，增加了轴承座装卸过程、运输过程、清理过程等，最终才能在传统机加工设备上进行加工，总体费用高、周期长(一般满足不了现场对周转辊的要求)、修复结果通常是通过机加工来恢复轴承座的设计尺寸，一般不会考虑与牌坊匹配调整等灵活多样的修复方法与结果。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种工序较简单、费用较低、同等精度的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法。
一种基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，所述方法包括：
模拟轴承座在轧制状态下，通过激光跟踪仪，建立轴承座坐标系，测量并分析轴承座数据，确定轴承座的当前衬板安装表面状态，并以所述当前衬板安装表面作为待加工目标在坐标系中建立目标平面和修复后的理想平面；
将带轧辊的轴承座吊运至现场加工修复区域并加以固定，通过激光跟踪仪实测，找回所述轴承座坐标系，并在同一坐标系中加入机加工设备；
在坐标系中，通过激光跟踪仪的数据指引，调整机加工设备的空间位置，使机加工平面平行于理想平面；
运行机加工设备，机加工设备沿着机加工平面对目标平面进行加工，直至加工到理想平面。
进一步的，所述通过激光跟踪仪实测，找回所述轴承座坐标系，包括：
将标靶设置在所述轴承座上，使用激光跟踪仪实测所述标靶，找回所述轴承座坐标系。
进一步的，所述调整机加工设备的空间位置，使机加工平面平行于理想平面，包括：
在机加工设备的刀头位置设置标靶，并运行刀头；
激光跟踪仪记录标靶的移动轨迹，模拟出刀头加工的模拟平面，分析所述模拟平面与所述目标平面夹角；
调整机加工设备底座，使所述模拟平面与所述理想平面平行，所述模拟平面为所述机加工平面。
进一步的，所述运行机加工设备，机加工设备沿着机加工平面对目标平面进行加工，直至加工到理想平面，包括：
将对所述目标平面的加工分成多次进刀进行，所述多次进刀的进刀量逐渐递减，每次进刀完成后测量所述模拟平面是否平行于所述理想平面，若否，退刀，调整所述机加工设备的底座，若是，则进行下一次进刀。
进一步的，所述方法还包括：
对所述目标平面进行堆焊，堆焊后进行修平面，直至获得所述理想平面。
进一步的，所述方法还包括：
对所述目标平面进行激光熔覆，激光熔覆后进行修平面，直至获得所述理想平面。
进一步的，所述方法还包括手工研磨的步骤。
进一步的，所述方法还包括：
每次机加工设备运行结束后，需要对轴承座进行复核，确认轴承座在机加工的时候未移动。
进一步的，所述标靶由靶球与靶球座组成。
上述基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，在现场就可以进行修复，并且无需分离轴承座与轧辊，操作工序较简单，省时省力，修复成本较低，带轧辊加工，实现了在轧钢现场进行轴承座修复，省去现场人员拆装轧辊的时间，降低了安全风险，机加工精度等同于传统的加工精度。同时，轴承座可不进行拆卸即带轧辊，轴承座在模拟轧制状态下进行的测量，因此，排除了由轴承装配、轴承油隙等因素带来的系统性误差，减少了轴承座拆卸工作量，避免了传统修复方法将轴承座拆卸并运离产线现场的过程，最高效率地满足了现场对轴承座周转的需求。
附图说明
图1为一个实施例的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，在一个实施例中，一种基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，该方法包括以下步骤：
步骤S110，模拟轴承座在轧制状态下，通过激光跟踪仪，建立轴承座坐标系，测量并分析轴承座数据，确定轴承座的当前衬板安装表面状态，并以当前衬板安装表面作为待加工目标在坐标系中建立目标平面和修复后的理想平面。当前衬板安装表面状态包括对称性、平面度、倾斜等。衬板安装表面简称“轴承座平面”。在修复之前，需要进行激光检测，在轴承座和轧机牌坊处于装配状态下，建立轴承座坐标系，采用激光跟踪仪对磨损的轴承座进行测量，确定需要进行加工修复的目标平面，再对测量数据进行分析，确定对该目标平面进行加工后的理想平面，最终获得与相应的牌坊配合的轴承座修复方案。
步骤S120，将带轧辊的轴承座吊至现场加工修复区域并加以固定，通过激光跟踪仪实测，找回已建立的轴承座坐标系，并在同一坐标系中加入机加工设备。将带轧辊的轴承座固定于机加工的加工修复区域，通过激光跟踪仪实测，找回轴承座坐标系，并基于该轴承座坐标系找到机加工设备的机加工平面。将轧辊连带轴承座吊运至现场指定机加工修复区域，并且简单固定轴承座，保持与机加工设备相对静止。标靶由靶球与靶球座组成。将标靶设置在轴承座上，将多个标靶黏贴在轴承座上，在机加工设备近刀头的位置上安装固定的靶球座。使用激光跟踪仪实测标靶，找回在进行单纯激光检测时建立的轴承座坐标系。以该轴承座坐标系为参照，找到机加工设备的机加工平面，具体的，机加工主要采用机加工设备的刀头进行切割，机加工设备的机加工平面即为刀头运行时轨迹形成的平面，通过调整机加工设别的底座位置与XYZ三轴运动，来调整机加工平面。
步骤S130，在坐标系中，通过激光跟踪仪的数据指引，调整机加工设备的空间位置，使机加工平面平行于理想平面。具体的，首先，在机加工设备的刀头位置设置标靶，并运行刀头。其次，激光跟踪仪记录标靶的移动轨迹，模拟出刀头加工的模拟平面，分析该模拟平面与目标平面夹角。在刀头移动的过程中，激光跟踪仪记录标靶的移动轨迹，获得模拟平面，通过模拟平面与目标平面的对比，找到两个面的夹角。再次，调整机加工设备底座，多次模拟及调整后，使模拟平面与理想平面平行，模拟平面为机加工平面。通过系统计算，确定刀头调整方向及调整量，并进行调整，调整后，再次运行刀头，反复调整、计算，直至模拟出与理想平面平行的模拟平面，该模拟平面即为确定的机加工设备运动时的机加工平面。
