[发明专利]金属变径管轧制用轧机机头轧制直径调节装置及方法

说明书

技术领域

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

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。

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，轧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，轧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

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。

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。

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。

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。

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。

本发明还提供了一种方法步骤简单，实现方便，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：

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D1和小端直径D2；

步骤二、参数计算：首先，所述伺服电机控制器根据公式ΔD＝D1-D2计算得到金属变径管的变径差ΔD，接着，所述伺服电机控制器根据公式计算得到轧机机头变径的间隔长度ΔL，然后，所述伺服电机控制器根据公式计算得到旋转圈数N，其中，所述旋转圈数N为轧机机头每变径一个位置精度s时伺服电机的旋转圈数，P为轧机机头和连接块螺纹连接的螺纹的螺距；