專利名稱：高速多線軋管機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬管軋制領域。
在現(xiàn)有技術中，生產(chǎn)中、小口徑金屬管的周期式軋管機中，較典型的有周期式二輥冷軋管機和熱軋皮爾格軋管機。熱軋皮爾格軋管機雖已不多用，但冷軋皮爾格軋管機仍廣為應用。
周期式二輥冷軋管機的典型結構形式為機架往復移動，推動兩個軋輥象車輪一樣，一邊往復平移，一邊轉動(兩軋輥方向相反)，以輾壓內(nèi)部裝有芯棒的管坯的方式進行軋制。這種軋管機機架剛度高，軋輥孔型為變斷面孔型。因此，一次減徑量、減壁量都較大；但機架笨重，運動部件質量大，轉動慣量大，不利于機組速度的提高。機架固定式周期式二輥冷軋管機的出現(xiàn)，雖然在結構形式上機架固定，但軋輥仍作往復平行移動或擺動。雖然可使機架重量減輕，但軋機結構仍復雜，且芯棒受到的阻力大；擺動式軋機，軋輥擺動，軋機的軋制力也偏大。
現(xiàn)有的多線式周期式軋管機是用一臺機組同時軋制幾根管子，以期提高生產(chǎn)效率，但總制力大大提高，主電機功率明顯加大；同時，為保證機頭有足夠的強度和剛度，機頭的重量也相應地大大增加；軋輥軸剛度也受到一定的限制；加之，調(diào)整軋輥孔型較困難等因素，故軋制速度比較低，產(chǎn)品質量不高，只能用于開坯和生產(chǎn)φ80mm的管坯(US3308643)。
另一種新型的多線式二輥周期式軋管機，為了減小輸入功率，將軋制角錯開，但空行程角還布置在同一角度上，未能充分利用電機功率，生產(chǎn)效率仍較低(US3650138)。
本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能型高速多線軋管機。
針對上述目的，本發(fā)明把高速、多線、環(huán)孔型結合在一起，采用變斷面孔型的、一次減徑減壁量均很大的方案，在周期式二輥軋管機的基礎上，提出了新結構的二輥式軋管機。其主要技術方案如下(1)軋機機架固定不動，軋輥除繞自身軸線做整周回轉外，不作移動。
(2)芯棒和管坯通過各自的同步卡頭，由曲柄滑塊機構帶動，在導軌上往復平行運動；管坯和芯棒同步卡頭由回轉送進箱進行送進，回轉送進箱在送進管坯的同時，還使管坯繞芯棒軸線轉動一個角度。管坯送進和轉角在空行程角度上進行。
(3)軋輥采用變截面半周軋槽孔型，孔槽的角度比現(xiàn)有常用的孔槽角度大，孔槽的半徑逐漸變小，孔槽最大半徑稍大于來料管坯的半徑，最小半徑等于或小于軋成的成品管半徑，一組軋輥配成一個園形孔型，以相同的速度和相反的方向旋轉。
(4)每根軋輥軸上裝有兩個以上的軋輥，即上下軋輥軸上裝配兩對以上的帶孔型的軋輥，形成兩組或兩組以上的孔槽，一組孔槽布置在其余組孔槽的空行程角度上。如兩組孔槽時，孔槽角度互為180°，軋輥交替軋制兩支管坯；若三組孔槽(一根軋輥軸上裝配三個軋輥)，則孔槽角度互為120°；n組孔槽時，孔槽角相差2π/n，π為180°。
(5)軋輥旋轉方向與喂料方向相反，即軋制方向與管坯送進方向相反，但送進和管坯的旋轉是在軋槽的空行程角度內(nèi)進行的。為使芯棒和管坯的運動能符合軋制節(jié)奏，軋機與帶動芯棒和管坯往復平移及送進機構，以及管坯轉角機構都是用同一電機驅動，也可采用機械或電氣的同步控制方式。
(6)為使芯棒和管坯的送進速度一致，管坯和芯棒卡頭均采用內(nèi)有雙向彈簧的柔性機構。
(7)為使管坯送進量和轉角準確，由卡緊控制器控制。
