CN85100646A - 一种动态自动调心的立式旋压管机 - Google Patents

Abstract

一种动态自动调心的立式旋压管机，特别适用于生产高精度薄壁金属管件。它包括有两个可做相对垂直升降运动的移动横梁，在主移动横梁下面固接有一个能够在平面内做任意移动和转动的滑动机构。它依次连接在一个球铰和芯棒上，付移动横梁内设置有一个液压随动卡紧机构，它能卡紧芯棒和管坯，并且能随它们一起无阻地运动，以使芯棒的轴心线与旋辊的对称轴心线在旋压生产的始终保持重合，实现动态自动调心。

Description

本发明属于一种生产金属管件，特别是生产高精度薄壁金属管件的冷加工设备。

公知的管件制品的生产是使管形坯料在芯棒和几个强制旋转的辊子之间产生的变形来实现的。通常的立式旋压机包括有一个固定横梁，该梁上固定一个液压缸，缸里的活塞杆可作垂直升降运动并依次与一个球铰和芯棒连接。

一个连接在可作垂直升降运动的移动横梁上的固定卡具将套在芯棒上的管坯一端卡紧，有一组旋辊等分地滚压在管坯下端的外表面上，旋辊与芯棒作相对旋转，一般是旋辊做公转和自转而芯棒及套在芯棒上的管坯不转，同时，芯棒及套在芯棒上的管坯按一定速度相对旋轮做轴向进给，这样便可以得到旋压成型的管件制品。但是实现这一工艺过程的设备会产生这样的问题，由于制造、安装所产生的误差与固定卡具的卡紧定位误差相迭加，使芯棒的轴心线同旋辊的对称轴心线经常不能重合而产生一个偏心距离，在旋轧力的作用下，因为连接在可作垂直升降运动的移动横梁上的固定卡具，限制了芯棒恢复到两条轴心线重合的平衡位置的趋势。所以又出现新的运动误差，由于这两条轴心线始终不能在一条垂直线上而产生的斜轧使管件制品的壁厚不均和内径呈椭园形，同时，由于斜轧所产生的交变的斜轧力矩直接作用在芯棒上，引起芯棒震动，而且这种震动是随着旋辊转速的增加而加大，它使得管件制品的质量变坏，同时也限制了旋辊转速提高的可能性。

为了解决上述问题，公开报导的作法是消除旋轧过程中的芯棒震动。苏联专利524578提出在高速旋转的芯棒变形区以外的端部，加一个附加物体（如飞轮）。用这种强制增加芯棒转动惯性矩的方法来消除芯棒的震动。这种办法只能部分地减少芯棒的震动，而不能从根本上调正芯棒轴心线同旋辊的对称轴心线的偏心和解决由此产生的斜轧问题。因此，这种办法对提高产品质量和增加芯棒旋转速度是极为有限的。英国专利1596536提出一种固定式卡具，它可以随芯棒和管坯一起旋转而不受任何阻碍，但它尚没涉及如何调正芯棒轴心线同旋辊的对称轴心线的偏心和解决由此产生的斜轧问题，而且这种与管件制品内径相配合的卡具外径只适用于一种规格尺寸的管件制品，因此对于产生多种规格尺寸的管件制品，就需要多种不同外径尺寸的卡具与之相配，这是既不经济又费工时的。

本发明的目的是提供一种动态自动调心的立式旋压管机，它特别适用于生产高精度的薄壁管件制品。它能在旋压中极为有效地消除由于自身制造、安装和对管坯的卡紧定位而产生的综合运动误差，而使芯棒的轴心线同旋辊的对称轴心线重合在一条直线上，消除斜轧和由斜轧引起的震动。

发明是这样实现的：有一个可以在平面内做任意移动和转动的滑动机构，其滑座的固定端固接在一个能作垂直升降运动的移动横梁下面，滑座里的滑动件依次连接在一个球铰和芯棒上。在旋压中，当芯棒和管坯的轴心线同旋辊的对称轴心线一旦不重合，因为有偏心距发生斜轧时，由于斜轧力矩直接作用在芯棒上，滑动件将立刻在滑座里作平面移动，使芯棒的轴心线回到与旋辊对称轴心线重合的平衡位置，并使两条轴心线始终保持或趋于重合;在一个能做垂直升降移动的横梁下方，设置一个与它能作相对运动的付移动横梁，付移动横梁内设有一个能卡紧芯棒和管坯的液压随动卡紧机构，它能够无阻地随同芯棒和管坯一起运动到平衡位置，从而消除产生斜轧和由斜轧引起的芯棒震动的可能性。

本发明是属一种动态自动调心的立式旋压管机，利用它来生产高精度的管件制品，特别是薄壁金属管件制品是极为有效的。用提高旋辊转速的方法来提高生产率也是切实可行的。因其卡爪是可调的，在生产多种规格尺寸的管件制品时无须准备多种规格的卡具。

