專利名稱：一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無縫鋼管穿孔機的生產(chǎn)，尤其涉及對穿孔機頂桿的頂頭在生產(chǎn)過程中受熱膨脹后的處理。
背景技術：
管坯穿孔作為熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的第一道工序，其作用是將實心坯料(即管坯) 穿軋成空心毛管。管坯穿孔后形成的毛管的壁厚、外徑公差等級的大小，對后續(xù)軋管、定徑工序有很大的影響，決定了鋼管成品的合格率。
如圖1與圖2所示，穿孔機穿孔部分主要包括有軋輥2、導板3與頂頭41，軋輥2 為左右兩個，相對于軋制線傾斜布置，導板3為上下兩個，固定不動。穿孔過程中，推坯機將管坯1由入口臺送入穿孔機內(nèi)，管坯1在左右兩個軋輥2摩擦力的牽引下，通過兩個軋輥2、 兩個導板3和一個位于中間隨動的頂桿4的頂頭41形成環(huán)形封閉孔型，最終完成管坯1的穿孔工作。
下面對斜軋穿孔過程中實心管坯變成空心毛管的過程做展開說明開始穿孔時先用推坯機把管坯1送入軋輥2中，此時管坯1被軋輥2卷入，并帶動管坯1 一邊旋轉一邊向前移動，此時管坯1只和軋輥2接觸，不接觸導板3。管坯1被軋輥2卷入后先進入圖1中所示的I區(qū)，由于軋輥2入口處工作表面有錐度，該區(qū)內(nèi)沿穿孔方向逐漸向前移動的管坯1 在直徑上受到壓縮。管坯1繼續(xù)向前移動，與頂頭41相遇后，頂頭41的錐頭插入管坯1前端面的定心孔中，此時管坯1進入圖1中的II區(qū)。這時管坯1在軋輥2和頂頭41的作用下進行減壁，而導板3起著控制橫向變形的作用。管坯1管壁的最終定型是在管坯1與頂頭 41直線段末端相接觸的地方。到頂頭41直線段末端時，由于此時頂頭41直線段末端的母線和軋輥2出口錐母線平行，管壁得到展平的作用。如圖2所示，由于管坯1加工成型的毛管的截面是橢圓形的，而頂頭41截面是圓形的，因此頂頭41和管坯1成型毛管內(nèi)孔存在著間隙。由于間隙，管坯1成型毛管才可能自由的脫離開頂頭41。到管坯1成型毛管內(nèi)壁完全離開頂頭41后，則進入變形區(qū)的圖1中的III區(qū)，即毛管轉圓區(qū)。這時管坯1加工成型的毛管只能和軋輥2接觸。由于軋輥2出口錐面上有錐度，軋輥2之間的距離是逐漸增大的， 在III區(qū)管坯1成型毛管外徑上的壓縮量是逐漸減少的，到毛管離開軋輥2時，軋輥2的壓下量為零，毛管原來的橢圓形外圓周面將變成圓形。
目前穿孔過程中，頂頭41的位置保持不變，保證頂頭41前伸量，使穿管能夠順利進行。然而管坯1 一般被加熱到1200°C左右，整個穿孔過程要持續(xù)約30秒以上，當管坯1 不斷進行穿孔操作時，因為左、右軋輥2，上、下導板3及頂頭41的相對位置固定不變，左右軋輥2、頂頭41在該過程中始終與管坯1接觸，溫度可達到650°C -750°C，頂頭41會在管坯1穿孔過程中受熱膨脹，頂頭41在穿孔過程中的逐漸膨脹導致管坯1穿孔的環(huán)形孔型的內(nèi)徑在該過程中是不斷變大的，而軋輥2由于材質不同膨脹極為有限，管坯1形成的毛管外徑基本保持不變，這將使管坯1成型后的毛管前端與后端的壁厚不一致，出現(xiàn)鋼管前端壁厚公差值偏大，后端壁厚公差值偏小的問題，這給后續(xù)工序增加了困難，也將影響鋼管合格率，降低了工作效率，提升了制作成本。 發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的為提供一種操作簡單、可靠且能夠使得管坯穿孔形成的毛管前后壁厚公差減小的無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下
