CN113770178B - 用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法，其包括如下步骤：S1、作业准备；S2、进给回转机构箱体开盖拆修；S3、凸轮转角装置安装定位；S4、蜗杆轴弹簧预紧力调整；S5、蜗轮副啮合间隙调整；S6、圆锥齿轮啮合间隙调整；S7、进给回转机构安装复位与调试。本发明的有益效果在于：本发明具有以下有益效果：1、工序设计合理、工序工步流畅，无需增加相关费用投入支出，安全可靠、省工省时，实用高效，满足高强度高端无缝钢管的冷轧生产需求，具有一定的消故降本促生产作用，促进企业核心产品的市场竞争力。

Description

用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法

技术领域

本发明涉及冶金过程中生产无缝钢管的冷轧生产设备，尤其涉及一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法。

背景技术

无缝钢管是常见的冶金金属制品。无缝钢管冷轧技术因其轧制精度高、速度快、产能大、成材率高，易于生产组织与工艺技术调整等特点，目前已成为无缝钢管生产制备加工的主要方式。

无缝钢管冷轧生产设备根据轧辊数量分成两辊式、多辊式，其中两辊周期式冷轧管机因结构紧凑、轧制力大、产能高等特点，是应用最为广泛的无缝钢管冷轧机。

两辊周期式无缝钢管冷轧机的结构主要由进给回转机构、轧制机构、传动机构、芯棒卡盘机构、床身支承机构、授料落料机构和液压系统、工艺润滑系统、电气自动化控制系统、气动系统和辅助机构等组成。其中进给回转机构由转角输入及输出装置、进给与回转凸轮装置、蜗轮(蜗杆)杆副、进给摆杆装置、箱体及液压、润滑系统等组成。其功能就是按照设定的技术参数要求，将主电动机输出的动力，分解成为无缝钢管轧制中的水平进给运动和同步旋转运动，输出无缝钢管轧制变形所需要的进给(水平方向位移)和回转(径向旋转)的同步运动，减速变向后输出相应的矢量动能。轧制机构的功能就是通过由顶头(连同芯棒)和孔型组成的变形工具，对坯料管进行常温冷态变形加工。传动机构的功能就是按照设定的技术参数要求，输出相应的动力带动轧制机构和进给回转机构运行并输出动力。芯棒卡盘机构的功能就是将传动机构输出的动力，经过进给回转机构的整合调度(调整)，带动芯棒连同其最前端的顶头并带动包裹在顶头芯棒外圆的坯料管做旋转运动，保障所轧制的圆度。上述各机构的连续组合运动轨迹构成了整个无缝钢管冷轧变形的运动，因此，对于冷轧变形加工工艺而言，进给回转机构、轧制机构、传动机构、芯棒卡盘机构的运行稳定性和同步精度，直接影响到冷轧生产的质量与产能，其中进给回转机构的输出运动的精度是最为重要。

生产实践中，无缝钢管的冷轧变形加工运动过程主要由管坯(坯料管)的水平运动和旋转运动组成，在冷轧变形加工中，水平运动是主运动，旋转运动是副运动，两者均为间歇式运动，且是在工作机架处于机座内最前和最后两个极限工位时，同时启动和同时停止。其中：水平运动是间歇式直线运动，由进给回转机构通过三线丝杠输出动力，带动进给卡盘向前(轧制机构方向)匀速运行推动管坯，从头至尾的将整支管坯进行轧制，其功能就是提供管坯变径(减径)时的水平推送力，将坯料管的外径、内径、壁厚经过变形加工成为符合技术精度要求的尺寸，水平运动的参数(数值)就是管坯轧制的进给量。旋转运动是间歇式同步回转运动，由进给回转机构将旋转动力传递给芯棒卡盘机构，通过卡盘机构对管坯的夹持力，将管坯根据设定的参数做间歇式的旋转运动，其功能就是保证无缝钢管轧制变形加工中的圆度(同轴度)，旋转运动的参数(数值)就是管坯轧制的回转量。上述两种运动都必须在轧制机构的工作机架处于最前和最后两个极限工位时，才能同时实施运动。因此，管坯轧制过程中的水平运动和旋转运动的同步性(业内俗称同步“连锁”)，直接影响到无缝钢管轧制的产能、质量和设备的使用寿命，而进给回转机构中的转角凸轮等装置(轴系)就是承担间歇式同步回转运动减速、变向及其输出功能的构件。

