本發(fā)明涉及冷加工金屬管材的加工工藝，具體涉及一種冷軋管的軋制方法。

背景技術(shù)：

冷軋管機是采用無切屑加工工藝在冷狀態(tài)下生產(chǎn)高精度金屬無縫管材的專用設(shè)備，也是生產(chǎn)航空、航天、原子能、無線電等高科技領(lǐng)域所需精密管材的關(guān)鍵設(shè)備。

目前，國內(nèi)外使用最普遍的管材冷軋設(shè)備主要有兩種，即多輥式冷軋管機和兩輥式冷軋管機。前者如我國的LD型冷軋管機，是采用小直徑等斷面孔型的軋輥來生產(chǎn)高精度薄壁管材，軋制時，管坯是在圓柱形芯棒和三個以上帶有等斷面孔型的軋輥之間實現(xiàn)變形的。由于其軋輥孔型的尺寸與成品管材的外徑相同，使其從管坯到成品管材的直徑變形量受到限制，因而產(chǎn)量較低，主要用于精軋工序。多輥式冷軋管機的軋輥型式與工作原理如圖1所示，以三輥軋機為例，其特征在于軋機的輥系由三個互成120°布置的軋輥101構(gòu)成。

后者如我國的LG型冷軋管機，管坯是在錐形芯棒和兩個帶有環(huán)形軋槽塊的軋輥之間實現(xiàn)軋制變形的，環(huán)形軋槽塊的圓周上開有截面不斷變化的孔型，孔型入口處的尺寸大于管坯外徑，孔型出口處的尺寸與成品管的外徑相當(dāng)。盡管其變形工具的設(shè)計和制造較困難，需要配備專用的軋輥孔型加工機床，但是，由于其具有減徑、減壁量大，產(chǎn)量高等顯著的優(yōu)點，因而仍被得到最廣泛的應(yīng)用。兩輥式冷軋管機的軋輥型式與工作原理如圖2所示，其特征在于軋機的輥系由兩個互成180°布置的軋輥201構(gòu)成。

無論是多輥式冷軋管機還是兩輥式冷軋管機，當(dāng)傳動機構(gòu)通過連桿帶動裝有軋輥的工作機架往復(fù)運動時，都是通過軋輥(外模)和芯棒(內(nèi)模)迫使被軋管坯的直徑和壁厚產(chǎn)生變形的。因為被軋金屬在縱向延伸的同時也會產(chǎn)生橫向流動，從而在兩個軋輥的輥縫之間會形成“耳子”(即管坯表面沿長度方向出現(xiàn)的條狀凸起)。如果不能有效地消除“耳子”，就無法保證管坯在軋制后的外徑尺寸和形狀公差(圓柱度)。

為了得到質(zhì)量合格的成品管材，冷軋管機均配置有間歇工作的回轉(zhuǎn)與送進裝置。以兩輥式冷軋管機為例，回轉(zhuǎn)送進裝置的工作原理如圖3所示。

當(dāng)工作機架運行到后極限位置附近時，利用軋輥301孔型與管坯303脫離接觸的瞬間，由送進裝置帶動床身上的絲杠，驅(qū)動送進小車沿軋制方向把管坯303向前送進一定的距離(即“后送進量”)；同時，由回轉(zhuǎn)裝置帶動芯棒卡盤、送進小車、入口和出口卡盤，使芯棒302和管材303同時回轉(zhuǎn)一個角度(即“后回轉(zhuǎn)角”)。當(dāng)工作機架向前移動時，已送進的一段管坯303在由軋輥301的孔型和芯棒302所構(gòu)成的逐漸變小的環(huán)形間隙中實現(xiàn)減徑和減壁厚變形。

同樣，當(dāng)工作機架運行到前極限位置附近時，利用軋輥301的孔型與管坯303脫離接觸的瞬間，由送進裝置使管坯303向前送進一定的距離(即“前送進量”)，同時，由回轉(zhuǎn)裝置使芯棒302和管材303同時轉(zhuǎn)過一個角度(即“前回轉(zhuǎn)角”)。當(dāng)工作機架向后返回時，已送進的一段管坯受到再次壓延或均整。