一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置，包括頂桿與頂桿小車，所述頂桿一端為頂頭，所述頂頭為錐體，所述錐體外緣線為兩頭帶有過渡弧線的直線，所述頂桿另一端安裝在所述頂桿小車上，其特征在于，還包括鎖緊裝置，所述頂桿小車依靠所述鎖緊裝置鎖定位置，在所述頂頭頂壓無縫鋼管的管坯時，所述鎖緊裝置能夠沿所述管坯移動方向移動所述頂桿小車的鎖定位置，使得所述頂桿借助軋制力與所述頂桿小車一起移動。
進一步，所述鎖緊裝置包括
鎖緊座，所述鎖緊座滑動安裝在所述頂桿小車的支架上；
鎖緊塊，所述鎖緊塊包括轉軸、鎖緊臂與操作臂，所述鎖緊塊通過所述轉軸安裝在所述鎖緊座上，所述鎖緊臂頂靠所述頂桿小車上設置的定位塊；
鎖緊缸，所述鎖緊缸樞轉安裝在所述鎖緊座上，所述鎖緊缸的活塞桿樞轉連接所述操作臂；
鎖緊電機，所述鎖緊電機傳動連接有減速機，所述鎖緊電機及減速機均固定安裝在所述頂桿小車的支架上；
調(diào)整缸，所述調(diào)整缸的缸體固定安裝在所述鎖緊座上，所述調(diào)整缸的活塞桿連接所述減速機的輸出軸。
進一步，所述鎖緊裝置還包括電磁比例液壓閥，所述調(diào)整缸通過所述電磁比例液壓閥進行油液控制。
本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明中頂頭可在管坯穿孔過程中沿管坯移動方向進行移動，從而降低管坯穿孔成型區(qū)域內(nèi)頂頭的外徑，以補償頂頭在管坯穿孔過程中受熱膨脹導致的外徑增加值，使得在管坯穿孔成型區(qū)域內(nèi)頂頭的外徑保持穩(wěn)定不變，以保證管坯穿孔成型的毛管內(nèi)徑不變，從而提高管坯成型毛管的質量及穩(wěn)定性，提高管坯穿孔合格率，減少后續(xù)加工，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。


下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明
圖1為管坯穿孔過程示意圖2為圖1中A向剖視示意圖3為本發(fā)明一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置主視結構示意圖4為本發(fā)明一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置俯視結構示意圖5為圖3中B向局部放大示意圖6為圖3中C向局部放大示意圖7本發(fā)明一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置中調(diào)整缸結構示意圖8為本發(fā)明一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置中頂桿結構示意圖。
具體實施方式
體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
如圖1與圖2所示，管坯1穿孔過程包括管坯1、左右兩個相對于軋制線傾斜布置的軋輥2、上下兩個固定不動的導板3及一個位于中間隨動的頂桿4的頂頭41。關于管坯 1、軋輥2及導板3動作過程在背景技術部分已作詳細論述，在此不再贅述。
