問題提出

我公司的LG60軋機，是一種往復(fù)式軋管機。采用環(huán)形孔型，軋輥直徑為270mm，其機架行程為600mm，工作段長度為480mm，工作方式為后死點送進，前死點回轉(zhuǎn)，軋機回轉(zhuǎn)和送進的動作各采用一個交流伺服電機來完成，回轉(zhuǎn)和送進的信號相隔180°，送進段和回轉(zhuǎn)段的長度均為46mm。用該軋機軋制TA2鈦管材時，管材表面出現(xiàn)魚鱗狀的痕跡(見圖1、圖2)，導(dǎo)致管材的表面粗糙度急劇升高，必須增加一道修磨工序才能將痕跡消除，導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，同時也降低了成品率。給后續(xù)的管材軋制帶來了問題，必須在軋制時消除該缺陷。

圖1軋制時出現(xiàn)魚鱗狀缺陷的管材(酸洗后)

圖2軋制時出現(xiàn)魚鱗狀缺陷的管材
問題分析
導(dǎo)致這種問題的出現(xiàn)，可能有設(shè)備、工模具等方面的原因，需逐一予以分析。

設(shè)備方面
從該軋機的行程及回轉(zhuǎn)送進段長度來看，對比公司內(nèi)的同型號軋機，該機的行程偏短，國產(chǎn)同型號軋機的行程為925mm，比該軋機長325mm。該軋機的行程與國產(chǎn)的LG30．H軋機比較類似，可以說該軋機設(shè)計行程偏短。軋機的行程短造成在軋制同樣工藝的管材時，管材的變形比較劇烈，導(dǎo)致軋機的軋輥、機架發(fā)生彈性變形比較大，而軋機行程短會造成精整段也短，這樣彈性變形太大在精整段結(jié)束時不會完全釋放。彈性變形的出現(xiàn)為管材表面問題的一個主要原因。在軋制過程中可以發(fā)現(xiàn)，軋輥的間隙在過了精整段后有一個較大的回彈。察看孔型的安裝，要求位置正確，安裝的垂直度、水平度、位置度都較好，軋輥齒輪選得合適，軋輥齒輪和齒條之間的間隙在設(shè)計要求范圍內(nèi)。在軋機的運轉(zhuǎn)過程中，沒有發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，潤滑及軋機的動作符合設(shè)計要求，說明設(shè)備調(diào)整沒有出現(xiàn)問題。
工藝方面
該規(guī)格管材軋制工藝為Φ45mm×6mm-Φ35mm×2．5 mm，在其它軋機上均可以順利軋制，使用的管材坯料規(guī)格、批號均相同，說明該軋制工藝沒有問題。
模具方面
察看管材的變形錐體，發(fā)現(xiàn)變形錐體部分在定徑段末段出現(xiàn)了魚鱗狀缺陷，而在錐體的其余部分，管材表面較為光滑，說明問題出現(xiàn)在定徑段末段。接著察看軋輥，發(fā)現(xiàn)在定徑段末段出口處與回轉(zhuǎn)段交界處，孔型曲線的脊部出現(xiàn)較嚴(yán)重的摩擦痕，而孔型的開口處卻沒有。在孔型的其余部位均未發(fā)現(xiàn)摩擦痕跡，進一步說明問題出現(xiàn)在軋輥上，而且是這個部位。
      進一步檢查孔型定徑段末段出口處，發(fā)現(xiàn)在定徑段的出口處，孔型曲線有一個突然的變化，在2mm的長度內(nèi)，孔型直徑就從35mm變?yōu)?5mm，而45mm就是回轉(zhuǎn)段的曲線直徑。由此認(rèn)為問題的原因：在管材軋制的過程中，管材始終與孔型脊部呈一個馬鞍形的面接觸。這時因為孔型在設(shè)計時從管材的入口處到定徑段結(jié)束時，一直是光滑連接的。而在定徑段末段出口處與回轉(zhuǎn)段交界處，由于出現(xiàn)一個曲線的突然變化，孔型在轉(zhuǎn)到這一點時，突然從面接觸變成線接觸；從剛才的設(shè)備方面分析來看，由于軋機在此處有較大的彈性回復(fù)存在，管材承受的壓強驟然變大，這時管材被彈性壓扁，同時軋輥仍然在轉(zhuǎn)動，與管材相接觸的線接觸區(qū)在軋輥的摩擦下向后運動，而軋機的送料小車卻將料擋住，造成軋輥在管材表面摩擦，從而形成魚鱗狀摩擦痕。在孔型的側(cè)壁由于開口的存在，孔型沒有與管材相接觸，所以沒有形成摩擦。仔細(xì)觀察缺陷確實為縱向摩擦條紋。這就進一步驗證了分析過程的正確性。

