CN111330977A - 一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，包括以下步骤：1)作业准备；2)确定环孔型上轧制槽规格，以轧制槽的定径段内径开始逐步向变形段、入口段、延伸作N次的分段基准计算参数，即为DxK；3)根据计算参数，调整环孔型的中心距；4)侧壁开口进行第一阶段切削加工；5)中间检验，对完成侧壁开口第一阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量；6)侧壁开口进行第二阶段切削加工；7)成品检验，对步骤6)完成侧壁开口第二阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量；8)将合格的环孔型下机入库。本发明满足无缝钢管环孔型有序加工制备、提高生产质量、减轻劳动强度、减少职业有害因素的目的。

Description

一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法

技术领域

本发明涉及冶金、机械等行业用于无缝钢管的辅助生产加工设备，更具体地说，涉及一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，特别适用于无缝钢管冷轧机变形工具环孔型的轧制槽精确镗床机械加工。

背景技术

无缝钢管是常见的冶金、钢铁制品，从金属冶炼、轧钢到成品出厂，需要多个工序。无缝钢管冷轧生产工序因金属变形量大、轧制精度高、且易于控制，产能高等特点，目前已成为国内外无缝钢管生产的应用最为广泛的变形加工方式。两辊周期式无缝钢管冷轧机是目前国内外使用数量最多的冷轧生产装备，因轧制变形区间长、稳定性能好、无楔应力等特点，环孔型冷轧变形技术，目前已被两辊周期式无缝钢管冷轧机广泛使用。

环孔型是无缝钢管冷轧变形加工的主要变形工具，与顶头一起形成截面为同心异径的圆环，通过无数个由大至小连续不间断的同心异径圆环，实现对无缝钢管的冷轧变形加工功能。

如图1、图2所示，环孔型1呈圆柱形，成对使用，芯部加工有同心异径的圆形通孔，用于安装在轧辊辊轴上；圆柱体一端平面上加工矩形槽2，用于与轧辊辊轴定位，确定环孔型1轧制槽的起始点位置；圆柱体外圆周表面加工有截面呈半圆形的凹槽3(轧制槽)，凹槽3平面化后就是圆锥形，无缝钢管就是在凹槽3内被挤压后实现冷变形加工，因此环孔型的加工质量，直接决定了无缝钢管冷轧变形加工的质量与效率。

无缝钢管冷轧机所使用环孔型的材质是H13，由机械加工成型，一般需要经过切割(锯切)、锻造、车削、镗孔、车槽、刨削(定位槽)、热处理、磨削(内孔、外圆、平面)、镗槽(精加工轧制槽)、检验等工序，其中镗床加工轧制槽是整个环孔型制备加工中的关键工序，其加工质量直接决定了环孔型的成品质量，一旦出现偏差值大于技术要求，整副环孔型就要报废，或者改制其他规格，因此确保轧制槽的镗削加工的精度，就能保障环孔型的加工质量。

环孔型的轧制变形槽按照功能分为入口段、变形段、定径段和出口段，其中是由连续的、无数不同半径的同心异径的圆弧所组成的光滑连续曲面，圆弧半径的大小根据设计与使用要求的不同，从小到大的有规律地光滑排立，不同的同心异径的半径圆弧组成了一个完整的环孔型的轧制变型槽(轧制槽)，环孔型镗削加工，就是围绕轧制槽进行精度切削加工，既要保证轧制变形槽的圆度，同时也要保证轧制变形槽的深度，以及在环孔型垂直与水平两个方向的对称度，因此环孔型的轧制变形槽的精度加工，就是对经过热处理加工后的半成品环孔型，进行“深度加工(圆度)”和“侧壁开口”两方面的加工。整个轧制变形槽都要进行深度(圆度)加工，侧壁开口加工约占整个轧制变形槽长度的1/3，基本处于轧制变形槽的入口段、变形段，在轧制变形工作中是最先参与变形，起到“导向、咬入”的作用，所以侧壁开口的质量与轧制无缝钢管外径的质量有着密切的关系，所谓“侧壁开口”就是在轧制槽与环孔型外圆周表面交汇处，进行磨削加工使之形成一定圆度的倒角，目的就是防止环孔型的侧壁在轧制中受到挤压变形内翻，造成轧制中的管材损伤。

