金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属管材成型技术领域，具体涉及一种金属变径管轧制用轧机机头轧 制直径调节装置及方法。
【背景技术】
[0002] 金属变径管材是通过冷加工或热加工使管材两端或管材各个直径点尺寸大小不 同的管，在自行车架、空调管路、驱动半轴、水龙头、钓鱼竿等很多行业产品都有广泛的应 用。目前加工金属变径管材的方法有铸造、模具气压成型、模具液压成型、模轧、旋锻、卷焊 等方法，其中最主要的还是铸造、旋锻和卷焊金属变径管材，但是这些方法对控制高性能， 保证高质量的金属变径管材都有很大的难度，铸造变径管是通过定型的模腔实现管材变 径，但其未进行压力变形，使内部组织晶粒粗大，管材强度低、塑性差；旋锻变径管是通过旋 压机约束锻压成型管材，优点是可以成型各种常规或复杂的变径管材，但其存在管材表面 质量差、材料损耗大、不能旋锻薄壁管材且加工管材的长度受限制；卷焊变径管是卷焊机将 板材或箔材通过焊接成型管材，特点是成型速度快、尺寸调节便利，但由于其有焊缝，使得 管材组织不均匀和不耐腐蚀等。
[0003] 轧管机是金属无缝管材加工中最主要的设备之一，目前有两辊轧机、三辊轧机和 多辊轧机，原理是由两辊或多辊轧辊，在设定的轨迹中通过往复挤压运动，最终使管材发生 塑性变形，乳制的管材表面质量好，尺寸精度高，晶粒细化均匀，可加工尺寸范围广，有着很 好的综合力学性能。因此，如果能在轧管机上设计装置，乳制出直径不同的变径管材，对有 质量要求的变径管加工有着非常重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简 单、设计新颖合理、加工制造方便、使用操作便捷、适用于各种规格和各种变径差的金属无 缝管材轧制的金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金属变径管轧制用轧机机 头轧制直径调节装置，所述轧机机头内部设置有上轧辊、下轧辊、供上轧辊运动的上轨道和 供下轧辊运动的下轨道，所述上轧辊和下轧辊对称设置，所述上轧辊向下倾斜设置，所述下 轧辊向上倾斜设置，所述上轧辊与轧机机头的轴线之间的夹角等于下轧辊与轧机机头的轴 线之间的夹角；其特征在于：所述轧机机头轧制直径调节装置包括能够在轧机机头的轴线 方向上运动以调节上轧辊与轧机机头的轴线之间的夹角以及下轧辊与轧机机头的轴线之 间的夹角的调节块，所述调节块套装在轧机机头内部且位于上轧辊和下轧辊的外围，所述 调节块内部设置有与上轧辊相配合的第一斜面和与下轧辊相配合的第二斜面，所述轧机机 头上螺纹连接有用于带动调节块在轧机机头的轴线方向上运动的连接块，所述调节块与连 接块固定连接，所述轧机机头顶部设置有用于给连接块提供动力的伺服电机和用于控制所 述伺服电机的伺服电机控制器，所述伺服电机的输出轴上固定连接有第一齿轮，所述连接 块上固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮上连接有皮带。
[0006] 上述的金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置，其特征在于：所述调节块 通过螺栓与连接块固定连接。
[0007] 上述的金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置，其特征在于：所述第一齿 轮通过第一销钉与伺服电机的输出轴固定连接，所述第二齿轮通过第二销钉与连接块固定 连接。
[0008] 上述的金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置，其特征在于：所述伺服电 机控制器包括微控制器模块以及与微控制器模块相接的人机交互设备、伺服电机驱动器和 用于与轧机控制系统连接并通信的通信电路模块，所述伺服电机与伺服电机驱动器相接。
[0009] 本发明还提供了一种方法步骤简单，实现方便，乳制出的管材尺寸长、精度高、表 面质量好、力学性能优良、组织结构均匀的轧机机头轧制直径调节方法，其特征在于该方法 包括以下步骤：
[0010] 步骤一、参数设置：在伺服电机控制器上设置金属变径管的参数和伺服电机的位 置精度s，所述金属变径管的参数包括金属变径管的成品长度L、大端直径Dl和小端直径 D2 ；
[0011] 步骤二、参数计算：首先，所述伺服电机控制器根据公式AD = D1-D2计算得到金 属变径管的变径差△〇,接着，所述伺服电机控制器根据公式
【主权项】