就进给回转机构而言，在无缝钢管冷轧变形加工中参与间歇式同步回转运动的构件主要是转角输入轴、转角输出轴、回转凸轮轴、进给凸轮轴、蜗杆轴、过渡轴等装置(轴系)等。其运动方式包含两种形式，即：一方面由电动机输出的动力由转角输入轴引入，通过齿轮旋转啮合运动将动能依次传递到过渡轴、回转凸轮轴，随后通过回转凸轮轴上的圆锥齿轮将动能传递给进给凸轮轴，进给凸轮轴通过齿轮啮合再将动能传递给蜗杆轴，最后通过蜗杆轴与转角输出轴上的蜗轮啮合运动，将回转运动输出到芯棒卡盘机构。另一方面通过回转凸轮轴上的回转凸轮与蜗杆轴端部的回转滚轮的贴合运动，依靠凸轮的大小径圆弧段，将连续旋转运动转换为转角输出轴的间歇式回转运动，回转滚轮与凸轮的贴合程度由蜗杆轴上的弹簧套筒预紧实现。上述两种运动是同步进行，因此，整个进给回转机构输出的间歇式回转运动的精度和稳定性就主要取决于：回转凸轮轴上的圆锥齿轮与进给凸轮轴上的圆锥齿轮啮合精度及其稳定性，以及回转凸轮轴上的回转凸轮与蜗杆轴上的回转滚轮的运动稳定性，而运动稳定性(进给运动与回转运动的同步误差)，全部依靠在线调整实现，这也是进给回转机构日常运行维护保障的重点。

由于无缝钢管冷轧机在使用过程中进给回转机构的各类装置会产生磨损，也就会影响到进给回转运动的稳定性和同步性；同时由于日常设备检修、维护等作业，会拆装涉及进给回转运动的各装置(轴系)，此时原有的同步精度也会发生变化，需要在完成检修等作业项目之后重新调整相关的啮合精度与接触精度，否则就会导致进给回转运动的输出异常，影响到轧制效能，并会导致相关装置(轴系)的损坏。

目前无缝钢管冷轧领域采用的都是目测手动校准法，对进给回转机构的凸轮转角装置进行同步性校准(调整)作业，其主要作业步骤包括：圆锥齿轮啮合精度调整→蜗杆轴弹簧套筒预紧力调整→转角凸轮与蜗杆轴端部回转滚轮贴合度(接触精度)调整→蜗轮副啮合精度调整等。该方式能够满足目前无缝钢管冷轧机凸轮转角装置输出精度校准作业的要求，但是仍存在一定的不足，即：

1)在线调整工序设置不尽合理：根据进给回转机构动力传递顺序依次调整圆锥齿轮啮合间隙→弹簧预紧力→回转凸轮与回转滚轮贴合度→蜗轮副啮合精度，涉及四套装置(轴系)，相互位置既有水平相交，又有垂直交汇，虽能逐一调整配合间隙，但是无法形成有机统一的组合间隙，尤其是蜗轮副作为末端输出构件，作为最后调整部位，在弹簧套筒的作用下，更易产生累积间隙，影响转角输出精度，并影响蜗轮使用寿命。

2)一次性校准合格率低：由于凸轮转角装置输出运动的同步性和稳定性直接关系到无缝钢管轧制的质量与效能，间歇式回转运动必须与水平运动同步，且精度未达到设定要求就不能轧制，一旦轧制就会造成质量和设备问题，因此对同步性精度的要求较高，即水平运动与回转运动的起始误差值≤1.0mm/度，故需要重复校准多次才能达到此精度要求，不利于企业开发的高端产品的质量控制。

3)齿轮啮合精度与凸轮回转滚轮接触精度不易同步控制：一方面位于蜗杆轴前端的回转滚轮与回转凸轮轴的凸轮之间的接触精度受制于转角凸轮轴与进给凸轮轴端部的圆锥齿轮啮合精度。另一方面位于尾部的弹簧套筒装置，通过预先设定的预紧力控制受到回转凸轮大小径圆弧段连续对挂轮的载荷(接触面贴合滚动)，预紧力异常就会导致挂轮与凸轮大小径切换段接触时的撞击，造成运动间隙，最终致使转角动作与水平动作失衡，严重时会造成蜗轮副的急剧磨损失效，尤其是在轧制高强度无缝钢管时输出运动精度误差偏大的问题尤甚。

4)对作业人员技能经验要求高：由于进给回转机构的凸轮转角装置同步运动精度调整的要求严格，作业难度较高，只有具有丰富现场工作经验且技能在高级工以上的人员才能胜任此项工作，这就给日常检修维护作业中的人力资源组织带来一定的困难，一旦需要夜间或双休日、假期等时段的在线调整作业，现场的操作维护人员往往不能胜任此项工作，一定程度上耽搁了设备的维护作业效能。

5)耗工费时停机时间长：由进给回转机构的凸轮转角装置输出精度调整作业的精度要求高、作业难度大等因素，导致现场在实施同步性校准(调整)作业时，耗工费时设备停机时间较长，通常需要停机8小时，不利于生产组织。而无缝钢管冷轧生产通常是24小时连续生产，一旦设备检修维护作业时间挤占生产时间，就会影响到产能的有效释放。

专利申请号为201910414359.6的“一种用于无缝钢管冷轧机进给回转运动同步性的校准方法”，解决在进给回转机构输出运动与轧制机构的工作机架前后两个极限工位的同步精度问题，保证了只有在工作机架处于轧制机构机座内处于最前、最后两处极限工位时，进给回转机构才能输出水平(进给)运动与回转(旋转)运动。但是，该方法并不能解决进给回转机构输出的水平(进给)运动与回转(旋转)运动的同步性，易出现水平(进给)运动与回转(旋转)运动的超前或滞后现象。