機架往復(fù)運動一次就完成了一個軋制周期，在其前后極限位置之間就形成了一個金屬變形工作錐。周而復(fù)始，就實現(xiàn)了對管坯的周期式軋制過程。

由此可見，冷軋管機的回轉(zhuǎn)送進裝置是周期式冷軋管機必不可少的組成部分，其可靠性、穩(wěn)定性與合理性直接影響軋機的產(chǎn)品精度和產(chǎn)量?；剞D(zhuǎn)送進裝置在軋制過程中必須嚴(yán)格地與工作機架的往復(fù)運動同步，即在機架的前、后極限位置附近，使管坯和芯棒旋轉(zhuǎn)一定的角度并將管坯沿軋制方向送進一定長度。當(dāng)軋機工作機架作不間斷的往復(fù)運動時，就實現(xiàn)了對管坯的有效軋制?？梢哉f，管坯在冷軋過程中，如何協(xié)調(diào)機架的往復(fù)運動和管坯的間歇式回轉(zhuǎn)與送進運動是冷軋管機正常穩(wěn)定運行的首要條件。

隨著技術(shù)的發(fā)展，冷軋管機的回轉(zhuǎn)送進裝置歷經(jīng)機械傳動結(jié)構(gòu)、液壓傳動結(jié)構(gòu)、已發(fā)展到目前普遍采用的伺服電機傳動的結(jié)構(gòu)。以往的回轉(zhuǎn)送進裝置由于受機械或液壓傳動的結(jié)構(gòu)限制，一直采用單回轉(zhuǎn)、單送進的傳動方式，直到20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了伺服電機傳動的回轉(zhuǎn)送進裝置后，才實現(xiàn)了雙回轉(zhuǎn)、單送進和雙回轉(zhuǎn)、雙送進的軋制工藝。雙回轉(zhuǎn)是在機架每個往復(fù)行程的前后極限位置附近各回轉(zhuǎn)一次管坯和芯棒，優(yōu)點是顯著地改善了產(chǎn)品質(zhì)量；而雙送進的優(yōu)點是充分利用了材料的塑性，在機架每個往復(fù)行程的前后極限位置附近各向前送進一次管坯，從而增加了機架每個往復(fù)行程內(nèi)軋制金屬的總量，即提高了軋機的產(chǎn)量。

現(xiàn)在的問題是，截至目前為止，國內(nèi)外冷軋管機的回轉(zhuǎn)送進裝置，無論是機械傳動、液壓傳動還是伺服電機傳動的回轉(zhuǎn)送進裝置，也無論是采用單回轉(zhuǎn)單送進、雙回轉(zhuǎn)單送進還是雙回轉(zhuǎn)雙送進方式的軋機，其管坯和芯棒的回轉(zhuǎn)角都是某一特定的值，如37、43、51、54和57等值中的一個。

實際上，只要兩輥軋機的回轉(zhuǎn)角不是180的約數(shù)，三輥軋機的回轉(zhuǎn)角不是120的約數(shù)，四輥軋機的回轉(zhuǎn)角不是90的約數(shù)……，以此類推，只要回轉(zhuǎn)角不是軋機輥系中軋輥夾角的約數(shù)，即可有效地消除“耳子”現(xiàn)象。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點是，目前每臺軋機的回轉(zhuǎn)角都是一個固定值，這就意味著變形區(qū)內(nèi)的管坯在軋制后所產(chǎn)生的“耳子”都被回轉(zhuǎn)到孔型上對應(yīng)這一固定回轉(zhuǎn)角的位置，這勢必造成軋輥孔型的這一部位磨損較快，影響軋輥孔型的使用壽命，而軋輥孔型局部的快速磨損不僅會造成管坯各處的變形產(chǎn)生差異，影響管件的加工精度，而且因軋制時管坯受力不均勻，導(dǎo)致管件局部摩擦力較大，影響軋后管材表面的粗糙度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N冷軋管軋制受力更為均勻、軋輥孔型使用壽命更長且軋制精度更高的軋制方法。