解決方案
從以上分析來看，問題主要出現(xiàn)在設(shè)備和模具上，可是設(shè)備的行程現(xiàn)在是不可調(diào)的，現(xiàn)在只能在模具上考慮做一改進，設(shè)備局部調(diào)整給以配合。經(jīng)過分析設(shè)備考慮了以下兩個方案：
1)設(shè)備不作任何改動。既然在定徑段末段出口處與回轉(zhuǎn)段交界處，由于出現(xiàn)一個曲線的突然變化而導(dǎo)致摩擦痕的出現(xiàn)，就從定徑段末段出口處開始，首先將孔型定徑段末段出口處直徑拋大為45mm，然后向孔型的定徑段延伸，拋出一個孔型脊部逐漸變大的區(qū)段，這一區(qū)段必須與定徑段相切，而且必須尺寸精確、對稱，否則還會出現(xiàn)摩擦痕。而且這樣做會導(dǎo)致本來很短的定徑段(90mm)更加變短。
2)管材出現(xiàn)摩擦痕的原因是由于與管材相接觸的區(qū)域由馬鞍形的面接觸變成線接觸而出現(xiàn)的，就讓孔型在前死點的時候始終保持與管材面接觸，但是軋機的運動方式為前死點回轉(zhuǎn)，保持面接觸必然會影響軋機的回轉(zhuǎn)。所以必須將軋機回轉(zhuǎn)電機的回轉(zhuǎn)信號與軋機送進電機的送進信號同時引到后死點，讓回轉(zhuǎn)和送進的動作在后死點同時進行，軋機在前死點不作任何動作。由于回轉(zhuǎn)和送進的信號是由與軋機曲柄齒輪相連接的磁性接近開關(guān)所給的，兩者相隔180° 。所以只要將兩個磁性開關(guān)的夾角變?yōu)?° ，并在軋機PLC中給以重新設(shè)定就可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)和送進的動作在后死點同時進行。分析以上兩種方案，第一種方案對人工要求比較高，在沒有相關(guān)加工設(shè)備的情況下，達到規(guī)定的要求是不可能的，如果按照第1種方案實施，雖然拋大孔型，但是達不到精度要求，仍然會出現(xiàn)缺陷的情況，工作很有可能失敗。而第2種方案，只需要對軋輥的安裝位置加以調(diào)整，另外將兩個開關(guān)的位置和PLC作調(diào)整，對軋輥的現(xiàn)有狀況不作改動，以現(xiàn)有能力來講是可以達到的，成功的可能性很大，綜合以上分析，決定采取第2種方案。

具體實施
1)以前軋輥的安裝方式為后死點對正，現(xiàn)在變更為前死點對正。將軋機開到前死點，轉(zhuǎn)動軋輥，將軋輥的定徑段結(jié)束處向后5mm處劃上標(biāo)記，并將上下軋輥在此處對正，以與軋輥相匹配的軋輥齒輪相對正為準(zhǔn)。
2)將回轉(zhuǎn)信號磁性開關(guān)轉(zhuǎn)到與送進磁性開關(guān)平行的位置，并加以固定；在PLC中設(shè)定在送進時同時予以回轉(zhuǎn)電機回轉(zhuǎn)信號。
3)將以上機構(gòu)調(diào)整好后，開動軋機空載試車，未發(fā)現(xiàn)異�，F(xiàn)象；然后裝上管子進行試軋，軋制過程比較平穩(wěn)，檢查變形錐體，變形錐體圓滑；檢查所
軋的成品管材(如圖3所示)，外徑公差為0．10mm，壁厚公差為0．05mm，表面粗糙度Ra為0．8μm，完全達到管材軋制工藝要求。
結(jié)論
1)用本實驗方案來解決管材表面出現(xiàn)的摩擦缺陷是合適的，有效的。
2)管材表面出現(xiàn)軋制缺陷，解決問題必須同時考慮設(shè)備、模具、材料等各個因素。