專利名稱：帶張力長鋼管旋壓加工方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長旋壓鋼管加工方法及其裝置，特別是涉及一種大口徑薄壁長鋼
管的帶張力長鋼管旋壓加工方法及其裝置，屬于金屬管材的壓力加工技術(shù)。
背景技術(shù)：
眾所周知，大口徑薄壁鋼管的加工方法有冷拉、冷軋和旋壓三種主要方法。冷拔方 法可以生產(chǎn)超過10米以上的管材，但壁厚均勻性、園度和直線度等位形公差控制困難。冷 軋可以加工難成型的金屬，并且精度較高，但效率低，鋼管孔徑不宜過大，目前在200mm左 右。旋壓加工方法適合大口徑，位形公差要求嚴(yán)格的鋼管產(chǎn)品，但鋼管長度被受到限制，一 般不超過4米。 旋壓鋼管長度受到限制的主要原因，是因為目前所使用的旋壓設(shè)備采用鋼管毛坯 在內(nèi)部芯模的帶動下旋轉(zhuǎn)，在鋼管毛坯外部沿鋼管周向排列兩個或三個滾輪。依靠滾輪和 芯模之間的碾壓運動，將毛坯鋼管碾薄到規(guī)定的尺寸。這樣的加工方法限制了鋼管加工的 長度，同時存在余壓浪費材料等一系列弊端。 近幾年關(guān)于旋壓加工方法的專利文獻(xiàn)不少，但涉及鋼管加工的不多，比較有代表 性的專利有兩項，其中公開號為CN2614812的實用新型專利給出的《自動旋壓拉伸機(jī)》，主 要針對小零件的旋壓拉伸工藝，包括底座、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和升降系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)同軸連結(jié)旋轉(zhuǎn)主 軸和旋壓心模，升降系統(tǒng)包括液壓升降缸、升降板、旋壓輪伸縮缸、中心壓料頂缸以及旋壓 凹模，升降缸和頂缸的一端均與底座固定，升降缸的活塞桿端與升降板固定，頂缸的活塞桿 端與旋壓凹模固定；升降板上固定有旋壓刀座，旋壓輪伸縮缸固定在旋壓刀座上，伸縮缸的 伸縮端為滑桿，該滑桿的前端裝有旋壓刀輥。專利申請?zhí)枮?00720033382. 3的實用新型專 利給出的《鋼管旋壓復(fù)合技術(shù)》，主要針對兩種以上金屬材料的復(fù)合加工技術(shù)。以上兩項專 利雖然涉及到管狀金屬零件的加工，但都是針對特定產(chǎn)品，并且其加工方法及其裝置特點 和本申請專利的技術(shù)特征完全不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有旋壓技術(shù)存在的上述不足，即解決目前的長度超過 IO米以上的大口徑鋼管旋壓加工問題，給出了一種大口徑長鋼管旋壓冷加工的帶張力長鋼 管旋壓加工方法及其裝置。該加工方法及其裝置克服傳統(tǒng)旋輪旋壓設(shè)備或裝置必須使鋼管 旋轉(zhuǎn)才可以進(jìn)行旋壓加工的工作模式及其機(jī)械結(jié)構(gòu)，改變?yōu)殇摴懿粍佣喯到y(tǒng)做圓周運 動，同時在張力牽引的作用下，可以根據(jù)產(chǎn)品要求加工更長的鋼管旋壓直徑300 500mm、 長度4 12M或12M以上、壁厚3 6mm的合金鋼或碳鋼鋼管，同時對鋁、不銹綱、銅等金屬 材料也可以應(yīng)用。 本發(fā)明給出的技術(shù)解決方案是這種帶張力長鋼管旋壓加工方法，包括欲碾薄加 工鋼管以及鋼管內(nèi)部設(shè)置的芯模，其特點是依靠旋輪碾壓鋼管表面并使鋼管壁變薄，其中 所述的旋輪在機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動下圍繞鋼管做同心繞行，欲碾薄加工鋼管以及鋼管內(nèi)部設(shè)置的芯模并不旋轉(zhuǎn)，在旋輪圍繞欲碾薄加工鋼管繞行的同時，一個牽引張力通過液壓油缸被施 加在欲碾薄加工鋼管的一端，在這個牽引張力的作用下，欲碾薄加工鋼管在不斷的通過小 于原來鋼管壁厚的旋輪和芯模之間縫隙的同時又不斷的被旋轉(zhuǎn)的旋輪碾薄，從而完成鋼管 的冷加工過程。 