综上所述，进给回转运动的凸轮转角运动精度，决定了无缝钢管冷轧制管生产时，进给回转机构输出的水平(进给)运动与回转(旋转)运动的稳定性和同步精度，从而直接影响到无缝钢管冷轧生产的质量、效能和设备运行，需要对现有的凸轮转角装置(轴系)在线调整(校准)作业方法实施相应的技术改进，在凸轮转角装置(轴系)输出运动精度满足相关技术要求基础上，降低设备停机作业时间，减少对经验技能的依赖，进一步便于人力资源调配，实现标准化作业，保障生产有序顺畅，促进设备的功能精度建设。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法，根据各轴系运动元件的结构特点，优化配合间隙调整工步顺序，以末端输出构件蜗轮副预紧力为在线调整起始点，将转角凸轮和回转滚轮接触精度、圆锥齿轮啮合精度有机整合，消除运动间隙，从源头上提升两辊周期式无缝钢管冷轧机凸轮转角装置校准的效能，减少作业时间50％，从而保障整个进给回转机构的输出精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法，其包括如下步骤：

S1、作业准备；

S2、进给回转机构箱体开盖拆修；

S3、凸轮转角装置安装定位；

S4、蜗杆轴弹簧预紧力调整；

S5、蜗轮副啮合间隙调整；

S6、圆锥齿轮啮合间隙调整；

S7、进给回转机构安装复位与调试。

作为优选方案，所述作业准备的步骤包括如下操作：

安全技术交底、现场安全防范措施落实、检修维护作业登记与挂牌联络和工装器具准备。

作为优选方案，所述进给回转机构箱体开盖拆修的步骤具体包括如下操作：

拆除箱体上盖，拆除电源线、润滑管路、液压管路，更换失效轴系装置。

作为优选方案，所述凸轮转角装置安装定位的步骤具体包括如下操作：

安装转角输入轴：按照技术要求将转角输入轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装过渡轴：将过渡轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装回转凸轮轴：将回转凸轮轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装蜗杆轴：将蜗杆轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装进给凸轮轴：将进给凸轮轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装转角输出轴：将转角输出轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件。

作为优选方案，所述蜗杆轴弹簧预紧力调整的步骤具体包括如下操作：

蜗杆轴轴向定位：蜗杆轴以蜗杆两端轴承座为支承点，做径向与轴向同步定位，尾部弹簧套筒内弹簧预紧调节螺栓处于自由状态，端部回转滚轮与回转凸轮小径圆弧段表面贴合；

回转凸轮定位：转动回转凸轮，将所述凸轮由小径段向大径段过渡平面与蜗杆轴端部回转滚轮贴合，使用塞尺测量贴合面无间隙，即L₂＝0mm。

预紧弹簧：使用专用扳手旋转蜗杆轴尾部弹簧预紧调节螺栓，控制弹簧预紧力F＝40～55Mpa，弹簧预紧调节螺栓尾部凸出弹簧套筒端盖120～130mm，锁定弹簧预紧调节螺栓的定位螺母。

作为优选方案，所述蜗轮副啮合间隙调整的步骤具体包括如下操作：

测量蜗轮副啮合间隙：采用塞尺实测蜗轮与蜗杆之间的蜗轮副啮合间隙L₃，当实测蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.10mm之间，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的75％时，转入下道工步，若不符合则进行在线调整；

在线调整蜗轮副啮合间隙：根据实测蜗轮副啮合间隙值并采用相减法确定误差参数→采用衬垫法根据误差值修正蜗杆轴轴向安装距离，直至蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.10mm之间。

作为优选方案，所述圆锥齿轮啮合间隙调整的步骤具体包括如下操作：

测量圆锥齿轮啮合间隙：采用塞尺实测回转凸轮轴中部圆锥齿轮与进给凸轮轴端部圆锥齿轮的圆锥齿轮啮合间隙L₁，当实测圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的75％时，转入下道工步，若不符合则进行在线调整；

在线调整圆锥齿轮啮合间隙：根据实测圆锥齿轮啮合间隙值并采用相减法确定误差参数→采用衬垫法根据误差值修正回转凸轮轴轴向安装距离，直至圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间。

作为优选方案，所述进给回转机构安装复位与调试的步骤包括如下操作：

清洁各进给回转机构接触面、连接电源线、液压和润滑管路、安装箱体并紧固各紧固件，最后通电调试。

本发明的实现原理为：

根据各轴系运动元件的结构特点，优化配合间隙调整工步顺序，以末端输出构件蜗轮副预紧力为在线调整起始点，将转角凸轮和回转滚轮接触精度、圆锥齿轮啮合精度有机整合，建立相互空间位置关系，控制圆锥齿轮啮合、回转凸轮与回转滚轮贴合、蜗轮副啮合等三个部位配合精度，满足凸轮转角运动各装置(轴系)间运动精度的在线精度控制(调整校准)作业。

