文/品川一彌·小島鐵工所

譯/張立

輾環(huán)鍛造的技術(shù)動(dòng)向

文/品川一彌·小島鐵工所

譯/張立

與其他鍛造技術(shù)相比較，輾環(huán)鍛造具有只需其幾分之一的外加壓力即可實(shí)現(xiàn)鍛造的特點(diǎn)。另外，其成品合格率也可達(dá)到最佳狀態(tài)。為此，在高級(jí)合金材料的鍛造領(lǐng)域正受到越來越多的注目。鍛造后工件均勻的板厚使后面的機(jī)加工工時(shí)大幅降低，與壓力機(jī)或電錘鍛造那樣切斷斷流線不同，它最大的特點(diǎn)是出類拔萃的圓周方向的機(jī)械性能。下面，介紹一下輾環(huán)鍛造近幾年的技術(shù)動(dòng)向。

輾環(huán)機(jī)的構(gòu)造

最新的輾環(huán)機(jī)的主流不僅僅是圓周方向的壓延，而且還具備了在高度方向壓延的功能，輾環(huán)機(jī)各個(gè)部位的名稱如圖1所示，實(shí)際生產(chǎn)中輾環(huán)機(jī)的工作如圖2所示。

輾環(huán)機(jī)各個(gè)部位主要有以下功能：

⑴主輥在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下在承受工件徑向方向壓延力的同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

⑵邊輥在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行高度方向壓延，以防止發(fā)生凹陷。此設(shè)備具備上輥驅(qū)動(dòng)和上下輥同時(shí)驅(qū)動(dòng)的功能。

⑶芯軸向工件直徑方向給力，在工件變薄的同時(shí)向主輥方向移動(dòng)。它的直徑要比主輥小，通過主輥與工件摩擦進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)。

圖1 輾環(huán)機(jī)各部件

圖2 輾環(huán)機(jī)的工作圖

圖3 使用了伺服閥的反饋控制系統(tǒng)

⑷導(dǎo)向輥的作用是穩(wěn)定工件，保持其圓度。強(qiáng)大的保持力度和相對剛性較弱的工件在成形過程中鈍化，如果保持力度不夠的話，會(huì)使工件產(chǎn)生多角形狀，從而得不到理想的圓度。

芯軸控制

在輾環(huán)機(jī)鍛造過程中，操作人員技術(shù)水平的高低，對工件的精度影響極大。為了消除這類問題，小島鐵工所開發(fā)了幫助不熟練的操作人員也能容易掌握操作的控制系統(tǒng)。通過對外徑擴(kuò)張速度控制（可設(shè)定多個(gè)檔次）的軟件，使即便是初次生產(chǎn)的產(chǎn)品，也可以生產(chǎn)出與操作人員技能高低無關(guān)的高精度產(chǎn)品來。使用了伺服閥的反饋控制系統(tǒng)的簡圖如圖3所示。

導(dǎo)向輥的控制

導(dǎo)向輥的控制，一般情況下是對壓力和位置的控制。壓力控制是使一定的力度通過導(dǎo)向輥?zhàn)饔玫焦ぜ?。但是，一旦壓力不正確就會(huì)分散力度，使工件損壞。所以，需要具有力度的經(jīng)驗(yàn)值。為此，控制位置時(shí)要根據(jù)時(shí)刻變化著的工件外徑尺寸按照幾何學(xué)進(jìn)行定位，使導(dǎo)向輥強(qiáng)制后退，通常在與工件輕輕接觸時(shí)，基本沒有壓力。這種方法對于剛性較弱的工件是有效的，但是如果工件端面是異形成形的話，要讓導(dǎo)向輥時(shí)刻保持正確位置就困難了。為此，最近小島鐵工所開發(fā)了可根據(jù)工件大小自由確認(rèn)導(dǎo)向輥位置，可自動(dòng)調(diào)節(jié)和補(bǔ)償邊輥旋轉(zhuǎn)速度的軟件。

邊輥的控制

如圖4所示，邊輥的軸在與工件中心交匯的同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。即使工件的內(nèi)徑和外徑旋轉(zhuǎn)的周速度有差異，成形中的邊輥也不會(huì)滑脫。

圖4 壓延成形過程

工件成形穩(wěn)定，可以防止邊輥磨損。當(dāng)大口徑的工件成形時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)工件穩(wěn)定成形的狀態(tài)。如果鍛造大口徑工件時(shí)，要保持如圖4所示的狀態(tài)，讓工件外徑擴(kuò)張的同時(shí)讓邊輥后退。此時(shí)，邊輥的周速度要與工件肉厚位置要合拍，控制與補(bǔ)償?shù)恼?fù)速度為零。直流電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的是邊輥上部，下部一般情況下是從動(dòng)。由于，目前對高度控制的要求，因此產(chǎn)生了交流電機(jī)和連鎖裝置控制的機(jī)種。

輾環(huán)工作臺(tái)高度的控制

承載工件的工作臺(tái)與下部邊輥的相對上下位置對壓延工作會(huì) 有很大影響。工作臺(tái)高度調(diào)節(jié)一般采用的是墊片或螺栓調(diào)節(jié)。為了方便操作，最近采用了如圖5所示的在操作板上就可以調(diào)節(jié)工作臺(tái)高度的工作方式。

圖5 在操作板上調(diào)節(jié)工作臺(tái)高度的簡圖

圖6 主輥單元化簡圖

各軋輥和芯軸的更換

為將更換的停機(jī)時(shí)間壓縮至最短，考慮到了各種各樣的方法。在生產(chǎn)多種異形部件時(shí)，將主輥單元化就是一種有效的方法，其簡圖如圖6所示。

結(jié)束語

輾環(huán)鍛造技術(shù)由于軟件的進(jìn)步，使得可以對多種類型的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)操作。為此，在異形材料和大型工件加工時(shí)，使得不依賴操作者的技能成為可能。隨著溫度分散而產(chǎn)生的尺寸變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)能浖牟粩噙M(jìn)步，對于輾環(huán)鍛造技術(shù)未來的研究方向?qū)⒅饕旁?，不依賴操作者技能的自?dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)上。

產(chǎn)業(yè)［分析］ Industry