本發(fā)明將高速、多線、長行程、環(huán)孔型和節(jié)能等綜合在一起，具有提高軋制精度、降低主電機功率、提高軋機生產(chǎn)率、提高軋機產(chǎn)量等特點。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)固定機架，軋輥只繞自身軸線轉動，故提高軋機的剛度，同時也提高了軋制精度。若軋輥輥徑加大及配置四輥式軋輥裝置，不但可以提高一次送進量，提高生產(chǎn)效率，同時可以實現(xiàn)大、中口徑的管材雙線軋制。
(2)在兩對軋輥孔型交替軋制，完成管材塑性變形的軋制過程中，疊加軋制力始終不超過單孔型的最大軋制負荷；同時，管坯和芯棒及與其相連的同步卡頭運動部分的重量比現(xiàn)有做往復運動的機頭重量大大減輕，致使本發(fā)明主電機功率消耗明顯降低，即用現(xiàn)有單線軋管機的電機功率可完成雙線軋制。
(3)本發(fā)明實行環(huán)孔型軋制，變斷面孔型的軋制長度可增加25%，每道次軋制送進量可提高；同時，由于運動部分重量輕，可提高軋制次數(shù)20%，其生產(chǎn)效率比單線式軋機提高2.8左右。
(4)實現(xiàn)了正行程軋制，消除了現(xiàn)有單線軋管機的返行程產(chǎn)生很大軸向力的缺點，可以生產(chǎn)精度比較高的薄壁管。
(5)本發(fā)明軋輥孔型的回轉送進角β比現(xiàn)有軋機的環(huán)孔型可利用的送進角增加5倍以上。因此，回轉送軋時間也相應增加，從而使回轉送軋機構簡化，總重量比現(xiàn)有單線軋管機減少1/5，從而降低了軋機的造價。
(6)本發(fā)明軋機的結構簡單，操作調(diào)整及維護方便。
現(xiàn)結合附圖及實施方法對本發(fā)明作進一步說明。


圖1為本發(fā)明高速多線軋管機的整體結構示意圖。
圖2為兩組軋輥時孔槽結構布置示意圖。
圖3為本發(fā)明軋制方法原理圖。
圖4A為同步卡頭正視結構示意圖。
圖4B為同步卡頭俯視結構示意圖。
圖5為卡緊控制器結構示意圖。
圖6為回轉送進箱結構示意圖。
圖7為位移工作機、曲柄滑塊機構和回轉送進箱之間的連接結構示意圖。
圖1中，1為軋管機機架，2為導軌，3為管坯同步卡頭，4為芯棒同步卡頭，5為卡緊控制器，6為快速返回機構，7為回轉送進箱，8為曲柄滑塊機構，9為位移工作機，10和15為減速器，12為長軸，13為主電機，11和14為園錐型減速器，16為集中潤滑站，17為液壓站，18為芯棒。
其中，機架1固定不動，機架1上裝有一對軋輥軸28和36，軋輥軸通過軸承座裝于機架1中，每根軋輥軸上裝有兩個或兩個以上帶孔槽的軋輥。軋輥繞自身軸線旋轉；管坯同步卡頭3和芯棒同步卡頭4置于導軌上，并可在導軌2上往復移動；導軌數(shù)與軋輥組成的孔槽數(shù)相對應；相對于軋輥上的兩個或多個孔槽，則有兩條或多條導軌；相應的管坯同步卡頭3、芯棒同步卡頭4、卡緊控制器5、快速返回機構6、回轉送進箱7和曲柄滑塊機構8都有兩套或多套，與孔槽數(shù)對應。
卡緊控制器5裝配在導軌2的側面、芯棒同步卡頭4的軸承座45上；回轉送進箱7經(jīng)鏈輪96和鏈條97與芯棒同步卡頭4相連，曲柄滑塊機構8經(jīng)搖桿102、擺桿103、連桿104和推桿101與回轉送進箱7相連；主電機13的兩個輸出軸，一端經(jīng)減速器14、15連接于軋管機的軋輥軸，另一端經(jīng)長軸12和減速器10、11與位移工作機9相連；位移工作機9通過飛輪100與曲柄滑塊機構8相連；管坯同步卡頭3和芯棒同步卡頭4分別通過支架54、螺母56、軸承57和多線絲桿及接長軸55與回轉送進箱7相連，并經(jīng)支承板46和支架54與導軌2相連。