本發(fā)明給出的這種帶張力長鋼管旋壓加工裝置包括有被加工的鋼管及設(shè)置在鋼 管內(nèi)部的內(nèi)芯模，其特點是由三個同一軸線上安裝的機(jī)架組成，其中尾機(jī)架提供固定芯模 力、中機(jī)架提供旋轉(zhuǎn)力和機(jī)頭架提供牽引張力，該帶張力長鋼管旋壓加工裝置中還包括有 外旋轉(zhuǎn)架、旋輪、牽引夾頭，其中 所述的旋輪安裝在外旋轉(zhuǎn)架上，外旋轉(zhuǎn)架安裝在設(shè)備的中機(jī)架上并依靠軸承和中 心架連接； 所述的外旋輪架依靠動力在中機(jī)架內(nèi)和旋輪一起在動力驅(qū)動下沿中機(jī)架軸線旋 轉(zhuǎn)； 所述的外旋輪架為中空結(jié)構(gòu)，其中心和欲碾薄加工鋼管的圓心等高，并被鋼管穿 過； 所述的位于欲碾薄加工鋼管內(nèi)部的芯模，由一拉桿固定于設(shè)備的尾機(jī)架上并且不 能旋轉(zhuǎn)，欲碾薄加工鋼管套在該芯模上，并沿芯模軸線在外力作用下和芯模做相對滑動；
所述的鋼管的前端和牽引夾頭連接，該牽引夾頭與固定在設(shè)備的機(jī)頭架上的牽引 油缸相連接，在牽引油缸的拉力作用下，鋼管通過芯模和旋轉(zhuǎn)旋輪留有的縫隙移動并不斷 的被旋轉(zhuǎn)的旋輪碾薄，達(dá)到被壓延加工的目的。 為更好的完成本發(fā)明的目的，所述的外旋輪架上呈120°分布安裝有直徑相同的 3個旋輪，這3個旋輪不但可以隨著旋輪架圍繞中心架軸線旋轉(zhuǎn)，還可以沿自身的軸線轉(zhuǎn) 動。 為更好的完成本發(fā)明的目的，所述的中機(jī)架與機(jī)頭架之間設(shè)有供碾薄加工后的鋼 管滑行的滑動軌道。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為改變傳統(tǒng)輪式旋壓設(shè)備被加工鋼管必須 旋轉(zhuǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而改變?yōu)殇摴懿粍?，旋輪系統(tǒng)做圓周運動。原來的傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)限制了被 加工鋼管的長度。被加工鋼管不是隨芯模一起運動，而是在芯模上沿軸線相對滑動，因此只 需要短芯模即可，也為加工長旋壓鋼管創(chuàng)造了條件。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、效果 顯著和便于安裝在現(xiàn)有拉拔機(jī)上的特點，不僅可以旋壓長鋼管，而且還可以冷拉鋼管，一機(jī) 多用。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的工作原理圖；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的中心架上旋輪、外旋輪架分布示意圖。 圖中標(biāo)號l.拉桿，2.鋼管，3.芯模，4.外旋輪架，5.中機(jī)架，6.旋輪，7.軸承， 8.傳動齒輪，9.動力(電動機(jī)或液壓馬達(dá)等)，IO.牽引夾頭，ll.機(jī)頭架，12.牽引油缸， 13.運動軌道，14.尾機(jī)架，15.鋼管運動方向。
具體實施例方式