本发明具有以下有益效果：

1、工序设计合理、工序工步流畅，无需增加相关费用投入支出，安全可靠、省工省时，实用高效，满足高强度高端无缝钢管的冷轧生产需求，具有一定的消故降本促生产作用，促进企业核心产品的市场竞争力；

2、根据各轴系运动元件的结构特点，优化配合间隙调整工步顺序，以末端输出构件蜗轮副为在线调整起始点，将转角凸轮和回转滚轮接触精度、圆锥齿轮啮合精度有机整合，建立相互空间位置关系，满足凸轮转角运动各装置(轴系)间运动精度的在线精度控制作业需要；

3、控制圆锥齿轮啮合、回转凸轮与回转滚轮贴合、蜗轮副啮合等三个部位配合精度，工步紧凑流畅、计算测量调整迅捷，根据运动件磨损当量调整啮合与贴合精度，减少对人员技能经验的依赖，为标准化规范作业创造良好的条件；

4、合理利用弹簧套筒的预紧力，满足回转凸轮与蜗杆轴端部回转滚轮的刚性接触，消除运动间隙，避免高速运转状态下因回转凸轮大小径段切换时对回转滚轮的撞击破坏；

5、在线精度控制误差小，效能高，从源头上提升两辊周期式无缝钢管冷轧机凸轮转角装置校准的效能，减少作业时间50％，且一次性合格率达到100％，保障整个进给回转机构的输出精度；

6、通用性强，满足无缝钢管冷轧产线有序生产的要求，促进功能精度建设，对目前类似的两辊周期式无缝钢管冷轧机凸轮转角装置间歇式回转运动输出精度控制方法的改进，具有一定的借鉴、应用价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是无缝钢管冷轧凸轮转角装置的运动精度控制方法的工艺流程图；

图2为两辊周期式无缝钢管冷轧机进给回转机构箱体结构示意图；

图3为进给回转机构轴系结构示意图；

图4为凸轮转角轴系间相互接触结构示意图；

图5为凸轮转角轴系间啮合(贴合)控制点结构示意图；

图中：1、进给回转机构箱体；101、转角输入轴；102、过渡轴；103、回转凸轮轴；104、蜗杆轴；105、进给凸轮轴；106、转角输出轴；107、回转凸轮；108、回转滚轮；109、圆锥齿轮、110、进给凸轮；111、涡轮副；112、弹簧套筒；113、弹簧预紧调节螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在无缝钢管冷轧产线上的LG-220H和LG-150H、LG-110H、LG-60H、LG-30H等型号两辊周期式无缝钢管冷轧机上使用本发明所提供的技术，用于镍基合金和双相不锈钢无缝管冷轧生产变形加工。

一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法，是针对现有的两辊周期式无缝钢管冷轧机进给回转机构中凸轮转角装置所输出运动精度在线调整方法的技术改进。其实现原理为：根据各轴系运动元件的结构特点，优化配合间隙调整工步顺序，以末端输出构件蜗轮副预紧力为在线调整起始点，将转角凸轮和回转滚轮接触精度、圆锥齿轮啮合精度有机整合，建立相互空间位置关系，控制圆锥齿轮啮合、回转凸轮与回转滚轮贴合、蜗轮副啮合等三个部位配合精度，满足凸轮转角运动各装置(轴系)间运动精度的在线精度控制(调整校准)作业。其工序包含的工步是：作业准备→进给回转机构箱体开盖拆修→凸轮转角装置(轴系)安装定位→蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)、蜗轮副啮合间隙调整→圆锥齿轮啮合间隙调整→进给回转机构安装复位与调试等。如图1所示，即：

一、作业准备工序包括：安全技术交底、现场安全防范措施落实、检修维护作业登记与挂牌联络、工装器具准备等；

二、进给回转机构箱体1开盖拆修：包括拆除箱体上盖，拆除电源线、润滑管路、液压管路等附件，更换失效各相关装置(轴系等)，如图2所示；

三、凸轮转角装置(轴系)安装定位，如图3所示：

1、安装转角输入轴101：按照技术要求将转角输入轴101安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，

2、安装过渡轴：将过渡轴102安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

3、安装回转凸轮轴103：将回转凸轮轴103安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

4、安装蜗杆轴104：将蜗杆轴104安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时回转凸轮与回转滚轮的接触面，防止撞击擦碰；

5、安装进给凸轮轴105：将进给凸轮轴105安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时与回转凸轮轴圆锥齿轮啮合点正确，防止错牙；

6、安装转角输出轴106：将转角输出轴106安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时蜗轮与蜗杆轴的啮合部位，防止撞击碰擦；

四、蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)，如图4所示：

1、蜗杆轴轴向定位：蜗杆轴以蜗杆两端轴承座为支承点，做径向与轴向同步定位，尾部弹簧套筒内弹簧预紧调节螺栓113处于自由状态(弹簧不承受预紧力)，端部回转滚轮108与回转凸轮107小径圆弧段表面贴合；

2、回转凸轮107定位：转动回转凸轮107→凸轮由小径段向大径段过渡平面与蜗杆轴端部回转滚轮贴合→使用塞尺测量贴合面无间隙(紧密贴合)即L₂＝0mm，进给凸轮110保持不动；