如圖3與圖4所示，本發(fā)明包括頂桿4、頂桿小車5與鎖緊裝置6。其中，頂桿4用于與軋輥2及導板3 —起對管坯1進行穿孔成型；頂桿小車5用于安裝及移動頂桿4 ；鎖緊裝置6用于管坯1穿孔過程中鎖定頂桿小車5位置。
如圖8所示，頂桿4前端為頂頭41，后端通過凹槽42卡接固定安裝在頂桿小車5 上。頂頭41為一錐體，桿體43為圓柱體，頂頭41最大外徑尺寸大于頂桿4桿體43。頂頭 41錐體截面邊線主體為直線，在該錐體的頭部為圓弧過渡的錐頭，該錐體底部也圓弧過渡到頂桿4的桿體43。頂頭41的錐體邊線與軋輥2出口錐母線平行，以保證管坯1穿孔定型。
如圖5所示，本發(fā)明中，頂桿小車5 —端安裝有頂桿4，另一端與鋼絲繩51連接，鋼絲繩51纏繞于卷筒57上。小車電機52通過小車減速機56帶動卷筒57旋轉，在鋼絲繩51 牽引下，頂桿小車5可沿軌道53前后移動，以調(diào)整頂桿4位置，該小車電機52及軌道53固定安裝在頂桿小車支架55上。在頂桿4位置確定后需要對管坯1進行穿孔時，通過鎖緊裝置6頂住頂桿小車5上的定位塊M，使得頂桿小車5無法在管坯1穿孔過程中后退，從而在管坯1穿孔過程中配合管坯1前進的力量鎖定頂桿小車5位置。本發(fā)明中，鎖緊裝置6在管坯1穿孔過程中可緩慢后退，從而通過頂桿小車5使得頂桿4在管坯1前進力量的推動下緩慢后退，以保持管坯1穿孔成型區(qū)域內(nèi)頂頭41的外徑保持穩(wěn)定不變。
如圖6所示，本發(fā)明中，鎖緊裝置6包括鎖緊塊61、鎖緊缸62、鎖緊座63、鎖緊電機 64、鎖緊減速機66、調(diào)整缸65及電磁比例液壓閥臺7。其中，鎖緊塊61用于在管坯1穿孔過程中鎖定頂桿小車5 ；鎖緊缸62用于轉動并鎖定鎖緊塊61 ；鎖緊座63用于支承、移動鎖緊塊61和鎖緊缸62 ；鎖緊電機64用于通過鎖緊減速機66帶動鎖緊座63動作；調(diào)整缸65 用于在管坯1穿孔過程中調(diào)整鎖緊座63、鎖緊塊61及頂桿小車5的位置。
鎖緊塊61包括轉軸613、鎖緊臂611與操作臂612，鎖緊臂611與操作臂612呈L 型，該L型的拐角處為轉孔，在該轉孔中穿入轉軸613，該轉軸613還穿過鎖緊座63上的安裝孔，從而使得鎖緊塊61樞轉地安裝在鎖緊座63上。操作臂612另一端通過樞轉軸614 與鎖緊缸62的活塞桿621樞轉連接，鎖緊缸62可通過活塞桿621帶動操作臂612繞轉軸 613轉動，從而使得鎖緊臂611轉動，鎖緊臂611轉動到位時可頂靠在頂桿小車5的定位塊 54上，限制頂桿小車5向后移動。
鎖緊缸62的缸體622樞轉地安裝在鎖緊座63上。鎖緊缸62的活塞桿621樞轉連接操作臂612，鎖緊缸62可通過油液控制活塞桿621前后移動，從而帶動操作臂612進行轉動，實現(xiàn)頂桿小車的鎖緊、松開。
鎖緊座63安裝在頂桿小車支架55的滑槽56內(nèi)，可沿滑槽56滑動。鎖緊座63上通過轉軸613樞轉地安裝鎖緊塊61，鎖緊座63還通過調(diào)整缸65與鎖緊電機64的減速機 66相連。通過鎖緊座63可調(diào)整鎖緊塊61位置，鎖緊座63在滑槽56內(nèi)的位置通過鎖緊電機64及其鎖緊減速機66實現(xiàn)。
鎖緊電機64固定安裝在頂桿小車支架55上，鎖緊電機64的輸出軸傳動連接鎖緊減速機66。鎖緊減速機66的輸出軸661可在鎖緊電機64及鎖緊減速機66旋轉時伸縮，從而帶動鎖緊座63在滑槽56內(nèi)滑動。在鎖緊電機64及其鎖緊減速機66停止轉動時，減速機輸出軸661不動，鎖緊座63位置只能通過調(diào)整缸65進行微調(diào)。
