淺談矯正機的發(fā)展及應用

王靜?同鵬英?劉晴

一、引言

金屬板材由于其自身輕便且可承受較大載荷作用在工程中得以廣泛使用，譬如汽車車架、飛機機翼、集裝箱、建筑的地基等等。從目前趨勢分析來看，我國的鋼板消費量急劇上升。行業(yè)的差異導致了金屬板材型號規(guī)格的多樣化需求，像造船業(yè)、工程機械等鋼板的下游產(chǎn)業(yè)對金屬板材的加工質(zhì)量和性能的要求也相對較高。市場競爭日趨激烈，金屬板材發(fā)展目標的側(cè)重點已經(jīng)逐漸從追求產(chǎn)量轉(zhuǎn)向追求質(zhì)量。金屬板材在軋制出廠后還需要加工處理機械設備的處理才能使用。

金屬板材在軋制、冷卻、運輸以及各種加工過程中，由于某些因素（比如外力的作用、溫度的驟變等）的影響，往往會發(fā)生變形。為了改善金屬板材的外在質(zhì)量，使其形狀尺寸和板形精度符合國家標準的基礎上能夠較好地滿足用戶使用要求，就必須完成矯正這一工藝過程，使得金屬板材的橫向縱向纖維（或截面）都變直，矯正機就是工業(yè)生產(chǎn)中矯正工件的專用設備。

二、矯正機的分類

隨著鋼材產(chǎn)量的急劇增加，出現(xiàn)了鍛造、軋鋼、矯正機械。1905年，英國設計制造出世界第一臺輥式板材矯正機。由于條材種類以及彎曲形態(tài)的不同，各自要求的矯正方法也不盡相同，從而使得現(xiàn)代矯正機種類規(guī)格較多。矯正機可按工作原理、用途差異、傳動方式、控制方式、結(jié)構(gòu)特征等分類原則進行劃分。本文按矯正機的結(jié)構(gòu)特征將其主要分為四類。

壓力矯正機，簡稱壓力機，是最簡單的矯正設備，其工作原理壓頭對準支撐在工作臺兩活動支點之間的工件彎曲區(qū)域進行反向壓彎，通過反復彎曲使得壓力撓度逐漸減小，若壓彎量與工件彈復量相等撤回壓頭此時工件平直。原先早期的壓力矯正機都是通用型的，隨著矯正技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合考慮諸如行程小、自動換向、可調(diào)支點等等矯正工藝的特殊性，設計出曲軸式、曲柄偏心式、肘桿式、臥式換向等專用矯正機械傳動壓力機，用以滿足不同截面尺寸工件的矯正需求，提高矯正效率，但其壓彎量僅靠經(jīng)驗調(diào)節(jié)，隨機性較強很難確保壓彎精度。為了提高工效和矯正精度，把液壓和氣動技術(shù)應用到壓力機上，設計出集壓力大、重量輕和易于調(diào)節(jié)等一系列優(yōu)點于一身的液壓傳動和氣動壓力矯正機。液壓矯正機已經(jīng)從普通型發(fā)展到精密型，進而發(fā)展到程控型。程控壓力矯正機與其他壓力機相比自動化程度、工作精度和效率都顯著提高，一躍而成為高精度、高技術(shù)水平的壓力矯正機。

輥式矯正機，又稱作平行輥矯正機，它以壓力矯正機技術(shù)為基礎克服了其工作斷續(xù)的問題，以“包辛格效應”為理論支撐發(fā)展起來的，它的出現(xiàn)是矯正技術(shù)史上的較大飛躍，大大提高了矯正效率，使得矯正工序真正進入連續(xù)生產(chǎn)線。它主要用以矯正各種型號的板帶材和型鋼等等，工作時矯正件通過兩排上下交錯布置的工作輥和支承輥的輥縫經(jīng)受多次反復輥子的作用，進而使矯正件反復彎曲逐漸矯正最終趨于平直。

輥式矯正機具備的基本特征有兩個，一是必須有一定數(shù)目的交錯排列用以實現(xiàn)對軋件多次反復彎曲的工作輥;二是能夠調(diào)節(jié)輥子的壓彎量，從而獲得所需要的矯正方案。輥式矯正機采用的是交變彎曲變形法，根據(jù)板材規(guī)格尺寸以及材質(zhì)的不同，在矯正工作時需反復彎曲的次數(shù)也不同，也就是說用以矯正不同板材的矯正機其輥數(shù)差別很大。目前最多輥數(shù)的是29輥矯正機，最少輥數(shù)為五輥矯正機。

我國一重集團公司在原有國產(chǎn)矯正機的基礎上不斷改進，在九十年代中期自行研制的十一輥中厚板熱矯正機，其矯正能力強，性能穩(wěn)定，工作精度高，使得我國的矯正技術(shù)突飛猛進，與當今的國際水平并駕齊驅(qū)。由于其生產(chǎn)率高，且能夠?qū)崿F(xiàn)機械化生產(chǎn)，輥式矯正機的使用范圍越來越廣，目前在型鋼、板帶材車間應用得比較多。