一種實施例中提供的一種冷軋管的軋制方法，包括管坯周期性的軋制和回轉(zhuǎn)送進，管坯依次或隨機地按照預(yù)設(shè)角度數(shù)組中的角度值進行回轉(zhuǎn)，并循環(huán)角度數(shù)組的角度值，角度數(shù)組包括若干個互不相同的角度值。

進一步地，角度數(shù)組中的角度值至少有一個不是軋輥夾角的約數(shù)。

進一步地，角度數(shù)組中的角度值均小于90。

進一步地，管坯回轉(zhuǎn)通過回轉(zhuǎn)送進裝置驅(qū)動，回轉(zhuǎn)送進裝置包括伺服電機，伺服電機根據(jù)預(yù)設(shè)的角度數(shù)組驅(qū)動管材回轉(zhuǎn)。

進一步地，管坯與芯棒同步回轉(zhuǎn)。

依據(jù)上述實施例的冷軋管的軋制方法，由于多次周期性軋制的過程中，管坯依次或隨機地按照角度數(shù)組中的一個角度值回轉(zhuǎn)，并循環(huán)該角度數(shù)組中的角度值，即在數(shù)組的一次循環(huán)內(nèi)，每次回轉(zhuǎn)的角度不同，從而管材每次產(chǎn)生的“耳子”回轉(zhuǎn)后位于軋輥孔型的不同位置，從而管材每次因軋制變形產(chǎn)生的“耳子”被回轉(zhuǎn)到軋輥孔型中的不同位置，使得管材在被軋輥往復(fù)軋制的過程中可將“耳子”消除在軋輥孔型中不同的位置，不會造成軋輥孔型某個固定位置的過度磨損，因此，不僅可延長軋輥孔型的使用壽命，而且改善了管材冷軋時的受力狀況，使生產(chǎn)出的管材尺寸更為均勻，精度也更高。

附圖說明

圖1為三輥冷軋管機冷軋變形的截面示意圖；

圖2為兩輥冷軋管機冷軋變形的截面示意圖；

圖3為兩輥冷軋管機軋制和回轉(zhuǎn)送進的原理示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。

在本實施例中提供了一種冷軋管的軋制方法，本軋制方法使用的加工設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備相同，即通過兩輥或多輥軋機對管坯進行周期性的軋制和回轉(zhuǎn)送進，本實施例以兩輥軋機軋制為例進行說明。

本實施例的冷軋管通過兩輥軋機軋制而成，兩輥軋機包括兩個互成180°夾角的軋輥，在兩個軋輥的孔型中心設(shè)有芯棒，軋輥作為外模，芯棒作為內(nèi)模，對位于軋輥和芯棒之間的管坯進行軋制，并且兩輥軋機上安裝有回轉(zhuǎn)送進裝置，回轉(zhuǎn)送進裝置的驅(qū)動件為伺服電機，回轉(zhuǎn)送進裝置用于驅(qū)動管坯和芯棒的回轉(zhuǎn)和管坯的送進。從而本冷軋管的軋制方法步驟包括：兩輥軋機周期性的軋制和回轉(zhuǎn)送進管坯，最終制成冷軋管。

本實施例的軋制方法在軋制過程中，管坯的每次回轉(zhuǎn)不是固定的一個回轉(zhuǎn)角度，而是依次或隨機地按照預(yù)設(shè)角度數(shù)組中的角度值進行回轉(zhuǎn)，并且循環(huán)角度數(shù)組的角度值，角度數(shù)組包括若干個互不相同的角度值，即在一個數(shù)組循環(huán)內(nèi)，管坯每次回轉(zhuǎn)不同的角度，從而管材每次因軋制變形產(chǎn)生的“耳子”被回轉(zhuǎn)到軋輥孔型中的不同位置，在回轉(zhuǎn)送進后再次軋制時，“耳子”接觸在軋輥孔型不同的位置，而不會始終磨損同一位置，不會造成軋輥孔型上某一固定位置的過度磨損，因此，不僅可延長軋輥孔型的使用壽命，而且改善了管材冷軋時的受力狀況，使生產(chǎn)出的冷軋管材尺寸更為均勻，精度也更高。