如圖1 圖3所示，這種帶張力長鋼管旋壓加工裝置由三個同一軸線上安裝的機(jī) 架組成，其中尾機(jī)架14提供固定芯模力、中機(jī)架5提供旋轉(zhuǎn)力、機(jī)頭架ll提供牽引張力， 還包括有被加工的鋼管2及設(shè)置在鋼管2內(nèi)部的芯模3、外旋轉(zhuǎn)架4、旋輪6、牽引夾頭10， 其中外旋轉(zhuǎn)架4安裝在設(shè)備的中機(jī)架5上并依靠軸承7和中心架5連接，外旋輪架4上呈 120°分布安裝有直徑相同的3個旋輪6，這3個旋輪6不但可以隨著外旋輪架4圍繞中機(jī) 架5軸線旋轉(zhuǎn)，還可以沿自身的軸線轉(zhuǎn)動，外旋輪架4在中機(jī)架5內(nèi)和旋輪6 —起在動力驅(qū) 動下沿中機(jī)架5軸線旋轉(zhuǎn)，所述的位于欲碾薄加工的鋼管2內(nèi)部的芯模3，由一拉桿1固定 于設(shè)備的尾機(jī)架14上，并且不能旋轉(zhuǎn)，欲碾薄加工的鋼管2套在該芯模3上，并沿芯模3軸 線在外力作用下和芯模3做相對滑動； 所述的鋼管2的前端和一個牽引夾頭IO連接，該牽引夾頭10與連接在設(shè)備的機(jī) 頭架11上的牽引油缸12相連接，在牽引油缸12的拉力作用下，鋼管2通過芯模3和旋轉(zhuǎn) 的旋輪6留有的空隙移動，并不斷的被旋轉(zhuǎn)的旋輪6碾薄，達(dá)到被壓延加工的目的。
本發(fā)明的工作原理如下 當(dāng)鋼管2前端被送入中機(jī)架5內(nèi)的芯模3和旋輪6之間以后(鋼管端口已經(jīng)預(yù)先 車加工，以適應(yīng)間隙要求)，在鋼管2的前端有一個張力拖動鋼管2向機(jī)頭架11方向運動。 同時，動力9通過傳動軸帶動傳動齒輪8旋轉(zhuǎn)。齒輪8是被固定在外旋輪架4上的，外旋輪 架4不但可以通過軸承7圍繞鋼管2旋轉(zhuǎn)，也可以使旋輪6在外旋輪架4上自己旋轉(zhuǎn)。在 這個復(fù)合旋轉(zhuǎn)過程中，旋輪6 (本裝置為3個120度分布)緊貼鋼管2的外壁，并在外壁和 芯模3之間對鋼管2的管壁施加壓力，通過不斷的旋轉(zhuǎn)，鋼管2被張力牽引向機(jī)頭架11方 向運動，使得鋼管2的壁厚減薄，達(dá)到加工的要求。 本發(fā)明的整個設(shè)備是由三個立式機(jī)架、拉桿1、滑動軌道13以及牽引夾頭10組成， 見圖2。在圖2中，連接芯模3的拉桿1被固定在尾機(jī)架14上，在整個鋼管2旋壓加工過程 中，芯模3和拉桿1被限制不動。鋼管2在張力牽引夾頭10的牽引下，沿著設(shè)置在中機(jī)架 5與機(jī)頭架11之間的滑動軌道13向機(jī)頭架11方向移動。張力牽引夾頭10的牽引張力來 自于連接在機(jī)頭架11上的牽引油缸12，本發(fā)明的液壓系統(tǒng)為油缸提供動力。
在以上機(jī)械結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)動作下，鋼管2被從中機(jī)架5面向尾機(jī)架14 一端送入，由 中機(jī)架5面向機(jī)頭架11 一端拉出，完成碾薄加工過程。 旋輪2呈120°沿圓周方向分布外旋輪架4上，鋼管2從外旋輪架4中心穿過。外 旋輪架4依靠軸承7和中機(jī)架5連接并保持自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)外旋輪架4旋轉(zhuǎn)時，由于旋輪6 與鋼管2的外壁緊密接觸，因此外旋輪架4驅(qū)動旋輪6繞旋輪6自身的軸線旋轉(zhuǎn)，并碾壓鋼 管2外壁，完成加工過程，達(dá)到本發(fā)明所主張的大口徑、長鋼管帶張力加工的發(fā)明目的。
權(quán)利要求