目前环孔型轧制变形槽的深度(圆度)及“侧壁开口”的加工是通过专用机床“KB-47镗床”上进行，加工时按照环孔型的型号、规格，选择安装合适的深度靠模(曲线模板)和“侧壁开口”的靠模等对应的夹具，规范安装并调整好环孔型的中心距，进行深度半径和“侧壁开口”同时加工完成；深度加工由于采用了靠模(曲线模板)为加工基准的水平位移、环孔型自身进行360度的旋转加工方式，只要保证了靠模(曲线模板)的精度以及镗床自身磨损量符合技术要求，就能保证轧制变型槽的深度(圆度)曲线的精度。由于现有的机械化装备具备的“侧壁开口”的加工功能已经不能满足环孔型现场生产的需求，所以只能采用手工的修磨加工方法来完成，就是作业人员采取坐位姿势，将环孔型外圆周面至于专用辊道上，通过双手握持气动砂轮机，依靠砂轮的高速旋转对环孔型轧制槽需要进行侧壁开口加工的区间部位，进行人工修磨，不同的轧制槽宽度(直径)选择与之匹配的砂轮(直径)，该方式存在着一定的不足，即：

1)工步繁琐，耗工费时：就是需要采用划线、分段对比、分段测量、分段加工的修磨方法，反复测量、对比，每完成一段后，转动环孔型进行下一段的修磨作业，一个经验丰富的模具工，每修磨一副合格环孔型，耗时需要8～10小时。

2)环孔型加工质量波动大：由于侧壁开口的修磨全部是手工完成，因此对作业人员的技能、经验、情绪状态要求高，且不能受到外界干扰，修磨质量波动较大，一次合格率低，需反复修磨才能达到使用要求，不能形成标准化生产工序，有时反复修磨环孔型，造成环孔型提前报废。

3)存在职业有害因素：由于砂轮处于高速运转状态，一旦用力过猛或者受到干扰不仅会造成局部修模量过大，而且高速旋转的砂轮还会对作业人员造成伤害，砂轮修磨时的金属碎屑与砂轮粉尘，也是职业伤害因素。

4)劳动强度高：双手握持高速旋转的砂轮机，全神贯注的作业，劳动强度较高，由于企业生产节奏为多品种、多规格、小数量，因此需要连续修磨多付环孔型，对作业人员的负荷十分繁重。

综上所述现有的无缝钢管冷轧机环孔侧壁开口加工方式，为纯手工修磨的，一般模具修磨操作工难以掌握好，侧壁开口的修磨质量波动较大，只有极少经验丰富技能高超的模具工精心修磨才能完成，且存在一定的职业有害因素，劳动强度高，因此，需要实施具有针对性的技术改进。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，满足无缝钢管环孔型有序加工制备、提高生产质量、减轻劳动强度、减少职业有害因素的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，包括以下步骤：

1)作业准备；

2)确定环孔型上轧制槽规格，以轧制槽的定径段内径开始逐步向变形段、入口段、延伸作N次的分段基准计算参数，即为DxK；

3)根据步骤2)中计算参数，调整环孔型的中心距；

4)侧壁开口进行第一阶段切削加工；

5)中间检验，对步骤4)完成侧壁开口第一阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量；

6)侧壁开口进行第二阶段切削加工；

7)成品检验，对步骤6)完成侧壁开口第二阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量；

8)将步骤7)中合格的环孔型下机入库。

所述步骤1)中，作业准备，包括：对作业项目进行告知、安全技术交底、机床与机器具准备、环孔型安装上机就位。

所述步骤3)中，调整环孔型的中心距，具体为：在完成环孔型上轧制槽的深度加工后，调整两副环孔型的中心距离，直径为DL＝DxK*0.08，半径为dL＝DxK*0.08/2。

所述步骤4)中，第一阶段切削加工，具体为：按照深度加工的方法，做侧壁开口的粗加工，此时分N次调整刀杆旋转直径完成开口宽度Bkx1＝1.02*DxK。

所述步骤5)中，尺寸测量为侧壁开口度Bkx1加工误差值处于标准计算值的±0.10mm之内。

所述步骤6)中，第二阶段切削加工，具体为：分N次调整刀杆旋转直径，加工至开口的宽度Bkx2＝1.04*DxK。

所述步骤7)中，尺寸测量为侧壁开口度Bkx2加工误差值处于标准计算值的±0.05mm之内。

所述步骤8)中，具体为：将经过成品检验合格的环孔型进行防锈蚀处理，后再入库保管。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，还具有以下几点有益效果：

