钢锭自动定心打孔装置设计

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Design of Automatic Centering Perforation Machine for BilletYANG Daihua ，GU Xing ，LI Yongbo ，LIN Ning ，WU Mingqian(1.College of Meehatronies，China University of Geosciences，Wuhan Hubei 430074，China；2.China Shipbuilding Industry Company Limited，Wuhan Hubei 430084，China)Abstract：The production process of seamless tubes and the defect of the process technics of center hole of billet were introduced。

A machine that could automaticaly detect and punch center hole by automatic tests and by remote controling electrode for automaticcentering was put forward.Th e mechanical structure of centering perforation machine was introduced，and the principle of automaticdetection，automatic centering and punching hole was analyzed. The motion control and graphical monitor in real time of productionprocess based on WINCC configuration SOftware and Siemens PLC$7-300 were accomplished。

Keywords：Seamless tubes；Centering；Confi guration无缝钢管在机械制造、军事、建筑等行业中占有重要地位，钢管壁厚的均匀程度是成品无缝钢管质量好坏的主要依据。其加工工艺是在圆柱型钢锭的端面上找准圆心，并对准圆心打孔，再通过冲头扩孔等工序实现无缝钢管的制造。因此，钢锭中心孔加工的准确度很大程度上决定了无缝钢管壁厚的均匀程度。目前，无缝钢管钢坯的中心孔是靠手动对中、电弧打孔的办法来实现，这种传统的加工工艺打孔的效率低、孔的位置精度低，不易保证钢锭中心孔的同轴度要求。基于此，提出了采用自动检测和自动定心的方法实现钢锭中心孔的加工，并通过 PLC与 WINCC组态软件实现工艺过程的远程控制和实时监控，以提高无缝钢管的生产效率，提高打孑L质量，同时也降低工人的劳动强度。

1 系统原理及机械结构钢锭定心打孔设备的整体结构如图1所示。主要包含了：-组激光位移传感器竖直方向扫描钢锭外圆轮廓的运动轴 (定义为 x，、 轴)；控制打孔电极在钢锭径向平面内运动的运动控制轴 (定义为 l，、z轴)；激光传感器在钢锭轴向伸缩机构；打孔电极偏心扩孔结构等。

2 3 4 5 6 7 8 91～检测头扫描电机 2-钢锭 3-打孔电极 (碳棒)4-检测头扫描电机Z2 5-激光位移传感器 6-传穆器调节螺杆7-摆线针轮减速箱 8- 电极竖直运动电机 9-检测头伸缩气缸lO-碳棒电极水平运动 电机图1 整体结构图在钢锭到位后，通过气缸9将激光位移传感器伸出到钢锭端面附件，再通过伺服电机 1和4控制传感器自下往上扫描钢锭外圆轮廓，并将扫描所得的数据传人PLC进行处理得到钢锭截面圆心的坐标。再通过伺服电机8和10控制打孔电极在钢锭径向平面上移动至所得的圆心坐标处，此时控制气缸9将传感器收稿 日期 ：2011-12-17作者简介：杨代华 (1954-)，男，教授，硕士生导师，从事机电-体化方面的研究。E-mail：guxing066###gmail.corn。