旋轉(zhuǎn)反彎式矯正機，主要包括斜輥矯正機、轉(zhuǎn)轂式矯正機及平動式矯正機等。斜輥和轉(zhuǎn)轂式矯正機兩者工作原理基本相同，都是旋轉(zhuǎn)矯正，但其轉(zhuǎn)動主體不同，斜輥矯正機是需矯正的工件旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)轂式矯正機則是矯正工具旋轉(zhuǎn)。老式的轉(zhuǎn)轂式矯正機矯正工具大多為孔模結(jié)構(gòu)，其磨損較大，壽命短，改進后的矯正工具多為滑動、滾動模式結(jié)構(gòu)以及斜輥式結(jié)構(gòu)。平動式矯正機主要有直角平動式（德國曼內(nèi)斯曼-梅爾公司設計研制的萬能矯正機）和直線平動式（原東德斯克特重型機械制造廠研制的UDRH型空心型材矯正機）兩種。

拉伸與拉彎矯正機，主要適用于極薄板材和復雜斷面異型材的矯正，最早研制連續(xù)拉伸矯正機和拉彎矯正機是在二十世紀三十年代末期。在平整矯正生產(chǎn)線及退火生產(chǎn)線上使用拉彎矯正機和拉伸矯正機其矯正質(zhì)量都同樣良好，但使用拉彎矯正機其節(jié)能和安全效果更加明顯。在極薄帶、酸洗線及鍍鋅線上使用拉彎矯正機更突顯其優(yōu)越性。

三、輥式矯正機的結(jié)構(gòu)

輥式矯正機主要由機架、壓下機構(gòu)、輥系（工作輥、支撐輥）、平衡裝置、液壓控制系統(tǒng)、主傳動機構(gòu)等組成的。汲取了日本、德國等國外先進的矯正機技術(shù)，采用大型數(shù)控卷板機的成熟專利技術(shù)和控制技術(shù)，自主研發(fā)出系列輥式板材矯正機新產(chǎn)品。它采用封閉式機架，穩(wěn)固流暢;采用側(cè)面換輥方便快捷;壓下量數(shù)據(jù)顯示精確直觀。為了提高工作輥的剛度、強度，當矯正機的輥徑與輥身長度比值較小時，就要設置支承輥。

1.機架。機架由上橫梁、下橫梁、立柱及底座等組成的，各部分采用整體封閉焊接框架結(jié)構(gòu)，通過連接梁安裝板、拉緊螺桿、下橫梁安裝板、平衡液壓缸安裝板使其與壓下機構(gòu)和平衡系統(tǒng)連成一體，確保整機的性能。

2.壓下機構(gòu)。壓下機構(gòu)由兩套電機、下壓螺桿機構(gòu)和蝸輪減速器組成的。這里，壓下螺桿不僅與蝸輪之間用滑動平鍵連接，而且還充當了蝸輪減速器的蝸輪軸的作用。壓下螺母和上橫梁相連。壓下機構(gòu)在蝸輪軸轉(zhuǎn)動的同時向下運動，使得活動橫梁做豎直移動，從而調(diào)節(jié)工作輥的壓下量。

3.活動橫梁。采用整體閉式框架結(jié)構(gòu)，用以安裝上排布置的從動工作輥和保證工作輥強度而設置的支承輥。活動橫梁通過壓下機構(gòu)和平衡油缸與機架部分連接，它的底部安裝支承輥，其底部四個角安裝液壓墊，使其與上排輥中兩側(cè)輥的輥座相接觸，來實現(xiàn)上排左右兩側(cè)的兩個工作輥的壓下量的單獨調(diào)節(jié)，便于鋼板的咬入。

4.輥系。包括工作輥和支承輥。上排工作輥中，左右兩側(cè)的工作輥可以單獨調(diào)整，而中間的兩個工作輥則固定在活動橫梁上，只能隨著活動橫梁上下運動。下排工作輥都固定在機架的下橫梁上。五排支撐輥布置在上排中間位置的兩工作輥的正上方以及下排工作輥的正下方。該工作輥布置方案采取的是大變形矯正工藝。

5.主傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的技術(shù)是集中式分輥驅(qū)動，下排的工作輥都是主動輥，用萬向聯(lián)軸節(jié)、蝸輪減速器和電動機相連，避免了機械干涉以及因各輥曲率變化而負載不同的問題。

6.液壓控制系統(tǒng)。它主要作用是控制液壓墊的加載與卸載、平衡油缸的升降以及液壓馬達的正反轉(zhuǎn)，平衡油缸桿腔工作，用來支撐活動橫梁。