1)本发明设计合理，措施到位，工步流畅，加工精度持续保证，稳定性好；

2)本发明无需再增加设备设施投入，成本低、费用少、生产连续性好，易于现场实施；

3)本发明利用现有机床装备，通过工艺优化，实现标准化加工，在提高加工质量的基础上，提高了加工效率，满足了无缝钢管冷轧有序生产的要求；

4)本发明减少了对作业人员技能与经验的依赖，便于普及、应用及推广；

5)本发明从源头上消除了职业有害因素，减轻了劳动强度，安全可靠；

6)本发明消除了侧壁开口重复加工的现象，降低了质量损失、延长了环孔型的使用寿命；

7)本发明通用性强，对其它环孔型上轧制槽侧壁开口的方法，具有一定的借鉴、应用价值。

附图说明

图1是无缝钢管冷轧机环孔型的结构示意图；

图2是图1中环孔型的侧视图；

图3是无缝钢管冷轧机环孔型上侧壁开口的示意图；

图4是无缝钢管冷轧机环孔型上侧壁开口加工参数的示意图；

图5是本发明环孔型上侧壁开口加工工艺的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图3至图5所示，本发明所提供的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，通过镗床的电器感应“深度、开口靠模”参数，来控制伺服电机，进行刀杆旋转圆周的变化，实现利用机床加工环孔型轧制槽“侧壁开口”的功能，确保同心异径的加工精度与质量。

现场进行无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工时，先行在KB-47镗床上进行环孔型轧制变形槽的深度(圆度Tx)加工，随后环孔型不进行拆卸作业，仍在该镗床上进行侧壁开口加工。本发明方法包括以下步骤：

1)作业准备，包括：对作业项目进行告知、安全技术交底、机床与机器具准备、环孔型安装上机就位等。

2)确定环孔型上轧制槽规格，以轧制槽的定径段内径开始逐步向变形段、入口段、延伸作N次的分段基准计算参数，即为DxK。

3)根据步骤2)中计算参数，调整环孔型的中心距，具体为：在完成环孔型上轧制槽的深度加工后，调整(拉开)两副(一对)环孔型的中心距离，直径为DL＝DxK*0.08，半径为dL＝DxK*0.08/2。

4)侧壁开口进行第一阶段切削加工(粗加工)，具体为：按照深度加工的方法，做侧壁开口的粗加工，此时分N次调整刀杆旋转直径完成开口宽度Bkx1＝1.02*DxK。

5)中间检验，对步骤4)完成侧壁开口第一阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量，保障侧壁开口度Bkx1加工误差值处于标准计算值的±0.10mm之内。

6)侧壁开口进行第二阶段切削加工(精加工)，具体为：分N次调整刀杆旋转直径，加工至开口的宽度Bkx2＝1.04*DxK。

7)成品检验，对步骤6)完成侧壁开口第二阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量，保障侧壁开口度Bkx2加工误差值处于标准计算值的±0.05mm之内。

8)将步骤7)中合格的环孔型下机入库，具体为：将经过成品检验合格的环孔型进行防锈蚀处理，后再入库保管。

按照上述工序(工步)模型内容，即可完成无缝钢管冷轧机使用的环孔型轧制槽侧壁开口机床切削加工质量符合技术要求，不同规格的环孔型，可以通过参数查表计算，确定中心距离、切点、圆弧、镗床刀杆旋转直径、侧壁开口度等参数。

实施例一

以SKW-75高速冷轧机用规格为φ76-42mm环孔型为例，其侧壁开口切削加工方法是：

1)作业准备：就是对作业项目进行告知、安全技术交底、KB-47镗机床与定位装置、刀具、量具、辅助工具等准备齐全，环孔型安装上机就位等。

2)确定环孔型轧制槽规格，以轧制槽入口段最大内径为基准计算参数，即：DxK＝φ76mm；

3)调整环孔型的中心距：在完成环孔型轧制变形槽的深度加工以后，调整(拉开)两副(一对)环孔型的中心距离DL＝DxK×0.08(直径)＝76mm×0.08＝6.08mm，或dL＝DxK×0.08/2(半径)＝76mm×0.08/2＝3.54mm；

4)侧壁开口第一阶段切削加工(粗加工)：按照深度加工的方法，做侧壁开口的第一次加工(粗加工)，切点为圆弧的25度处，此时调整刀杆旋转直径(作图法)为D1＝DxK×1.036＝78.74mm，完成开口宽度Bkx1＝1.02×DxK＝1.02×76＝77.52mm；