圖2和圖3中，18為芯棒，19為管坯，21、35、27、29均為軋輥軸承座，22、34、26、30均為緊固軋輥孔型的螺母，23、33、25、31均為軋輥，24、32均為分配力矩的園柱齒輪，28、36為軋輥軸。軋輥軸28經(jīng)連軸器與主電機減速器15相連，并經(jīng)主傳動齒輪32和24驅動軋輥軸36。軋輥軸上相鄰軋輥(如軋輥23與軋輥25)的孔槽角度相差2π/n(n為軋制線數(shù)，如兩線或多線)；軋輥33與軋輥31的孔槽角度同樣相差2π/n。α為軋輥孔型的變斷面軋制角，β為回轉送進角。通常，α＞β，且α+β=360°。
圖4A、圖4B中和圖5中，41為外套筒，42為前彈簧，43為內(nèi)套筒，44為卡盤，45為軸承座，46為支承板，47為管坯入口咀，48為后彈簧，49為外環(huán)，50為大齒輪，51為小齒輪，52為轉角光軸，53為卡緊光軸，54為支架，55為多線絲桿及接長軸，56為螺母，57為軸承，58為隔套，59為小鏈輪，97為鏈條，61為小軸支架，62為小軸，63為撞塊卡緊方鐵，64為撞塊，65為拔叉，66為推桿，67為球鉸擺桿，68為球鉸直桿，69為卡緊光軸接手，70為轉角凸輪，71為卡緊控制器卡舌，72為卡舌壓緊彈簧，73為卡緊控制器壓桿，74為卡緊控制器座。
其中，由卡緊光軸53、小軸支架61、小軸62、撞塊卡緊方鐵63、撞塊64、拔叉65、推桿66、球鉸擺桿67、球鉸直桿68、卡緊光軸接手69、轉角凸輪70、卡緊控制器卡舌71、卡舌壓緊彈簧72、卡緊控制器壓桿73和卡緊控制器座74組成卡緊控制器5。
外套筒41中裝有前彈簧42和后彈簧48；彈簧42和48又套于內(nèi)套筒43上；內(nèi)套筒43經(jīng)滑鍵與外套筒41相連；內(nèi)套筒43的前端裝有卡盤44，內(nèi)套筒43中間有一凸臺，凸臺的兩邊裝有兩個隔套58；外套筒41又裝配在裝有滾動軸承的軸承座45上；外環(huán)49經(jīng)螺釘固定于內(nèi)套筒43上；軸承座45用螺釘固定在支承板46上，支架板46架于導軌2上；外套筒41的入口端裝有管坯入口咀47，另一端有大齒輪50，兩個軸承座45兩側均有滑動軸孔，其中裝有轉角光軸52和卡緊光軸53；鏈輪59用鍵固定于轉角光軸52上，小齒輪51經(jīng)鍵聯(lián)于轉角光軸52上；兩芯棒同步卡頭4的軸承座45上裝有兩套卡緊控制器5；小鏈輪59經(jīng)鏈條97與鏈輪96相連；卡緊控制器5中的兩個小軸支架61固定于兩個軸承座45上，小軸62裝于小軸支架61中，兩塊撞塊卡緊方鐵63固定在小軸62上，方鐵上固定一塊撞塊；卡緊光軸接手69通過球鉸直桿68、球鉸擺桿67固定在導軌2上，球鉸擺桿67的另一鉸接點通過推桿66、拔叉65、也固定在導軌2上。轉角凸輪70經(jīng)滑鍵與卡緊光軸53相接，凸輪70前端與卡緊控制器壓桿73接觸，卡緊控制器壓桿73一端鉸接于卡緊控制器座74上，另一端插于卡緊控制器舌頭71的孔中；卡緊控制器舌頭71裝于卡緊控制器的方孔中，舌頭下面有卡舌壓緊彈簧72，卡緊控制器座74固定于支承板46上，兩卡舌71的中間夾著外環(huán)49。當卡緊控制器舌頭71被壓桿73壓下時，外環(huán)49不限制內(nèi)套筒43與外套筒41的相對移動；當卡緊控制器舌頭71被壓緊彈簧72頂起時，外環(huán)49限制內(nèi)套筒43與外套筒41的相對移動。
