兩柱三梁四旋輪立式數(shù)控強力旋壓機

文／胡景春，葉喜山·揚州旋壓技術研究所

兩柱三梁四旋輪立式數(shù)控強力旋壓機

文／胡景春，葉喜山·揚州旋壓技術研究所

圖1W 87K-1500×60型數(shù)控強力旋壓機

強力旋壓是一種通過旋輪對套在芯模上旋轉著的圓筒形坯料施加徑向壓力，并且旋輪也沿著坯料的軸向方向運動，從而使圓筒形坯料壁厚變薄、長度延伸的金屬塑性成形方法。強力旋壓作為近代金屬壓力加工中新興的一種少無切削的加工方法，同其他加工方法相比，其生產的旋壓件具有產品精度高、綜合性能好、材料利用率高等優(yōu)點。強力旋壓是薄壁高精度筒形件最為有效的加工方法。

強力旋壓機有臥式和立式以及兩輪、三輪、四輪等不同的結構形式，制造廠家可以根據(jù)用戶的技術要求進行設計制作。2010年，本研究所根據(jù)用戶的要求設計制造了一臺兩柱三梁四旋輪立式數(shù)控強力旋壓機，型號為W 87K-1500×60，如圖1所示。

該旋壓機由上梁、下梁、立柱、活動橫梁，四個旋輪及滑塊油缸裝置，主軸及變速驅動系統(tǒng)，垂直驅動油缸組成的機械系統(tǒng)，液壓驅動及伺服控制系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，電器及數(shù)字控制系統(tǒng)等部分組成。其結構特點如下：

⑴該旋壓機的上、下梁用四個預緊螺栓連接兩個立柱，形成一個封閉式的剛性框架，這種結構剛性好、簡單可靠、開間大、便于操作。四個旋輪對稱分布在一個剛性動梁內，形成封閉力系，作用于坯料上的徑向力由動梁內力平衡掉，基本上不傳給立柱。四個旋輪滑塊采用滑動導軌，剛度好。驅動油缸采用缸動式結構，結構緊湊。

⑵主軸采用兩擋機械變速和直流無級調速的變速系統(tǒng)，這樣，主軸可以在較大的轉速范圍內進行無級變速，以滿足不同產品的加工工藝要求。

⑶四個旋輪的水平運動和動梁的垂直運動由光柵尺來進行位置檢測，共五軸控制，每一路都由一路電液伺服—光柵檢測裝置組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，共五路閉環(huán)。這五路閉環(huán)可以實現(xiàn)單一系統(tǒng)控制和任意組合系統(tǒng)控制或五軸聯(lián)動控制，所以，該旋壓機不僅可以實現(xiàn)直筒（等截面）的旋壓加工，還可以實現(xiàn)任意曲線筒（變截面）的旋壓加工。如果工藝需要，該旋壓機還可以實現(xiàn)錯距旋壓。錯距旋壓時，通過調整墊片的厚度來調整每個旋輪的相互平面位置，使四個旋輪在不同的平面位置，這樣，四個旋輪在四個閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制下，可以走出各自的工藝曲線，也就是說可以在一個垂直工藝行程過程中完成多個工藝道次，這大大地縮短了工件的旋制時間。四個旋輪的理想使用方法是成對使用，兩個對稱的旋輪做一個道次，這樣，在一個工藝行程中就可以完成兩個道次的工作量，從而節(jié)省大量的工件旋制時間。

⑷立式結構適用于大直徑的強力旋壓機，因為立式結構的芯模和坯料的重心、主軸中心相重合，機床振動小，制件精度高。

⑸旋輪滑塊機構設有可調的定位拉桿，剛性限制滑塊的行程，主要起到保護旋輪和芯模的作用。旋制簡單的筒形件時，可用拉桿作滑塊的剛性定位，這時可以關閉數(shù)字控制系統(tǒng)，實現(xiàn)簡單的筒形件工藝操作。

圖2毛坯與成形件

⑹由于主軸的回轉精度較高，所以可以在動梁上設置切削裝置和磨削裝置，以便于工件的修邊和芯模磨損后的維修。

⑺該旋壓機近乎積木式的結構形式，便于用戶根據(jù)自己的要求來修改各種工藝參數(shù)，如旋壓直徑、旋壓行程、旋壓力等。

⑻如果旋壓件的精度要求較高，那么該旋壓機的滑塊運動副可以均采用滾動直線導軌，由伺服電機和滾珠絲杠來提供驅動力。

這是目前國內第一臺可提供大的旋壓直徑的長行程大噸位四旋輪立式數(shù)控強力旋壓機，其最大旋壓直徑為1500mm，最大正旋長度為3000mm，最大旋壓力為60t。該旋壓機運行平穩(wěn)、可靠，具有國內領先水平。2012年本研究所又為國內用戶生產了3臺同樣結構的旋壓機，其中，兩臺旋壓機的正旋行程已達4000mm，反旋行程可達6000mm以上。

這種旋壓機主要用于大直徑長筒形件的加工，對超強鋼、鋁合金、鈦合金、銅合金筒形件來說是一種理想的加工設備，在某廠中用這種旋壓機生產出來的大直徑銅筒如圖2所示。該設備的研制成功，解決了我國大直徑長管成形困難的難題，市場應用前景十分樂觀。目前本研究所正在設計超長管件的旋壓加工設備，以使旋壓加工的管件的長度能夠達到30m。

這是一種全新結構形式的強力旋壓機，具有國內先進水平，給我國旋壓機又增添了一個新的品種，對我國重型旋壓設備的制造有著很好的借鑒意義。

胡景春，研究員，享受國務院政府特殊津貼專家，所長，曾任黑龍江省旋壓技術研究所所長，主要從事旋壓設備和工藝方面的研究，主持承擔了兩項國家級重點科技攻關項目，獲省科技進步獎2項，數(shù)控旋壓機專利11項。