5)中间检验：对完成侧壁开口第一阶段切削加工(粗加工)的环孔型轧制变形槽测量具体尺寸，保障侧壁开口度Bkx1加工误差值处于标准计算值的正负0.10mm之内，即上偏差＝77.52+0.10＝77.62mm，下偏差＝77.52-0.10＝77.42mm，只要粗加工后的轧制槽侧壁开口宽度介于77.42～77.62mm之间，都可认定为合格；

6)侧壁开口第二阶段切削加工(精加工)：经过中间检验合格的环孔型，侧壁开口第一阶段切削加工(精加工)，切点约为原来圆弧的13度处，刀杆旋转直径(作图法)为D2＝DxK×1.062＝80.71mm，加工至开口的宽度Bkx2＝1.04×DxK＝1.04×76＝79.04mm；

7)成品检验：对完成侧壁开口第二阶段切削加工(精加工)的环孔型轧制变形槽测量具体尺寸，保障侧壁开口度Bkx2加工误差值处于标准计算值的正负0.05mm之内，即上偏差＝79.04+0.05＝79.09mm，下偏差＝79.04-0.05＝78.99mm，只要精加工后的轧制槽侧壁开口宽度介于78.99～79.09mm之间，都可认定为合格。

8)下机入库：将经过成品检验的环孔型进行防锈蚀处理，送达机旁库区定置保管。

实施例二

以LG-60H冷轧机用规格为φ57-38mm环孔型为例，其侧壁开口切削加工方法是：

1)作业准备：就是对作业项目进行告知、安全技术交底、KB-47镗机床与定位装置、刀具、量具、辅助工具等准备齐全，环孔型安装上机就位等。

2)确定环孔型轧制槽规格，以轧制槽入口段最大内径为基准计算参数，即：DxK＝φ57mm；

3)调整环孔型的中心距：在完成环孔型轧制变形槽的深度加工以后，调整(拉开)两副(一对)环孔型的中心距离DL＝DxK×0.08(直径)＝57mm×0.08＝4.56mm，或dL＝DxK×0.08/2(半径)＝57mm×0.08/2＝2.28mm；

4)侧壁开口第一阶段切削加工(粗加工)：按照深度加工的方法，做侧壁开口的第一次加工(粗加工)，切点为圆弧的25度处，此时调整刀杆旋转直径(作图法)为D1＝DxK×1.036＝59.05mm，完成开口宽度Bkx1＝1.02×DxK＝1.02×57＝58.14mm；

5)中间检验：对完成侧壁开口第一阶段切削加工(粗加工)的环孔型轧制变形槽测量具体尺寸，保障侧壁开口度Bkx1加工误差值处于标准计算值的正负0.10mm之内，即上偏差＝58.14+0.10＝58.24mm，下偏差＝58.14-0.10＝58.04mm，只要粗加工后的轧制槽侧壁开口宽度介于58.04～58.24mm之间，都可认定为合格；

6)侧壁开口第二阶段切削加工(精加工)：经过中间检验合格的环孔型，侧壁开口第一阶段切削加工(精加工)，切点约为原来圆弧的13度处，刀杆旋转直径(作图法)为D2＝DxK×1.062＝60.53mm，加工至开口的宽度Bkx2＝1.04×DxK＝1.04×57＝59.28mm；

7)成品检验：对完成侧壁开口第二阶段切削加工(精加工)的环孔型轧制变形槽测量具体尺寸，保障侧壁开口度Bkx2加工误差值处于标准计算值的正负0.05mm之内，即上偏差＝59.28+0.05＝59.33mm，下偏差＝59.28-0.05＝59.23mm，只要精加工后的轧制槽侧壁开口宽度介于59.23～59.33mm之间，都可认定为合格。

8)下机入库：将经过成品检验的环孔型进行防锈蚀处理，送达机旁库区定置保管等。

实施例三

以KPW-50高速冷轧机用规格为φ38-25mm环孔型为例，其侧壁开口切削加工方法是：

1)作业准备：就是对作业项目进行告知、安全技术交底、KB-47镗机床与定位装置、刀具、量具、辅助工具等准备齐全，环孔型安装上机就位等。

2)确定环孔型轧制槽规格，以轧制槽入口段最大内径为基准计算参数，即：DxK＝φ38mm；

3)调整环孔型的中心距：在完成环孔型轧制变形槽的深度加工以后，调整(拉开)两副(一对)环孔型的中心距离DL＝DxK×0.08(直径)＝38mm×0.08＝3.04mm，或dL＝DxK×0.08/2(半径)＝38mm×0.08/2＝1.52mm；