3、弹簧预紧调节螺栓113：使用专用扳手旋转蜗杆轴尾部弹簧预紧调节螺栓113(本实施例中螺栓螺距t＝5mm，螺栓旋转一圈，螺杆水平位移5mm)→弹簧预紧力F＝40～55Mpa，尤以45～50Mpa为宜，弹簧预紧调节螺栓113尾部凸出弹簧套筒112端盖120～130mm，尤以123～128mm为宜→锁定弹簧预紧调节螺栓113的定位螺母。

五、蜗轮副111(蜗杆与蜗轮)啮合间隙调整，如图5所示：

1、测量蜗轮副11啮合间隙：采用塞尺实测蜗轮与蜗杆啮合间隙L₃当实测蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.10mm之间，优选实测蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.08mm之间，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的75％时，转入下道工步，若不符合则进行在线调整；

2、在线调整蜗轮副啮合间隙：根据实测蜗轮副啮合间隙值并采用相减法确定误差参数→采用衬垫法根据误差值修正蜗杆轴轴向安装距离，直至蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.10mm之间。

六、圆锥齿轮啮合间隙调整

1、测量圆锥齿轮109啮合间隙：采用塞尺实测回转凸轮轴中部圆锥齿轮109与进给凸轮轴端部圆锥齿轮109的啮合间隙L₁，当实测圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间，优选实测L₁在0.04～0.06mm之间，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的75％时，转入下道工步，若不符合则进行在线调整；

2、在线调整圆锥齿轮啮合间隙：根据实测圆锥齿轮啮合间隙值并采用相减法确定误差参数→采用衬垫法根据误差值修正回转凸轮轴轴向安装距离，直至满足圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间。

七、进给回转机构安装复位与调试：包括清洁各进给回转机构接触面、连接电源线、液压和润滑管路、安装箱体并紧固各紧固件等，最后通电调试。

按照上述工序工步，就完成了本发明所提供一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置的运动精度控制方法的现场使用，经过在线调整(校正)的进给回转机构凸轮转角各轴系装置，可处于最佳工作状态(水平方向与垂直方向的配合关系符合技术要求)，其同步性精度实测数据可满足无缝钢管冷轧机的生产需求，即水平运动与回转运动的起始误差值≤1.0mm/度。

一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法，根据各轴系运动元件的结构特点，优化配合间隙调整工步顺序，以末端输出构件蜗轮副预紧力为在线调整起始点，将转角凸轮和回转滚轮接触精度、圆锥齿轮啮合精度有机整合，建立相互空间位置关系，控制圆锥齿轮啮合、回转凸轮与回转滚轮贴合、蜗轮副啮合等三个部位配合精度，满足凸轮转角运动各轴系装置间运动精度的在线精度控制(调整校准)作业。计算测量便捷、根据运动件磨损当量调整啮合与贴合精度，减轻劳动强度、减少对人员技能经验的依赖，中级工就能胜任，安全可靠、省工省时、实用高效，为标准化规范作业创造良好的条件，促进企业核心产品的市场竞争力。无需增加相关费用投入支出，减少作业时间50％，且一次性合格率达到100％，在满足凸轮转角装置间歇式回转运动输出精度的基础上，从源头上提升两辊周期式无缝钢管冷轧机凸轮转角装置校准的效能，满足高强度高端无缝钢管的冷轧生产需求，保证整个轧制机构的运行精度，具有一定的消故降本促生产作用，促进设备功能精度建设。通用性强，适用于目前所有型号规格的两辊周期式无缝钢管冷轧机，应用前景广阔，对目前业内类似的两辊周期式无缝钢管冷轧机凸轮转角装置间歇式回转运动输出精度控制方法的改进，具有一定的借鉴、应用价值。

实施例1

以轧制成品规格φ150～220mm的LG-220H两辊周期式无缝钢管冷轧机，轧制成品规格φ208*12mm无缝钢管为例，现场实施进给回转机构凸轮转角装置(轴系)输出精度的在线调整(校正)作业，其作业工步包括：作业准备→进给回转机构箱体开盖拆修→凸轮转角装置(轴系)安装定位→蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)、蜗轮副啮合间隙调整→圆锥齿轮啮合间隙调整→进给回转机构安装复位与调试等。

一、作业准备工序包括：安全技术交底、现场安全防范措施落实、检修维护作业登记与挂牌联络、工装器具准备等；

二、进给回转机构箱体1开盖拆修：包括拆除箱体上盖，拆除电源线、润滑管路、液压管路等附件，更换失效各轴系装置，如图2所示；

三、凸轮转角装置(轴系)安装定位，如图3所示：

1、安装转角输入轴101：将转角输入轴101安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

2、安装过渡轴102：将过渡轴102安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

3、安装回转凸轮轴103：将回转凸轮轴103安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件。

4、安装蜗杆轴104：将蜗杆轴104安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时回转凸轮与回转滚轮的接触面，防止撞击擦碰；