步骤S140，运行机加工设备，机加工设备沿着机加工平面对目标平面进行加工，直至加工到理想平面。具体的，将对目标平面的加工分成多次进刀进行，多次进刀的进刀量逐渐递减，每次进刀完成后测量模拟平面是否平行于理想平面，若否，退刀，调整机加工设备的底座，若是，则进行下一次进刀。按照常规机加工操作流程先将刀头移至轴承座待加工的目标平面，机加工极薄的厚度，此厚度可忽略不计，但需要看到机加工下来轻微的碎屑。再次测量加工表面，根据理想平面的位置及当前目标平面的位置计算实际总机加工量。以需要机加工2mm量为例，移动刀头至轴承座加工面表面，先加工一刀(一面)后，激光测量此面是否与理想平面平行。如果不平行，退刀，重新调整机加工设备底座。如果平行，接着进刀，进刀量为1mm，机加工掉一半的目标厚度后，再次测量加工后的平面与目标平面是否平行，若不平行，退刀调整机加工设备。若平行，则进行下一次进刀，进刀0.5mm，再次测量、调整、计算，直到最后剩下0.2mm左右进刀量，继续进刀，此时进刀量越来越小，以求达到最高精度。直至机加工后的平面与理想平面重合，机加工完成。每次机加工设备运行结束后，还需要对轴承座进行复核，确认轴承座每次机加工的时候未移动。
如接下来需要进行堆焊，对轴承座加工平面进行堆焊，对堆焊后的轴承座进行修平面，直至获得目标平面。堆焊后如需激光熔覆，对轴承座加工平面进行激光熔覆，对激光熔覆后的轴承座进行修平面，直至获得目标平面。如有需要，对加工平面进行手工研磨。全部机加工完成后，达到理想目的后，移动轴承座，按照轴承座测量规范进行测量，最终复核机加工是否达到目标要求。
上述基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，在现场就可以进行修复，并且无需分离轴承座与轧辊，操作工序较简单，省时省力，修复成本较低，带轧辊加工，实现了在轧钢现场进行轴承座修复，省去现场人员拆装轧辊的时间，降低了安全风险，机加工精度等同于传统的加工精度。同时，轴承座可不进行拆卸即带轧辊，轴承座在模拟轧制状态下进行的测量，因此，排除了由轴承装配、轴承油隙等因素带来的系统性误差，减少了轴承座拆卸工作量，避免了传统修复方法将轴承座拆卸并运离产线现场的过程，最高效率地满足了现场对轴承座周转的需求。
另外，可以根据现场的实际需求进行机加工调整，并非死板的恢复尺寸。同时，考虑到了实际的轧钢状态时的轴承座与轧辊状态，最大可能的与实际轧钢状态一致，不拆除轧辊与轴承座更能真实的表现工作状态下的实际状态，排除轴承装配、轴承座内孔圆度等一些列由于装配问题导致的误差及非理想状态，使轧机恢复至最佳的工作状态。另外，采用上述修复方法，可以做到精准配套某一或几个牌坊。且修复设备较小，修复方便快捷，机动性高，方便操作。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述方法包括：
模拟轴承座在轧制状态下，通过激光跟踪仪，建立轴承座坐标系，测量并分析轴承座数据，确定轴承座的当前衬板安装表面状态，并以所述当前衬板安装表面作为待加工目标在坐标系中建立目标平面和修复后的理想平面；
将带轧辊的轴承座吊运至现场加工修复区域并加以固定，将标靶设置在所述轴承座上，使用激光跟踪仪实测所述标靶，找回所述轴承座坐标系，并在同一坐标系中加入机加工设备；
在坐标系中，通过激光跟踪仪的数据指引，调整机加工设备的空间位置，使机加工平面平行于理想平面；
运行机加工设备，机加工设备沿着机加工平面对目标平面进行加工，直至加工到理想平面。
2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述调整机加工设备的空间位置，使机加工平面平行于理想平面，包括：
在机加工设备的刀头位置设置标靶，并运行刀头；
激光跟踪仪记录标靶的移动轨迹，模拟出刀头加工的模拟平面，分析所述模拟平面与所述目标平面夹角；
调整机加工设备底座，使所述模拟平面与所述理想平面平行，所述模拟平面为所述机加工平面。
3.根据权利要求2所述的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述运行机加工设备，机加工设备沿着机加工平面对目标平面进行加工，直至加工到理想平面，包括：
将对所述目标平面的加工分成多次进刀进行，所述多次进刀的进刀量逐渐递减，每次进刀完成后测量所述模拟平面是否平行于所述理想平面，若否，退刀，调整所述机加工设备的底座，若是，则进行下一次进刀。
4.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述目标平面进行堆焊，堆焊后进行修平面，直至获得所述理想平面。
5.根据权利要求1或4所述的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述目标平面进行激光熔覆，激光熔覆后进行修平面，直至获得所述理想平面。
6.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述方法还包括手工研磨的步骤。
7.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述方法还包括：
每次机加工设备运行结束后，需要对轴承座进行复核，确认轴承座在机加工的时候未移动。
8.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪在线修复轴承座衬板安装表面的方法，其特征在于，所述标靶由靶球与靶球座组成。
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