管坯同步卡頭3和芯棒同步卡頭4通過內(nèi)套筒43上面的凸臺壓緊前、后彈簧42和48。工作時，這兩個彈簧起到緩沖作用，使管坯、芯棒與軋輥的運動速度協(xié)調(diào)一致。軋管時，由回轉送進箱7的花鍵軸經(jīng)多線絲桿及接長軸55推動管坯同步卡頭或芯棒同步卡頭往復平移。正行程時，兩個卡頭回退，卡頭體撞塊64將拔叉65拔動，使卡緊控制器卡舌71被轉角凸輪70壓下，外環(huán)49可自由出槽，前、后彈簧42、48即可工作，起到緩沖作用；反行程時，卡緊控制器卡舌71升起，外環(huán)49進入槽中，前、后彈簧42、48不起作用，這樣可使送進量和轉角準確。轉角和送進運動均由回轉送進箱7下部的二個輸出軸95經(jīng)鏈輪96驅動轉角光軸52，實現(xiàn)管坯同步卡頭體和芯棒同步卡頭體的轉動。送進運動是由多線絲桿55推動螺母驅動管坯同步卡頭體實現(xiàn)的。管坯同步卡頭的支架54中有一螺母56，芯棒同步卡頭的支架54中有一軸承57，所以管坯可實現(xiàn)送進和轉角，而芯棒沒有送進運動。
在附圖6中，81為小皮帶輪，82為皮帶，83為皮帶輪，84為小齒輪，85為離合器，86為拔叉，87為油缸，88為花鍵軸，89為橫位桿，90為超越離合器，91、95為軸，92、93為錐齒輪，94為大齒輪，96為鏈輪，97為鏈條，98為箱體。
快速返回機構6中的電機出軸上帶有小皮帶輪81，經(jīng)皮帶82聯(lián)于回轉送進箱7的皮帶輪83，皮帶輪83通過花鍵套與花鍵軸88相連，小齒輪84與花鍵軸88之間有滑動軸承；離合器85與小齒輪84脫開時，快速返回機構6中的電機就可驅動花鍵軸88旋轉，再帶動多線絲桿及接長軸55旋轉，通過螺母56、支架54推動管坯同步卡頭3在導軌2上快速前進或后退，實現(xiàn)操作中的輔助運動，此時，因離合器85脫開，小齒輪84不旋轉，管坯和芯棒同步卡頭3、4停止旋轉。
在液壓油缸87經(jīng)拔叉86推動離合器85閉合狀態(tài)下，當橫位桿89被曲柄滑塊機構8推動作往復運動時，因花鍵軸88與多線絲桿及接長軸55為固定連接，所以花鍵軸88與多線絲桿及接長軸55也作往復運動，以實現(xiàn)軋管的工作運動。曲柄滑塊機構8同時也推動超越離合器90轉動，再通過軸91帶動錐齒輪92、93轉動，與錐齒輪93同軸固定連接的大齒輪94再推動小齒輪84旋轉，再經(jīng)離合器85，使花鍵軸88旋轉，使其帶動多線絲桿及接長軸55轉動，經(jīng)螺母56推動管坯同步卡頭3作送進運動。大齒輪94同時還通過軸95與鏈輪96相連，經(jīng)鏈條97帶動芯棒同步卡頭4中的轉角光軸52上的鏈輪59轉動，通過轉角光軸52上齒輪51和50，帶動卡頭體的外套筒41轉動，再經(jīng)滑鍵帶動內(nèi)套筒43和44卡盤轉動，這樣在實現(xiàn)管坯送進的同時，管坯和芯棒同時轉動一個角度。
圖7中，99為位移工作機的輸入軸，100為輸出軸上的飛輪，飛輪數(shù)目與孔槽數(shù)相同，101為推桿，102為搖桿，103為擺桿，104為連桿，105為軸承座，106為框架。飛輪100與曲柄滑塊機構8相連。輸入軸99與減速器10相連。
本發(fā)明高速多線軋管機的工作過程如下(見圖3)軋制開始前，把管坯19從管坯同步卡頭3的尾部送到待軋位置，鎖緊芯棒18，調(diào)整芯棒位置，保證芯棒和孔型間處于軋制工藝要求的位置，并將芯棒尾部鎖緊。管坯同步卡頭3把待軋管坯后端鎖緊后由多線絲桿正或反轉動將管坯調(diào)整到軋制位置(前極限位置)，在調(diào)整結束后，啟動主電機13。
