数控轧辊磨床磨削技术的新方向——4点测量3D磨削

在造纸机上，不断提高的运行速度和对可接受振动范围的减小已经对造纸机辊筒的圆度、偏心率和圆柱度提出了新的要求。圆度更好的辊筒遇到的振动问题更少，条痕问题更少，造纸机的运行性能也更好（较少的纸卷断裂），从而也会降低造纸机的维护费用。
为解决以上问题，芬兰赫尔辛基工业大学机械设计系的几位研究人员，研究出了针对造纸机辊筒在数控轧辊磨床加工时的4点测量和3维磨削软件。轧辊研究国际有限公司（RollResearch）为造纸行业的轧辊磨床提供新一代4点测量系统和3维磨削技术。
一、4点测量3D磨削概念
3D是MD和CD测量的叠加，MD是平面的、二维的。通常说的测量技术是3D，但对于磨削工作，它本身就是一个3D的工作空间。
首先，4点测量技术是水平和垂直面的叠加，是三维的，而传统的只是水平面的，是二维的。通过4点测量能精确测量出轧辊误差的整体情况（两点测量是检测不出实际情况的），能通过测量数据计算出补偿磨削曲线，进行二次磨削。再依据补偿磨削曲线，经过Z轴和微量进给U轴的相互运动完成补偿磨削。
再次，4点测量技术的理论依据和方法是：圆度测量的两点法和三点法。两点法适于测量具有偶数棱边形状误差的外圆；而三点测量适用于测量具有奇数棱边形状的外圆，只有使用这两种方法才能测量出圆度的真实的情况。现在轧辊磨床大多使用的数控测量方法，都是采用单一的两点测量为理论依据的，所以它所测量出的数据是不准确的。
另外，4点测量对校直误差和下弯误差的测量也优于两点测量；还有就是利用4点测量的方法能过滤掉对测量没有用的信息，只把有用的信息显现出来，避免了无关信息的干扰，提高了测量数据的真实性。
4点测量系统的硬件，应用当今流行的碳纤维材料较传统的铁件更轻便、刚性好、稳定性好、成本低等。应用4点测量技术，配以专业、先进的数控系统使测量技术在轧辊磨床上的应用实现了突破性的飞跃，应用意义重大。
二、4点测量方法 VS 2点测量方法
胶带测试：在轧辊表面贴上一小段胶带后，采用这两种系统来进行测量。 从图9中看出某主要轧辊磨床制造商的两点测量设备（右）无法区分奇数波形的圆度轮廓。传统的测量设备仅仅能够测得不同轮廓的径向跳动和直径差异外形。
通过造纸机辊筒常规测量、磨削与4点测量3D磨削得出了如下结论：
（1）质量差的造纸机辊筒比质量好的造纸机辊筒在机运行时间的缩短，要超过40%；
（2）带轴承磨削，3D补偿磨削要比传统的补偿磨削，辊子的圆度形状提高了97%；
（3）造纸机的开机率提高；
（4）造纸机辊筒维修成本降低；
（5）造纸机生产利润最大化。
三、3D辊子外形测量技术，辅助辊子精密研磨 如图14所示，4点测量系统与3D磨削技术为轧辊测量带来无与伦比的准确度，辊子轮廓的测量结果接着被处理成一个表面状况的三维图像，这在两点测量技术是不可能的。处理后的图像与纸页全幅纵、横向分布相结合，这个三维图像就可以很容易地定出缺陷所在的位置。
四、3D磨削技术的优点                                                                                                      
在轧辊磨削车间：带（轴承）箱磨削→节省时间，更好的磨削效果；自动校直误差补偿→节省时间，更好的磨削效果；对轧辊刚性差异引起的圆度→更好的磨削效果；误差补偿；偏心补偿→节省时间，更好的磨削效果；轧辊问题的快速分析（需RRI技术协助）→更好的磨削效果。
在造纸过程中：改善辊筒振动问题、改善纸张的两面差及平滑度、延长辊筒在造纸机上的运行时间、降低造纸机振动水平和震纹、降低由振动引起的生产中断、提升造纸机速度的可能性。