5、安装进给凸轮轴105：将进给凸轮轴105安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时与回转凸轮轴圆锥齿轮啮合点正确，防止错牙；

6、安装转角输出轴106：将转角输出轴106安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时蜗轮与蜗杆轴的啮合部位，防止撞击碰擦。

四、蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)，如图4所示：

1、蜗杆轴轴向定位：蜗杆轴以蜗杆两端轴承座为支承点，做径向与轴向同步定位，尾部弹簧套筒内弹簧预紧调节螺栓处于自由状态(弹簧不承受预紧力)，端部回转滚轮与回转凸轮小径圆弧段表面贴合；

2、回转凸轮107定位：转动回转凸轮107→凸轮由小径段向大径段过渡平面与蜗杆轴端部回转滚轮贴合→使用塞尺测量贴合面无间隙(紧密贴合)即L₂＝0mm；

3、预紧弹簧：使用扳手旋转蜗杆轴尾部弹簧预紧调节螺栓113→弹簧预紧力F＝50Mpa→弹簧预紧调节螺栓113尾部凸出弹簧套筒112端盖124mm→锁定弹簧预紧调节螺栓的定位螺母。

五、蜗轮副111(蜗杆与蜗轮)啮合间隙调整：

1、测量蜗轮副啮合间隙：采用塞尺实测蜗轮与蜗杆啮合间隙L₃＝0.12mm，啮合接触面积为55％，不符合技术要求(蜗轮副啮合间隙0.05～0.10mm间，齿面接触面积不小于75％)，进入在线调整；

2、在线调整蜗轮副啮合间隙：根据实测蜗轮副啮合间隙值并采用相减法确定误差参数(误差值是实测值0.12mm减去标准值上限0.05mm与下限0.08mm，调整范围是0.04～0.07mm之间)→轴向微调回转滚轮滑套与蜗杆轴水平距离，修正蜗轮副啮合间隙，实测L₃＝0.06mm，且涂色法啮合部位的齿轮齿面接触面积实测为85％，满足蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～～0.10mm之间。

六、圆锥齿轮啮合间隙调整

1、测量圆锥齿轮109啮合间隙：采用塞尺实测回转凸轮轴中部圆锥齿轮109与进给凸轮轴端部圆锥齿轮109的啮合间隙L₁＝0.10mm，且涂色法啮合部位约为齿轮齿面接触面积的60％，小于标准值75％，进入在线调整。

2、在线调整啮合间隙：根据实测圆锥齿轮啮合间隙值L₁并采用相减法确定误差参数(实测间隙0.10mm，减去标准间隙上限0.06mm、下线0.04mm，需要调整啮合间隙值为0.04～0.06mm)→采用衬垫法(增加0.05mm垫纸)修正回转凸轮轴轴向安装距离，实测啮合间隙L₁＝0.05mm，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的80％，满足圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间。

七、进给回转机构安装复位与调试：包括清洁各进给回转机构接触面、连接电源线、液压和润滑管路、安装箱体并紧固各紧固件等，最后通电调试。

实施例2

以轧制成品规格φ110～150mm的LG-150H两辊周期式无缝钢管冷轧机，更换成品规格φ110*7.5mm无缝钢管为例，现场实施进给回转机构凸轮转角装置(轴系)输出精度的在线调整(校正)作业，其作业工步包括：作业准备→进给回转机构箱体开盖拆修→凸轮转角装置(轴系)安装定位→蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)、蜗轮副啮合间隙调整→圆锥齿轮啮合间隙调整→进给回转机构安装复位与调试等。

一、作业准备工序包括：安全技术交底、现场安全防范措施落实、检修维护作业登记与挂牌联络、工装器具准备等；

二、进给回转机构箱体1开盖拆修：包括拆除箱体上盖，拆除电源线、润滑管路、液压管路等附件，更换失效各相关装置(轴系装置等)，如图2所示；

三、凸轮转角装置(轴系)安装定位，如图3所示：

1、安装转角输入轴101：要求将转角输入轴101安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

2、安装过渡轴102：将过渡轴102安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

3、安装回转凸轮轴103：将回转凸轮轴103安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

4、安装蜗杆轴104：将蜗杆轴104安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时回转凸轮与回转滚轮的接触面，防止撞击擦碰；

5、安装进给凸轮轴105：将进给凸轮轴105安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时与回转凸轮轴圆锥齿轮啮合点正确，防止错牙；

6、安装转角输出轴106：将转角输出轴106安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时蜗轮与蜗杆轴的啮合部位，防止撞击碰擦。

四、蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)，如图4所示：

1、蜗杆轴轴向定位：蜗杆轴以蜗杆两端轴承座为支承点，做径向与轴向同步定位，尾部弹簧套筒112内弹簧预紧调节螺栓113处于自由状态(弹簧不承受预紧力)，端部回转滚轮108与回转凸轮107小径圆弧段表面贴合；

2、回转凸轮107定位：转动回转凸轮107→凸轮由小径段向大径段过渡平面与蜗杆轴端部回转滚轮贴合→使用塞尺测量贴合面无间隙(紧密贴合)即L₂＝0mm，进给凸轮110保持不动；