下面，根据附图中描述的一个实例来解释发明。

图1是一种动态自动调心的立式旋压管机的正示图

图2是滑动机构的剖示图

图3是液压随动卡紧机构的水平局部示意图

图4是沿图3中a-a平面的剖示图

这台立式旋压管机包括有四根立柱1和顺序与四根立柱连接的下机座梁2、主移动横梁3和上固定横梁4，一个固接在上固定横梁4上的液压缸里的活塞杆5连接并带动主移动横梁3沿四根立柱1做垂直升降运动，在主移动横梁3的下面设置一个能够随其一起作垂直升降运动的球铰6和与球铰6相连接的芯棒7，在芯棒7的上端有一个卡紧机构把套在芯棒7上的管坯8卡紧，在芯棒7的下端，有一组滚压管坯外表面的旋辊（图中未画出），旋辊对称的安装在旋压盘9里，它是由电机10通过一套传动机构驱动的。这台立式旋压管机的特点是，在主移动横梁3的下面固接有一个能够在平面内做任意移动和转动的滑动机构11（图2），它的滑动件依次连接在球铰13和芯棒7上，并能同它们一起运动，有一个能与主移动横梁3做相对垂直升降运动的付移动横梁14设置在主移动横梁3的下方，在芯棒7的上端的一个卡紧机构是一个液压随动卡紧机构31（图3），它被设置在付移动横梁14内，能卡紧芯棒7和管坯8并能随它们一起无阻地运动。

滑动机构11（图2）包括有一个具有内园柱面环形空腔件15和环形压盖16构成的滑座，它被螺钉连接在主移动横梁3的下面，滑座有一个滑动件为园柱形的滑环12被环形压盖16支承在滑座里，滑环12的下平面能够在相接触的环形压盖16的平面上滑动和转动，滑环12的外园柱面与滑座的内园柱面之间留有径向间隙为2.5-5毫米，滑环12的上平面与滑座的内平面相配合，这种配合必须使它们能够作相对滑动，这样，依次连接在球铰13和滑环12上的芯棒，在主付移动横梁送进的旋压中，具备了在空间的六个自由度方向上自由活动的可能性，本发明滑动机构的特点就在于此，利用它可以实现在旋压过程中的自动调心。滑座的上方有一个园孔，园孔与其上面的压盖17和球承座18的上端平面组成一个润滑储油室19，具有一定压力的润滑油通过压盖17的进油孔进入储油室19，经滑环12的上平面流入环形空腔20，又经滑环12的下平面下流至球铰和管坯的外表面，以实现油膜润滑的目的。值得注意的是，由于环形空腔20里充满了具有一定压力的润滑油，在滑环12随芯棒摆震的瞬间，环形空腔20里的压力油又起到了系统阻尼和减震的作用。滑环12用铜合金、合金铸铁、可锻铸铁或合金铝制成，可优先选用铜合金材质。

设置在主移动横梁3下方的付移动横梁14，是由两个固定在上固定横梁4两侧的两个液压缸的活塞杆21分别穿过主移动横梁3连接并带动付移动横梁14作垂直升降运动。在旋压管坯时，主移动横梁3和付移动横梁14可以同步垂直向下进给，在管坯旋压结束时，主移动横梁3与付移动横梁14能够作相对运动，以使管件制品从芯棒7上自动脱掉。

设置在付移动横梁14内的液压随动卡紧机构31（图3）包括有四组结构相同的液压卡爪构件22（图4）它们径向水平等分地设置在付移动横梁14内，并联在两个呈闭合油路的环形油管23、24上。一个控制进油和出油的电磁换向伐25通过两根油管26、27连接环形油管23、24上，在切断电磁换向伐25后，液压卡爪构件组成的系统油路呈稳定的闭合状态。

液压卡爪构件22（图4）包括一个固定在付移动横梁上的液压缸28，液压缸28内的活塞杆29的端部与一个凹形滑叉30连接，滑叉30的头部端面上镶有一个卡爪36，活塞杆29能带动滑叉30和卡爪36相对芯棒7和管坯8沿径向做向心往复运动，并用滑叉30的头部端面卡紧芯棒7，卡爪36与管坯8是沿轴向的垂直端面相接触卡紧。滑叉30的头部端面呈内园弧面，为了增加滑叉30的强度和刚度把它的两侧做成内园外方的截面。滑叉30用高强钢制成，但其端部与芯棒7接触的内园弧面的硬度层低于芯棒7园柱的表面硬度，以免芯棒7的园柱表面被划伤。镶在滑叉30头部内园弧面上的卡爪36，也具有内园弧面的形状，它与管坯8的端面相接触，其接触面为牙齿形状。卡爪36是用高强耐磨钢制成，牙齿的焠火硬度为RC55-60。在滑叉30端部的内园弧面接触芯棒时，为了避免卡爪36的内园弧面划伤芯棒7的园柱表面，在设计时，把镶在一起的两个内园弧面做成一个台阶。当芯棒7被滑叉30卡紧后，卡爪36的内园弧面与芯棒7的园柱表面有径向间隙而不相接触，这个径向间隙为0.5-0.8毫米。