軋制開始時，軋輥孔型的變斷面軋制角α的位置正好位于咬入口位，管坯19和芯棒18位于前極限位置，由于工作軋輥23和33在主電機13的驅動下開始轉動，管坯19在變斷面孔型的輾壓作用和芯棒18的反作用下開始減徑和減壁，并沿軋制方向回退，在回退時產(chǎn)生后軸向力。同步卡頭機構可消除回退時曲柄滑塊機構8的滑塊平移運動和軋制回退速度所產(chǎn)生的差速。這樣在正行程軋制時，芯棒18和管坯19在軋輥20、同步卡頭機構3、4及曲柄滑塊機構8的共同作用下被軋制到后極限位置，即變斷面孔型軋制角α位結束，完成一個正行程軋制。
一個正行程軋制結束時正好是管坯和芯棒的回轉和管坯送進的開始，這一動作是在軋輥孔型已轉到β角位的空槽區(qū)完成的。在β角的空槽內(nèi)，軋輥孔型對管坯無軋制力。利用這一空槽的旋轉時間，曲柄滑塊機構8把管坯19和芯棒18由第一個正行程軋制后的后極限位置，推回到前極限的待軋位置。在往前推的過程中，管坯的轉角、送進量和芯棒轉角均已完成，再接著實現(xiàn)第二個正行程軋制，這樣逐漸將其軋成成品管。當?shù)谝恢Ч芘鞅卉堉频綐O限位置時，管坯同步卡頭3在多線絲桿55的作用下快速返回再重新裝入另一支管坯，實南再次軋制。
上述過程為雙線軋管的一個孔型的軋制過程，另一線的軋制過程和第一線軋制相同。
在軋制過程中，管坯19在導軌2上的往復平移是由曲柄滑塊機構8經(jīng)回轉送進箱7的多線絲桿及接長軸55拉動同步卡頭機構3、4完成的。管坯的轉角也是由同步卡頭機構完成的；管坯的送進是由曲柄滑塊機構8經(jīng)回轉送進箱7驅動多線絲桿及接長軸55旋轉后，使同步卡頭機構3向前移動而完成的。
權利要求
1.一種高速多線軋管機，包括機架、軋輥、軋輥軸、導軌、芯棒和管坯同步卡頭、芯棒、快速返回機構、回轉送進箱、曲柄滑塊機構、位移工作機、減速器、主電機，芯棒和管坯同步卡頭置于導軌上，其特征在于A、機架(1)為固定式機架；B、機架(1)上裝有一對軋輥軸(28、36)，每根軋輥軸上裝有兩個或兩個以上帶孔槽的軋輥(33、31、23、25)，構成兩組或兩組以上的孔槽；C、一組孔槽布置在其余組孔槽的空行程角上，兩組孔槽時，孔槽角度互為180°，三組孔槽時，孔槽角度互為120°，n組孔槽時，孔槽角度相差2π/n，π為180°；D、每個孔槽包括一個鋼管減徑段-軋輥孔型的變斷面軋制角α和空行程段-回轉送進角β，通常α＞β，α+β=360°；E、在導軌(2)側面裝有卡緊控制器(5)，該卡緊控制器(5)還與芯棒同步卡頭(4)的軸承座(45)相連；F、回轉送進箱(7)經(jīng)小鏈輪(59)和鏈條(97)與芯棒同步卡頭(4)相連；曲柄滑塊機構經(jīng)搖桿(102)、擺桿(103)、連桿(104)和推桿(101)與回轉送進箱(7)相連；管坯同步卡頭(3)和芯棒同步卡頭(4)分別通過支架(54)、螺母(56)、軸承(57)和多線絲桿及接長軸(55)與回轉送進箱(7)相連，并經(jīng)支承板(46)和支架(54)與導軌(2)相連，快速返回機構(6)經(jīng)其電機出軸、小皮帶輪(81)和皮帶(82)連于回轉送進箱(7)；G、軋輥只繞自身軸線作整周旋轉，不作移動；H、主電機采用雙出軸電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的軋管機，其特征在于軋輥孔槽采用變截面半周軋槽孔型，孔槽的半徑逐漸變小，孔槽的最大半徑稍大于來料管坯的半徑，最小半徑等于或小于軋成的成品管半徑。