3、预紧弹簧：使用专用扳手旋转蜗杆轴尾部弹簧预紧调节螺栓113→弹簧预紧力F＝48Mpa→弹簧预紧调节螺栓尾部凸出弹簧套筒端盖126mm→锁定弹簧预紧调节螺栓113的定位螺母。

五、蜗轮副111(蜗杆与蜗轮)啮合间隙调整，如图5所示：

1、测量蜗轮副111啮合间隙：采用塞尺实测蜗轮与蜗杆啮合间隙L₃＝0.10mm，啮合接触面积为60％，不符合技术要求(蜗轮副啮合间隙0.05～0.10mm间，齿面接触面积不小于75％)，进入在线调整；

2、在线调整啮合间隙：根据实测间隙值并采用相减法确定误差参数(误差值是实测值0.10mm减去标准值上限0.05mm与下限0.08mm，调整范围是0.02～0.05mm之间)→轴向微调回转滚轮滑套与蜗杆轴水平距离，修正蜗轮副啮合间隙，实测L₃＝0.05mm，且涂色法啮合部位的齿轮齿面接触面积实测为85％，满足蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.10mm之间。

六、圆锥齿轮啮合间隙调整：

1、测量圆锥齿轮啮合间隙：采用塞尺实测回转凸轮轴中部圆锥齿轮与进给凸轮轴端部圆锥齿轮的啮合间隙L₁＝0.10mm，且涂色法啮合部位约为齿轮齿面接触面积的60％，小于标准值75％，进入在线调整。

2、在线调整圆锥齿轮啮合间隙：根据实测圆锥齿轮啮合间隙值L₁并采用相减法确定误差参数(实测间隙0.12mm，减去标准间隙上限0.06mm、下线0.04mm，需要调整啮合间隙值为0.06～0.08mm)→采用衬垫法(增加0.06mm垫纸)修正回转凸轮轴轴向安装距离，实测啮合间隙L₁＝0.06mm，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的80％，可满足圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间。

七、进给回转机构安装复位与调试：包括清洁各进给回转机构接触面、连接电源线、液压和润滑管路、安装箱体并紧固各紧固件等，最后通电调试。

实施例3

以轧制成品规格φ76～110mm的LG-110H两辊周期式无缝钢管冷轧机，对规格为φ90*6.5mm无缝钢管为例，现场实施进给回转机构凸轮转角装置(轴系)输出精度的在线调整(校正)作业，其作业工步包括：作业准备→进给回转机构箱体开盖拆修→凸轮转角装置(轴系)安装定位→蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)、蜗轮副啮合间隙调整→圆锥齿轮啮合间隙调整→进给回转机构安装复位与调试等。

一、作业准备工序包括：安全技术交底、现场安全防范措施落实、检修维护作业登记与挂牌联络、工装器具准备等；

二、进给回转机构箱体开盖拆修：包括拆除箱体上盖，拆除电源线、润滑管路、液压管路等附件，更换失效各相关装置(轴系装置等)，如图2所示；

三、凸轮转角装置(轴系)安装定位，如图3所示：

1、安装转角输入轴101：将转角输入轴101安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

2、安装过渡轴102：将过渡轴102安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

3、安装回转凸轮轴103：将回转凸轮轴103安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件；

4、安装蜗杆轴104：将蜗杆轴104安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时回转凸轮与回转滚轮的接触面，防止撞击擦碰；

5、安装进给凸轮轴105：将进给凸轮轴105安装在进给回转机构箱1体内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时与回转凸轮轴圆锥齿轮啮合点正确，防止错牙；

6、安装转角输出轴106：将转角输出轴106安装在进给回转机构箱体1内，预紧各固定点紧固件，注意安装作业时蜗轮与蜗杆轴的啮合部位，防止撞击碰擦。

四、蜗杆轴弹簧预紧力调整(回转凸轮与回转滚轮贴合精度调整)，如图4所示：

1、蜗杆轴轴向定位：蜗杆轴以蜗杆两端轴承座为支承点，做径向与轴向同步定位，尾部弹簧套筒112内弹簧预紧调节螺栓113处于自由状态(弹簧不承受预紧力)，端部回转滚轮与回转凸轮小径圆弧段表面贴合；

2、回转凸轮定位：转动回转凸轮107→凸轮由小径段向大径段过渡平面与蜗杆轴端部回转滚轮贴合→使用塞尺测量贴合面无间隙(紧密贴合)即L₂＝0mm，进给凸轮110保持不动；

3、预紧弹簧：使用专用扳手旋转蜗杆轴尾部弹簧预紧调节螺栓113→弹簧预紧力F＝45Mpa→弹簧预紧调节螺栓113尾部凸出弹簧套筒112端盖128mm→锁定弹簧预紧调节螺栓113的定位螺母。

五、蜗轮副(蜗杆与蜗轮)啮合间隙调整，如图5所示：

1、测量蜗轮副啮合间隙：采用塞尺实测蜗轮与蜗杆啮合间隙L₃＝0.10mm，啮合接触面积为65％，不符合技术要求(蜗轮副啮合间隙0.05～0.08mm间，齿面接触面积不小于75％)，进入在线调整；