4)侧壁开口第一阶段切削加工(粗加工)：按照深度加工的方法，做侧壁开口的第一次加工(粗加工)，切点为圆弧的25度处，此时调整刀杆旋转直径(作图法)为D1＝DxK×1.036＝39.37mm，完成开口宽度Bkx1＝1.02×DxK＝1.02×38＝38.76mm；

5)中间检验：对完成侧壁开口第一阶段切削加工(粗加工)的环孔型轧制变形槽测量具体尺寸，保障侧壁开口度Bkx1加工误差值处于标准计算值的正负0.10mm之内，即上偏差＝38.76+0.10＝38.86mm，下偏差＝38.76-0.10＝38.66mm，只要粗加工后的轧制槽侧壁开口宽度介于38.66～38.86mm之间，都可认定为合格；

6)侧壁开口第二阶段切削加工(精加工)：经过中间检验合格的环孔型，侧壁开口第一阶段切削加工(精加工)，切点约为原来圆弧的13度处，刀杆旋转直径(作图法)为D2＝DxK×1.062＝40.36mm，加工至开口的宽度Bkx2＝1.04×DxK＝1.04×38＝39.52mm；

7)成品检验：对完成侧壁开口第二阶段切削加工(精加工)的环孔型轧制变形槽测量具体尺寸，保障侧壁开口度Bkx2加工误差值处于标准计算值的正负0.05mm之内，，即上偏差＝39.52+0.05＝39.57mm，下偏差＝39.52-0.05＝39.47mm，只要精加工后的轧制槽侧壁开口宽度介于39.47～39.57mm之间，都可认定为合格。

8)下机入库：将经过成品检验的环孔型进行防锈蚀处理，送达机旁库区定置保管等。

综上所述，本发明所提供的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，有效的解决了环孔型轧制槽侧壁开口加工中的问题，利用现有机床装备，通过工艺优化，实现标准化加工，在提高加工质量的基础上，提高了加工效率，满足了无缝钢管冷轧有序生产的要求；从源头上消除了职业有害因素，减轻了劳动强度，减少了对作业人员技能与经验的依赖，便于普及、应用与推广。设计合理、措施到位、工步流畅、加工精度持续保证、稳定性好、安全可靠，实用高效，不增加设备设施投入、成本低、费用少、易于现场实施，通用性强，对其他环孔型的轧制槽侧壁加工方法，具有一定的借鉴应用价值。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)作业准备；

2)确定环孔型上轧制槽规格，以轧制槽的定径段内径开始逐步向变形段、入口段、延伸作N次的分段基准计算参数，即为DxK；

3)根据步骤2)中计算参数，调整环孔型的中心距；

4)侧壁开口进行第一阶段切削加工；

5)中间检验，对步骤4)完成侧壁开口第一阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量；

6)侧壁开口进行第二阶段切削加工；

7)成品检验，对步骤6)完成侧壁开口第二阶段切削加工的环孔型上轧制槽进行尺寸测量；

8)将步骤7)中合格的环孔型下机入库。

2.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于：所述步骤1)中，作业准备，包括：对作业项目进行告知、安全技术交底、机床与机器具准备、环孔型安装上机就位。

3.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于：所述步骤3)中，调整环孔型的中心距，具体为：在完成环孔型上轧制槽的深度加工后，调整两副环孔型的中心距离，直径为DL＝DxK*0.08，半径为dL＝DxK*0.08/2。

4.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于：所述步骤4)中，第一阶段切削加工，具体为：按照深度加工的方法，做侧壁开口的粗加工，此时分N次调整刀杆旋转直径完成开口宽度Bkx1＝1.02*DxK。

5.如权利要求4所述的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于：所述步骤5)中，尺寸测量为侧壁开口度Bkx1加工误差值处于标准计算值的±0.10mm之内。

6.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于：所述步骤6)中，第二阶段切削加工，具体为：分N次调整刀杆旋转直径，加工至开口的宽度Bkx2＝1.04*DxK。

7.如权利要求6所述的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于：所述步骤7)中，尺寸测量为侧壁开口度Bkx2加工误差值处于标准计算值的±0.05mm之内。

8.如权利要求1所述的一种用于无缝钢管冷轧机环孔型侧壁开口加工的方法，其特征在于：所述步骤8)中，具体为：将经过成品检验合格的环孔型进行防锈蚀处理，后再入库保管。

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