1. 一种金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置，所述轧机机头（8)内部设置有 上轧辊（10)、下轧辊（11)、供上轧辊（10)运动的上轨道（14)和供下轧辊（11)运动的下轨 道（15)，所述上轧辊（10)和下轧辊（11)对称设置，所述上轧辊（10)向下倾斜设置，所述 下轧辊（11)向上倾斜设置，所述上轧辊（10)与轧机机头（8)的轴线之间的夹角等于下轧 辊（11)与轧机机头⑶的轴线之间的夹角；其特征在于：所述轧机机头轧制直径调节装置 包括能够在轧机机头（8)的轴线方向上运动以调节上轧辊（10)与轧机机头（8)的轴线之 间的夹角以及下轧辊（11)与轧机机头（8)的轴线之间的夹角的调节块（12)，所述调节块 (12)套装在轧机机头（8)内部且位于上轧辊（10)和下轧辊（11)的外围，所述调节块（12) 内部设置有与上轧辊（10)相配合的第一斜面和与下轧辊（11)相配合的第二斜面，所述轧 机机头（8)上螺纹连接有用于带动调节块（12)在轧机机头（8)的轴线方向上运动的连接 块（7)，所述调节块（12)与连接块（7)固定连接，所述轧机机头（8)顶部设置有用于给连接 块（7)提供动力的伺服电机⑴和用于控制所述伺服电机⑴的伺服电机控制器（2)，所述 伺服电机（1)的输出轴上固定连接有第一齿轮（3)，所述连接块（7)上固定连接有第二齿轮 (5)，所述第一齿轮（3)和第二齿轮（5)上连接有皮带（6)。
2. 按照权利要求1所述的金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置，其特征在 于：所述调节块（12)通过螺栓（13)与连接块（7)固定连接。
3. 按照权利要求1所述的金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置，其特征在 于：所述第一齿轮（3)通过第一销钉（4)与伺服电机（1)的输出轴固定连接，所述第二齿轮 (5)通过第二销钉（9)与连接块（7)固定连接。
4. 按照权利要求1所述的金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置，其特征在 于：所述伺服电机控制器⑵包括微控制器模块（2-1)以及与微控制器模块（2-1)相接的 人机交互设备（2-2)、伺服电机驱动器（2-3)和用于与轧机控制系统连接并通信的通信电 路模块（2-4)，所述伺服电机（1)与伺服电机驱动器（2-3)相接。
5. -种利用如权利要求1所述调节装置对轧机机头轧制直径进行调节的方法，其特征 在于该方法包括以下步骤： 步骤一、参数设置：在伺服电机控制器（2)上设置金属变径管（16)的参数和伺服电机 (1)的位置精度s，所述金属变径管（16)的参数包括金属变径管（16)的成品长度L、大端直 径Dl和小端直径D2 ; 步骤二、参数计算：首先，所述伺服电机控制器（2)根据公式AD = D1-D2计算得到金 属变径管（16)的变径差AD，接着，所述伺服电机控制器⑵根据公式M = 计算得到轧 机机头⑶变径的间隔长度Λ L，然后，所述伺服电机控制器⑵根据公式况=2/?=2 J计算 得到旋转圈数N，其中，所述旋转圈数N为轧机机头（8)每变径一个位置精度s时伺服电机 (1)的旋转圈数，P为轧机机头⑶和连接块（7)螺纹连接的螺纹的螺距； 步骤三、乳机机头（8)轧制直径的调节：当轧机机头（8)从金属变径管（16)的大端到 小端轧制金属变径管（16)时，所述金属变径管（16)每进给一个AL长度，所述伺服电机控 制器⑵控制伺服电机⑴顺时针旋转N圈，伺服电机⑴通过第一齿轮（3)、皮带（6)和 第二齿轮（5)带动连接块（7)顺时针旋转N圈，连接块（7)带动调节块（12)在轧机机头 (8)的轴线方向上顺着金属变径管（16)的进给方向运动，使上轧辊（10)与轧机机头（8) 的轴线之间的夹角以及下轧辊（11)与轧机机头（8)的轴线之间的夹角减小，从而使轧机机 头⑶的轧制直径减小一个位置精度s ;当轧机机头⑶从金属变径管（16)的小端到大端 轧制金属变径管（16)时，所述金属变径管（16)每进给一个AL长度，所述伺服电机控制器 (2)控制伺服电机（1)逆时针旋转N圈，伺服电机（1)通过第一齿轮（3)、皮带（6)和第二 齿轮（5)带动连接块（7)逆时针旋转N圈，连接块（7)带动调节块（12)在轧机机头（8)的 轴线方向上逆着金属变径管（16)的进给方向运动，使上轧辊（10)与轧机机头（8)的轴线 之间的夹角以及下轧辊（11)与轧机机头（8)的轴线之间的夹角增大，从而使轧机机头（8) 的轧制直径增大一个位置精度 S。
【专利摘要】本发明公开了一种金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置及方法，其装置包括套装在轧机机头内部且位于上轧辊和下轧辊的外围的调节块，调节块内部设置有与上轧辊相配合的第一斜面和与下轧辊相配合的第二斜面，轧机机头上螺纹连接有连接块，调节块与连接块固定连接，轧机机头顶部设置有伺服电机和伺服电机控制器，伺服电机的输出轴上固定连接有第一齿轮，连接块上固定连接有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮上连接有皮带；其方法包括步骤：一、参数设置，二、参数计算，三、轧机机头轧制直径的调节。本发明实现方便，适用范围广，用于轧制金属变径管，轧制出的管材尺寸长、精度高、表面质量好、力学性能优良、组织结构均匀。
【IPC分类】B21B19-06
【公开号】CN104525571
【申请号】CN201410809384
【发明人】袁思波, 于振涛, 韩建业, 刘春潮, 皇甫强, 赵利渊
【申请人】西北有色金属研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月20日