具體的，將若干角度數(shù)組信息輸入到控制器中，控制器根據(jù)角度數(shù)組控制伺服電機的驅(qū)動，由伺服電機驅(qū)動回轉(zhuǎn)送進裝置實現(xiàn)管材和芯棒的回轉(zhuǎn)，當(dāng)依次或隨機執(zhí)行完角度數(shù)組的各個角度值后，再重新開始，形成循環(huán)。角度數(shù)組中的角度值個數(shù)及數(shù)值可根據(jù)實際情況設(shè)置，但本實施例中的角度數(shù)組以選擇小于90的角度值，甚至小于60為宜，避免間歇式的回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生較大的沖擊，例如角度數(shù)組為{37、41、45、49、53、57}。本實施例由于通過一個角度數(shù)組來控制管坯和芯棒的回轉(zhuǎn)，故數(shù)組內(nèi)的角度值可包含軋輥夾角的約數(shù)，原則上有一個不是軋輥夾角的約數(shù)即可，但為了得到更好的產(chǎn)品質(zhì)量，本實施例采用若干不是軋輥夾角約數(shù)的角度值，以提高冷軋管的均勻度。

兩輥冷軋管機的軋制和回轉(zhuǎn)送進的原理如圖3所示。

當(dāng)工作機架運行到后極限位置附近時，利用軋輥301孔型與管坯303脫離接觸的瞬間，由送進裝置帶動床身上的絲杠，驅(qū)動送進小車沿軋制方向把管坯303向前送進一定的距離；同時，由回轉(zhuǎn)裝置帶動芯棒卡盤、送進小車、入口和出口卡盤，使芯棒302、管坯303和成品管304同時轉(zhuǎn)過一個角度。當(dāng)工作機架向前移動時，已送進的一段管坯303在由孔型和芯棒302所構(gòu)成的逐漸變小的環(huán)形間隙中實現(xiàn)減徑和減壁厚變形。

同樣，當(dāng)工作機架運行到前極限位置附近時，利用軋輥301的孔型與管坯303脫離接觸的瞬間，由送進裝置使管坯303向前送進一定的距離，同時，由回轉(zhuǎn)裝置使芯棒302、管坯303和成品管304同時轉(zhuǎn)過另一個角度。當(dāng)工作機架向后返回時，已送進的一段管坯受到再次壓延或均整。

機架往復(fù)運動一次就完成了一個軋制周期，在其前后極限位置之間就形成了一個金屬變形工作錐。下一個周期中，芯棒302、管坯303和成品管304先后以角度數(shù)組中的另外兩個角度值回轉(zhuǎn)，周而復(fù)始，就實現(xiàn)了對管坯的周期式軋制過程。

本實施例提供的一種的冷軋管的軋制方法，由于每次回轉(zhuǎn)送進的過程中依次或隨機地按照預(yù)設(shè)角度數(shù)組中的角度值回轉(zhuǎn)，并循環(huán)該角度數(shù)組中的角度值，即在數(shù)組的一次循環(huán)內(nèi)，每次回轉(zhuǎn)的角度不同，從而管材每次因軋制變形產(chǎn)生的“耳子”被回轉(zhuǎn)到軋輥孔型中的不同位置，使得管材在周期性的軋制過程中將“耳子”消除在軋輥孔型不同的位置，不會造成軋輥孔型上某一固定位置的過度磨損，不僅可延長軋輥孔型的使用壽命，而且改善了管材冷軋時的受力狀況，使生產(chǎn)出的管材尺寸更為均勻，精度也更高。

以上應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明進行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。