如圖7所示，調(diào)整缸65固定安裝在鎖緊座63上，位于減速機66與鎖緊座63之間。調(diào)整缸65的缸體651由缸套652、缸底653與缸口 6M組成，缸套652焊接在缸底653 上。缸套652與缸口肪4通過螺栓固定連接，且相互密封。缸體651內(nèi)安裝有活塞655，活塞655上安裝有法蘭軸656。法蘭軸656端部的法蘭657與減速機66的輸出軸664端部的法蘭通過螺栓螺母固定連接在一起。調(diào)整缸65的缸底653與鎖緊座63之間也通過螺栓螺母固定連接在一起。
缸體651上開設有進油口 658與出油口 659，進油口 658與出油口 659可根據(jù)頂桿運動方向需要對換。通過油路控制，可實現(xiàn)缸體651與活塞655之間相對運動，從而推動鎖緊座63相對減速機66相對移動，鎖緊座63依次帶動鎖緊塊61、頂桿小車5、頂桿4、頂頭41移動。調(diào)整缸65的油路通過電磁比例液壓閥臺7中的電磁比例液壓閥進行控制，以可靠地調(diào)整頂頭41移動速度。
頂頭41的移動速度應在每秒0. 0015-0. 002米之間，其中，速度在0. 0017-0. 0018之間為最佳。為方便控制，頂頭41的速度可采用勻速，如果要進一步提高無縫鋼管管壁的生產(chǎn)質量，可根據(jù)頂頭41受熱膨脹變化情況控制速度變化。
當管坯1的型號規(guī)格做出調(diào)整時，啟動鎖緊電機64，帶動鎖緊減速機66，通過輸出軸661的伸縮帶動鎖緊座63在滑槽56內(nèi)移動，待鎖緊座63位置確定后，關閉鎖緊電機64。 對同一批次相同規(guī)格管坯1進行穿孔時，臂鎖裝置6的大致位置不變，靠調(diào)整缸65進行鎖緊臂611的位置微調(diào)。當管坯1規(guī)格不變的穿孔過程時，將頂桿4安裝在頂桿小車5上，頂桿小車5將在小車支架55上往復多次運動。
每次工作過程如下啟動小車電機52，小車電機52通過小車減速機56帶動卷筒 57旋轉，再通過纏繞在卷筒57上的鋼絲繩51拉動小車5前進，在小車電機52編碼器的配合下，小車5走到相應位置，小車電機52停轉；此時，鎖緊缸62動作，通過活塞桿621拉動操作臂612繞轉軸613轉動，從而使得鎖緊臂611轉動，鎖緊臂611旋轉到位。啟動軋輥2， 并使用推坯機將管坯1推入軋輥2內(nèi)，軋輥2帶動管坯1前進。待頂桿4的頂頭41頂壓管坯1后，頂頭41同時受熱升溫并膨脹，此時調(diào)整缸65動作，在電磁比例液壓閥7的控制下， 進油口 658進油，出油口 659出油，缸體651緩慢向法蘭657方向移動，從而帶動鎖緊座63 及安裝在鎖緊座63上的鎖緊塊61緩慢后移。鎖緊塊61上鎖緊臂611在后移時降低對定位塊M的鎖緊力，而此時由于管坯1通過頂頭41、頂桿4及頂桿小車5傳遞了軋輥2的軋制力，因此定位塊M隨鎖緊臂611同步移動，以保持與鎖緊臂611之間的鎖緊狀態(tài)，平衡軋制力。頂桿小車5、頂桿4及頂桿4上的頂頭41在軋制力推動下后移，從而使得頂頭41在管坯1穿孔區(qū)域內(nèi)后移，而管坯1穿孔成型的位置不變，則頂頭41在管坯1穿孔成型的位置后移。由于頂頭41為錐體，頂頭41后移必然導致在管坯1穿孔成型的位置的外徑減小，而在軋制過程中頂頭41受熱膨脹，外徑變大，根據(jù)設定的頂頭41后移速度，可使得頂頭41 由于后移導致在管坯1穿孔成型的位置的外徑減小與頂頭41由于受熱膨脹的外徑增加相互抵消，從而使得頂頭41在管坯1穿孔成型的位置的外徑不變，保證了管坯1的穿孔質量。