电磁换向伐25是一个三位四通的“0”型换向伐。当需要滑叉30和卡爪36沿径向做向心进给时，首先开动三位四通电磁换向伐25的电磁开关ICT，由油泵（图中未画出）打来的压力油进入P口流向B口，经油管26注入环形油管23，再流经四个管32进入四个液压缸28的后腔，推动活塞带动滑叉30和卡爪36沿径向做向心进给。四个液压缸28前腔的油则经回油管33流入环形油管24，再经油管27进入换向伐A口，通往O口回油箱。

当需要滑叉30和卡爪36沿径向做离心退回时，则接通电磁开关2CT，P口与A口相通，B口与O口相通，便可得到系统的反向功能。

当四组滑叉30和卡爪36完成了沿径向的向心进给，卡紧芯棒7的园柱表面时（不必担心其是否绝对同步），切断电磁开关ICT，使系统成闭合回路。当芯棒7在旋压中因偏心或震动做自动调心移动时，闭合回路就将起等量反馈回路作用。如因受到芯棒7的瞬间推压液压缸后腔34排出的油就等量的流入其对面液压缸后腔34，而前腔35吸进的油又是对面液压缸前腔等量排出的油。因此，无论芯棒7怎样晃动，四组液压卡爪构件22前端始终紧贴芯棒7的园柱表面而不松开，与芯棒7做同步移动，而且这种同步移动不受液压卡爪构件的阻碍。

同时，由于系统呈闭合回路，因此液压缸里的压力油通过液压卡爪构件22的头部端面对旋压中的芯棒7和管坯8起液压阻尼和减震作用。

工作方式如下：

当管坯8装入芯棒7并由液压随动卡紧机构31（图3）卡紧竖直后，一组旋辊滚压在管坯8的外表面上，同时，主、付移动横梁3、14同步作垂直向下进给;或者，主移动横梁3和芯棒7在某处静止不动，付移动横梁14内的液压随动卡紧机构31（图3）卡紧管坯8并相对芯棒作垂直向下进给。

当旋压完成后，主、付移动横梁3、14可以作相对运动对管坯8进行自动脱棒处理。

旋压后的管件沿芯棒7落入地下储存室。

Claims (9)

1、一种动态自动调心的立式旋压管机。特别是用于生产高精度薄壁金属管的立式旋压管机，它有一个可作垂直升降运动的主移动横梁，该梁下设置有一个能随梁一起升降的球铰和与球铰相连的芯棒，在芯棒的上端有一个卡紧机构把套在芯棒上的管坯卡紧，在芯棒的下端有一组滚压管坯外表面的旋辊，旋辊对称的安装在旋压盘里，它是由电机通过一套传动机构驱动的，其特征是，在主移动横梁3下面固接有一个能够在平面内做任意移动和转动的滑动机构11(图2)，它的滑动件依次连接在球铰13和芯棒7上，并能同它们一起运动，有一个能与主移动横梁3做相对垂直升降运动的付移动横梁14设置在主移动横梁3的下方，在芯棒7上端的卡紧机构是一个液压随动机构31(图3)，它被设置在付移动横梁14内能卡紧芯棒7和管坯8并能随它们一起无阻地运动。

2、如权利要求1规定的立式旋压管机，其特征是：滑动机构11（图2）包括一个具有内园柱面环形空腔件15和环形压盖16构成的滑座，滑座里有一个滑动件为园柱形的滑环12被环形压盖16支承在滑座里滑环12的下平面能够在相接触的环形压盖16的平面上滑动和转动，滑环12的外园柱面与滑座的内园柱面之间留有一个径向间隙。

3、如权利要求2规定的立式旋压管机，其特征是：滑环12的外园柱面与滑座的内园柱面之间的径向间隙为2.5-5毫米。

4、如权利要求3规定的立式旋压管机，其特征是：园柱形的滑环12是由铜合金制成。

5、如权利要求1、4规定的立式旋压管机，其特征是：液压随动卡紧机构31（图3）包括四组相同的液压卡爪构件22，它们径向水平等分地安置在付移动横梁14内，并联在两个呈闭合油路的环形油管上，一个控制进油和出油的电磁换向伐25通过两根油管26、27连接在这两个环形油管23、24上，在切断电磁换向伐25后，系统油路呈闭合回路。

6、如权利要求5规定的立式旋压管机，其特征是：液压卡爪构件22包括一个固定在付移动横梁14上的液压缸28，缸内活塞杆29的端部与一个凹形滑叉30连接，滑叉30的头部端面上镶有一个卡爪36，活塞杆29能带动滑叉30和卡爪36相对芯棒7和管坯18。沿径向做向心往复运动。

7、如权利要求6规定的立式旋压管机，其特征是：滑叉30的头部端面呈内园弧面，其两侧有一个内园外方的截面。

8、如权利要求7规定的立式旋压管机，其特征是：卡爪36具有内园弧面形状，与管坯8是沿轴向的垂直端面相接触，其接触端面为牙齿形状，卡爪36是用高强耐磨钢制成，牙齿粹火硬度RC_55-60。

9、如权利要求8规定的立式旋压管机，其特征是：滑叉30端部的内园弧面和镶在其端部的卡爪36的内园弧面有一个台阶，当芯棒被卡紧后，卡爪36的内园弧面与芯棒表面的径向间隙为0.5-0.8毫米。

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