一種帶張力長鋼管旋壓加工方法，包括碾薄加工鋼管以及鋼管內(nèi)部設(shè)置芯模，其特征在于依靠旋輪碾壓鋼管表面并使鋼管壁變薄，其中所述的旋輪在機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動下圍繞鋼管做同心繞行，欲碾薄加工鋼管以及鋼管內(nèi)部設(shè)置的芯模并不旋轉(zhuǎn)，在旋輪圍繞欲碾薄加工鋼管繞行的同時，一個牽引張力通過液壓油缸被施加在欲碾薄加工鋼管的一端，在這個牽引張力的作用下，欲碾薄加工鋼管在不斷的通過小于原來鋼管壁厚的旋輪和芯模之間縫隙的同時又不斷的被旋轉(zhuǎn)的旋輪碾薄，從而完成鋼管的冷加工過程。
2. —種帶張力長鋼管旋壓加工裝置，包括有被加工的鋼管及設(shè)置在鋼管內(nèi)部的芯模， 其特征在于由三個同一軸線上安裝的機(jī)架組成，其中尾機(jī)架提供固定芯模力、中機(jī)架提供 旋轉(zhuǎn)力和機(jī)頭架提供牽引張力，該帶張力長鋼管旋壓加工裝置中還包括有外旋轉(zhuǎn)架、旋輪、 牽引夾頭，其中所述的旋輪安裝在外旋轉(zhuǎn)架上，外旋轉(zhuǎn)架安裝在設(shè)備的中機(jī)架上并依靠軸承和中心架 連接；所述的外旋輪架依靠動力在中機(jī)架內(nèi)和旋輪一起在動力驅(qū)動下沿中機(jī)架軸線旋轉(zhuǎn)； 所述的外旋輪架為中空結(jié)構(gòu)，其中心和欲碾薄加工鋼管的圓心等高，并被鋼管穿過； 所述的位于欲碾薄加工鋼管內(nèi)部的芯模，由一拉桿固定于設(shè)備的尾機(jī)架上并且不能旋轉(zhuǎn)，欲碾薄加工鋼管套在該芯模上，并沿芯模軸線在外力作用下和芯模做相對滑動；所述的鋼管的前端和牽引夾頭連接，該牽引夾頭與固定在設(shè)備的機(jī)頭架上的牽引油缸相連接，在牽引油缸的拉力作用下，鋼管通過芯模和旋轉(zhuǎn)旋輪留有的縫隙移動并不斷的被旋轉(zhuǎn)的旋輪碾薄。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶張力長鋼管旋壓加工裝置，其特征在于所述的外旋輪架上 呈120°分布安裝有直徑相同的3個旋輪，這3個旋輪不但可以隨著旋輪架圍繞中機(jī)架軸線 旋轉(zhuǎn)，還可以沿自身的軸線轉(zhuǎn)動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶張力長鋼管旋壓加工裝置，其特征在于所述的中機(jī)架與機(jī) 頭架之間設(shè)有供碾薄加工后的鋼管滑行的滑動軌道。
全文摘要
一種大張力長鋼管旋壓加工方法及其裝置，包括鋼管及鋼管內(nèi)的芯模，其特點是依靠旋輪碾壓鋼管表面并使鋼管壁變薄，其中旋輪圍繞鋼管做同心繞行，鋼管以及鋼管內(nèi)的芯模不旋轉(zhuǎn)，在旋輪圍繞鋼管繞行的同時，牽引張力施加在鋼管的一端，使鋼管在不斷的通過旋輪和芯模之間縫隙的同時又不斷的被旋轉(zhuǎn)的旋輪碾薄，從而完成鋼管的冷加工過程。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)旋輪旋壓裝置必須使鋼管旋轉(zhuǎn)才可以進(jìn)行旋壓加工的工作模式及其機(jī)械結(jié)構(gòu)，改為鋼管不動而旋輪做圓周運動，同時在張力牽引的作用下可以根據(jù)產(chǎn)品要求加工更長的鋼管，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、效果顯著和便于安裝在現(xiàn)有拉拔機(jī)上的特點，不僅可以旋壓長鋼管，而且還可以冷拉鋼管。
文檔編號B21D22/14GK101767136SQ20081023033
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者江曉東 申請人:江曉東