2、在线调整啮合间隙：根据实测蜗轮副啮合间隙值并采用相减法确定误差参数(误差值是实测值0.10mm减去标准值上限0.05mm与下限0.08mm，调整范围是0.02～0.05mm之间)→轴向微调回转滚轮滑套与蜗杆轴水平距离，修正蜗轮副啮合间隙，实测L₃＝0.05mm，且涂色法啮合部位的齿轮齿面接触面积实测为85％，满足蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.08mm之间。

六、圆锥齿轮啮合间隙调整：

1、测量圆锥齿轮啮合间隙：采用塞尺实测回转凸轮轴中部圆锥齿轮与进给凸轮轴端部圆锥齿轮的啮合间隙L₁＝0.10mm，且涂色法啮合部位约为齿轮齿面接触面积的65％，小于标准值75％，进入在线调整。

2、在线调整圆锥齿轮啮合间隙：根据实测圆锥齿轮间隙值并采用相减法确定误差参数(实测间隙0.10mm，减去标准间隙上限0.06mm、下线0.04mm，需要调整啮合间隙值为0.04～0.06mm)→采用衬垫法(增加0.05mm垫纸)修正回转凸轮轴轴向安装距离，实测啮合间隙L₁＝0.05mm，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的80％，可满足圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间。

七、进给回转机构安装复位与调试：包括清洁各进给回转机构接触面、连接电源线、液压和润滑管路、安装箱体并紧固各紧固件等，最后通电调试。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (1)

1.一种用于无缝钢管冷轧机凸轮转角装置运动精度的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、作业准备，所述作业准备的步骤包括如下操作：

安全技术交底、现场安全防范措施落实、检修维护作业登记与挂牌联络和工装器具准备；

S2、进给回转机构箱体开盖拆修，所述进给回转机构箱体开盖拆修的步骤具体包括如下操作：

拆除箱体上盖，拆除电源线、润滑管路、液压管路，更换失效轴系装置；

S3、凸轮转角装置安装定位,所述凸轮转角装置安装定位的步骤具体包括如下操作

安装转角输入轴：将转角输入轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装过渡轴：将过渡轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装回转凸轮轴：将回转凸轮轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装蜗杆轴：将蜗杆轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装进给凸轮轴：将进给凸轮轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

安装转角输出轴：将转角输出轴安装在进给回转机构箱体内，预紧各固定点紧固件；

S4、蜗杆轴弹簧预紧力调整,所述蜗杆轴弹簧预紧力调整的步骤具体包括如下操作：

蜗杆轴轴向定位：蜗杆轴以蜗杆两端轴承座为支承点，做径向与轴向同步定位，尾部弹簧套筒内弹簧预紧调节螺栓处于自由状态，端部回转滚轮与回转凸轮小径圆弧段表面贴合；

回转凸轮定位：转动回转凸轮，将所述凸轮由小径段向大径段过渡平面与蜗杆轴端部回转滚轮贴合，使用塞尺测量贴合面无间隙，即L₂＝0mm；

预紧弹簧：使用扳手旋转蜗杆轴尾部弹簧预紧调节螺栓，控制弹簧预紧力F＝40～55Mpa，弹簧预紧调节螺栓尾部凸出弹簧套筒端盖120～130mm，锁定弹簧预紧调节螺栓的定位螺母；

S5、蜗轮副啮合间隙调整,所述蜗轮副啮合间隙调整的步骤具体包括如下操作：

测量蜗轮副啮合间隙：采用塞尺实测蜗轮与蜗杆之间的蜗轮副啮合间隙L₃，当实测蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.10mm之间，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的75％时，转入下道工步，若不符合则进行在线调整；

在线调整蜗轮副啮合间隙：根据实测蜗轮副啮合间隙值并采用相减法确定误差参数→采用衬垫法根据误差值修正蜗杆轴轴向安装距离，直至蜗轮副啮合间隙L₃在0.05～0.10mm之间；

S6、圆锥齿轮啮合间隙调整,所述圆锥齿轮啮合间隙调整的步骤具体包括如下操作：

测量圆锥齿轮啮合间隙：采用塞尺实测回转凸轮轴中部圆锥齿轮与进给凸轮轴端部圆锥齿轮的圆锥齿轮啮合间隙L_1，当实测圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间，且涂色法啮合部位不小于齿轮齿面接触面积的75％时，转入下道工步，若不符合则进行在线调整；

在线调整圆锥齿轮啮合间隙：根据实测圆锥齿轮啮合间隙值并采用相减法确定误差参数→采用衬垫法根据误差值修正回转凸轮轴轴向安装距离，直至圆锥齿轮啮合间隙L₁在0.02～0.08mm之间；

S7、进给回转机构安装复位与调试,所述进给回转机构安装复位与调试的步骤包括如下操作：

清洁各进给回转机构接触面、连接电源线、液压和润滑管路、安装箱体并紧固各紧固件，最后通电调试。