本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明中頂頭41可在管坯1穿孔過程中沿管坯1移動方向進行移動，從而降低管坯1穿孔成型區(qū)域內(nèi)頂頭41的外徑，以補償頂頭41在管坯1穿孔過程中受熱膨脹導致的外徑增加值，使得在管坯1穿孔成型區(qū)域內(nèi)頂頭41的外徑保持穩(wěn)定不變，以保證管坯1穿孔成型的毛管內(nèi)徑不變，從而提高管坯1成型毛管的質量及穩(wěn)定性， 提高管坯1穿孔合格率，減少后續(xù)加工，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的技術方案已由優(yōu)選實施例揭示如上。本領域技術人員應當意識到在不脫離本發(fā)明所附的權利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的權利要求的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置，包括頂桿與頂桿小車，所述頂桿一端為頂頭，所述頂頭為錐體，所述錐體外緣線為兩頭帶有過渡弧線的直線，所述頂桿另一端安裝在所述頂桿小車上，其特征在于，還包括鎖緊裝置，所述頂桿小車依靠所述鎖緊裝置鎖定位置，在所述頂頭頂壓無縫鋼管的管坯時，所述鎖緊裝置能夠沿所述管坯移動方向移動所述頂桿小車的鎖定位置，使得所述頂桿借助軋制力與所述頂桿小車一起移動。
2.如權利要求1所述的無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置，其特征在于，所述鎖緊裝置包括鎖緊座，所述鎖緊座滑動安裝在所述頂桿小車的支架上；鎖緊塊，所述鎖緊塊包括轉軸、鎖緊臂與操作臂，所述鎖緊塊通過所述轉軸安裝在所述鎖緊座上，所述鎖緊臂頂靠所述頂桿小車上設置的定位塊；鎖緊缸，所述鎖緊缸樞轉安裝在所述鎖緊座上，所述鎖緊缸的活塞桿樞轉連接所述操作臂；鎖緊電機，所述鎖緊電機傳動連接有減速機，所述鎖緊電機及減速機均固定安裝在所述頂桿小車的支架上；調(diào)整缸，所述調(diào)整缸的缸體固定安裝在所述鎖緊座上，所述調(diào)整缸的活塞桿連接所述減速機的輸出軸。
3.如權利要求2所述的無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置，其特征在于，所述鎖緊裝置還包括電磁比例液壓閥，所述調(diào)整缸通過所述電磁比例液壓閥進行油液控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無縫鋼管穿孔機頂頭位置在線調(diào)整裝置，包括頂桿與頂桿小車，頂桿一端為頂頭，頂頭為錐體，錐體外緣線為兩頭帶有過渡弧線的直線，頂桿另一端安裝在頂桿小車上，其特征在于，還包括鎖緊裝置，頂桿小車依靠鎖緊裝置鎖定位置，在頂頭頂壓無縫鋼管的管坯時，鎖緊裝置能夠沿管坯移動方向移動頂桿小車的鎖定位置，使得頂桿借助軋制力與頂桿小車一起移動。本發(fā)明中頂頭可在管坯穿孔過程中沿管坯移動方向進行移動，從而降低管坯穿孔成型區(qū)域內(nèi)頂頭的外徑，以補償頂頭在管坯穿孔過程中受熱膨脹導致的外徑增加值，使得在管坯穿孔成型區(qū)域內(nèi)頂頭的外徑保持穩(wěn)定不變，以保證管坯穿孔成型的毛管內(nèi)徑不變。
文檔編號B21B19/04GK102513359SQ20111044083
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權日2011年12月23日
發(fā)明者臧樹林 申請人:太原重工股份有限公司