3.根據(jù)權利要求1所述的軋管機，其特征在于導軌(2)、管坯同步卡頭(3)、芯棒同步卡頭(4)、卡緊控制器(5)、快速返回機構(6)、回轉送進箱(7)和曲柄滑塊機構(8)的數(shù)量均與孔槽數(shù)相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的軋管機，其特征在于同步卡頭(3、4)的外套筒(41)中裝有前彈簧(42)和后彈簧(48)，前、后彈簧(42、48)又套于內(nèi)套筒(43)上，內(nèi)套筒(43)經(jīng)滑鍵與外套筒(41)相連，外套筒(41)裝配在軸承座(45)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的軋管機，其特征在于內(nèi)套筒(43)的前端裝有卡盤(44)，中間有一凸臺。
6.根據(jù)權利要求1所述的軋管機，其特征在于卡緊控制器(5)由卡緊光軸(53)、小軸支架(61)、小軸(62)、撞塊卡緊方鐵(63)、撞塊(64)、拔叉(65)、推桿(66)、球鉸擺桿(67)、球鉸直桿(68)、卡緊光軸接手(69)、轉角凸輪(70)、卡緊控制器卡舌(71)、卡舌壓緊彈簧(72)、卡緊控制器壓桿(73)和卡緊控制器座(74)組成；兩個小軸支架(61)固定于兩個軸承座(45)上，小軸(62)裝于小軸支架(61)中，兩塊撞塊卡緊方鐵(63)固定在小軸(62)軸上，方鐵上固定一塊撞塊(64)，卡緊光軸接手(69)通過球鉸直桿(68)、球鉸擺桿(67)固定在導軌(2)上，球鉸擺桿(67)的另一鉸接點通過推桿(66)和拔叉(65)也固定在導軌(2)上，卡緊控制器壓桿(73)一端鉸接于卡緊控制器座(74)上，另一端插于卡緊器卡舌(71)中，舌頭(71)下面有卡舌壓緊彈簧(72)，卡緊控制器座(74)固定在支承板(46)上。
7.根據(jù)權利要求1所述的軋管機，其特征在于位移工作機(9)有一個輸入軸(99)，與孔槽數(shù)相應的兩個或多飛輪(100)，飛輪(100)與曲柄滑塊機構(8)相連，輸入軸(99)與減速器(10)相連。
8.根據(jù)權利要求7所述的軋管機，其特征在于卡緊控制器的兩個卡舌(71)的中間夾著外環(huán)(49)。
9.根據(jù)權利要求1所述的軋管機，其特征在于回轉送進箱(7)在送進管坯的同時，還使管坯繞芯棒軸線轉動一個角度。
10.根據(jù)權利要求5所述的軋管機，其特征在于凸臺兩邊裝有兩個隔套(58)。
全文摘要
本發(fā)明高速多線軋管機屬于金屬管軋制領域。其主要特征是機架為固定式，軋輥只繞自身軸線旋轉，不作移動；每根軋輥軸裝有兩個或兩個以上帶孔槽的軋輥，構成兩組或兩組以上的孔槽，一組孔槽布置在其余組孔槽的空行程角上；每個孔槽的軋輥孔型的變斷面軋制角α大于回轉送進角β；導軌的兩側裝有卡緊控制器；整個軋機系統(tǒng)的導軌、管坯同步卡頭、芯棒同步卡頭、卡緊控制器、快速返回機構、曲柄滑塊機構和回轉送進箱花鍵軸的數(shù)量均與孔槽數(shù)相同。
文檔編號B21B17/02GK1100345SQ9410734
公開日1995年3月22日 申請日期1994年7月6日 優(yōu)先權日1994年7月6日
發(fā)明者鄭學鋒, 李永貴, 付貴山, 劉懷文, 賈鐵泉, 王振亮, 王福剛 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院, 西寧鋼廠