[發明專利]一種基于在線稱重的控制熱環軋產品尺寸的方法

無效

• 申請號: 201310412567.5
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103447311A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 江紹成;華林;錢東升;蔣梅修
• 申請（專利權）人: 江紹成;華林;錢東升;蔣梅修
• 主分類號: B21B37/16
• 分類號: B21B37/16;B21B38/00;B21H1/06
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• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及輾環工藝中控制環件產品尺寸的方法，屬金屬塑性加工領域。

背景技術

自19世紀中期英國第一臺輾環機問世以耒，至今已有170多年的歷史了，它是迥轉施壓連續局部塑性變形的鍛造成形工藝，與自由鍛、模鍛成形工藝相比，它需要的設備功率小、振動沖擊小、零件精度高、節能省材、生產成本低，顯示了巨大的技術經濟優勢，廣泛地應用在軸承環、齒輪環、法蘭環、火車車輪、燃氣輪機等各類無縫環件的生產，目前世界各類環件的生產巳達數千萬噸。我國首創的多功能輾環機的出現和三輥橫軋及復合環軋技術的應用，更使輾環技術應用發展到復雜斷面環件的生產。現今輾環工藝在機械、汽車、火車、船泊、石油化工、管道輸送、航空航天和原子能等領域上已得到廣泛地應用。

因輾環工藝是迥轉軋制成形技術，是粗加工工序，需要給后續的精加工工序預留必需且足夠的加工余量。余量留多了，不僅多耗能、多費材，而且增加后續工序的費用；余量留少了則可能加工不出耒而成為廢品。如何控制環件產品尺寸，提高環軋產品的尺寸和形狀精度是輾環行業永久的課題和目標。

熱環軋生產過程中，環件尺寸精度受多種因素的影響，主要有下料重量誤差、燒損量多少(與加熱時間及氧化氛圍等有關)、沖孔連皮的厚薄等，它們直接影響到環軋開始前環坯的重量G，造成重量誤差±ΔG，此外還有環坯的形狀差異及終軋時的溫度不同等因素的影響。一般條件的工廠，批量生產的環坯重量相對誤差±ΔG/G＝±g常達到±5％。在這樣大的重量誤差下，如何保證能軋出內、外園上有較少但足夠的加工余量的環件，是輾環工藝中控制環件尺寸的最重要的問題。目前國內外各類輾環機均是用即時測量環件的外徑是否達到預設的標準環件的外徑作為判據，達到前的瞬間，及時減慢直至仃止施壓進給而進行精整成園，使環件的尺寸和形狀精度達到產品要求。這種只單方面控制外徑的方法，有兩種結果：一是外徑尺寸比較穩定，其加工余量較合適，環坯重量誤差全部反映到內徑尺寸上，造成內徑加工余量發生較大變化，或過多或過少，甚至不夠而報廢；二是因這種與熾熱環件表面接觸式測量的測量裝置，尤其臥式輾環機的隨動檢測系統，結構復雜制造成本高，工作環境惡劣，影響測量精度，以及終軋時環件溫度差異和人為判斷的誤差等，所測外徑也不易保持一致。為了保證環軋的成品率，只有加大預留的加工余量，顯然，耗能費材、成本提高是其必然結果。環件較大的加工余量是環件材料損耗的最大部分，這是環軋行業長期存在的問題。在現今比較先進的計算機控制的輾環機上，采用了環件外徑和壁厚同時動態即時檢測的手段，但壁厚的檢測只用于控制施壓過程，輾環工序結束的信號仍然取決于外徑的實測信息，因此它仍然是單方面控制外徑的方法，而無法根本改變這種現狀。

發明內容

本發明提出了一種基于在線稱重的控制熱環軋產品尺寸的方法：對每個上機前的環坯進行稱重，輸入計算機并與標準環坯的重量進行比對，用兩者重量的相對誤差，相對應地修正環件厚度，即修正控制施壓行程終點的感應同步器的初始設定值，始終使有重量誤差的環件的中徑，保持與標準環件的中徑相一致。這樣，重量誤差就較均勻地分配到環件的外徑和內徑上，即外園和內孔的加工余量同時均勻增加或減少。

具體技術方案如下：現以最常見的矩形斷面的環件為例耒說明，見圖1，設環件外徑為D，內徑為d，高度為H，厚度為T＝(D-d)/2，中徑為D_中＝(D+d)/2。G為環件重量，V為體積，r為材料比重，F為環件的徑向斷面為園環形的橫斷面面積，A為環件的軸向截面為矩形的縱截面面積，A＝T×H。

G＝r×V＝r×H×F材料比重r為常數，在一般僅有徑向環軋的輾環機上，環件高度H由于夾于輾輪槽形之中，誤差處于可控狀態，尤其在徑軸雙向輾環機上，環件的兩端面上因受到一對軸向輾輪的定距軋制，環件的高度H可視為不變。顯然，以上兩類輾環機，對縱截面為矩形的環件，環坯的重量誤差主要只影響環件園環形橫斷面的面積，兩者之間為線性關聯G∝F，

F＝π(D²-d²)/4＝π(D+d)(D-d)/4＝π(D+d)/2×(D-d)/2＝πD_中×T

因此，只要按重量誤差的相應比例去修正并控制環件壁厚T，就能使環件的中徑D_中保持不變，從而較好地控制了環件的內外徑尺寸和加工余量。

依據這一原理，在輾環結束前控制主輾壓輪和芯輥的距離(即主輾輪下壓的終點位置或芯輥進給的終點位置)，就能有效地控制環件壁厚T，在滑塊與床身導軌上或芯輥滑塊與床身上，安裝同步感應器并設定終奌值就可方便實現。