胡曉薇，楊 松

（1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055；2.寶鈦集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721014）

1 項(xiàng)目背景

為了提高管材軋制的成品率，在管材軋制之前，需對管坯外表面進(jìn)行刮修，目前，國內(nèi)大部分管材工廠對管坯外表面刮修均采用人工刮修，該刮修方式不僅效率低，而且刮削后（尤其是大尺寸管坯刮削后）表面質(zhì)量參差不齊，勞動(dòng)強(qiáng)度大[1]。

因此寶雞鈦業(yè)股份有限公司管材廠自主研發(fā)了刮管機(jī)來減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，提高刮管效率以及改善刮削后管坯表面質(zhì)量。進(jìn)而提高管材軋制的成品率。該刮管機(jī)的研制填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白，實(shí)現(xiàn)從零到有的突破。但在刮管效率及穩(wěn)定性上并未達(dá)到理想狀態(tài)[2]。因此，在原有基礎(chǔ)上，管材廠成立了該項(xiàng)目組，對此進(jìn)行深入研究。

2 現(xiàn)狀評估

該刮管機(jī)工作效率低，為提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，項(xiàng)目小組通過增加電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速結(jié)合變頻器提高了刮削速度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)刮削表面質(zhì)量差[3]。

因此，項(xiàng)目小組就加速刮削時(shí)提高刮削表面質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

對可能影響管坯表面質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，如下：

圖1 影響刮管機(jī)表面刮削質(zhì)量的因素分析

分析可知，系統(tǒng)穩(wěn)定性差為主要影響因素，本次主要針對提高系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行改善[4]。因此對該刮管機(jī)三大機(jī)構(gòu)，及刮削刀具進(jìn)行分析評估如下：

表1 評估數(shù)據(jù)

可見這四大因素對刮削效果都有不同程度的影響，其中影響最嚴(yán)重的為傳送機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)次之[5]。

3 分析與改善

經(jīng)小組對現(xiàn)場設(shè)備的評估分析，發(fā)現(xiàn)影響刮削質(zhì)量的主要有兩個(gè)部分：①夾持機(jī)構(gòu)，②傳送機(jī)構(gòu)。

現(xiàn)主要針對夾持機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析改善。

3.1 夾持機(jī)構(gòu)的分析改善

原有的夾持機(jī)構(gòu)由卡盤進(jìn)行夾持操作。

當(dāng)管坯質(zhì)量較小，且刮削速度較大時(shí)，管坯會(huì)隨著運(yùn)行而被刮松，震動(dòng)，甚至脫落，很大程度的影響表面刮削質(zhì)量。

同時(shí)，該刮管機(jī)夾持方式為單向夾持，管坯未夾持的一端會(huì)由于自重下垂，影響刮削質(zhì)量。

圖2 單向夾持機(jī)構(gòu)

經(jīng)小組分析討論后，決定將卡盤夾持改為頂針，采用兩端夾持管坯的方式。

圖3 兩端夾持機(jī)構(gòu)

改善后的夾持機(jī)構(gòu)更為穩(wěn)定，刮削效果得到優(yōu)化。

3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析改善

通過前三步的改善，管坯表面的刮削缺陷進(jìn)一步消除，但仍有魚鱗紋出現(xiàn)，考慮與系統(tǒng)的傳送穩(wěn)定性相關(guān)，對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析如下：

原有刮管機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為絲杠傳動(dòng)，即螺紋傳動(dòng)，該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為傳動(dòng)精度高，缺點(diǎn)為摩擦損失大，傳動(dòng)效率低傳動(dòng)過程產(chǎn)生共振，穩(wěn)定性差，不適用；為使刮削表面質(zhì)量有所改善，在刮削過程中需避免共振情況的發(fā)生，因此考慮將原螺紋傳動(dòng)改為鏈傳動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)為承載力高，效率高可用于惡劣環(huán)境，成本低，缺點(diǎn)為工作噪音大。

經(jīng)改善后，管坯表面的刮削缺陷基本消除。

4 結(jié)果驗(yàn)收

經(jīng)過對原有刮管機(jī)的改造，不僅刮削效率得到有效提高，同時(shí)也提高了刮削質(zhì)量，以￠70＊7的管坯為研究對象，從一批￠70＊7的管坯中隨機(jī)抽取10支，對其進(jìn)行刮削操作，并觀察表面質(zhì)量，與改造前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

設(shè)備改造前刮削表面質(zhì)量合格率為30%，改造后為70%，大幅提升了刮削管坯的表面質(zhì)量。

5 結(jié)論

管坯作為管材生產(chǎn)加工的前提，管坯的表面質(zhì)量直接影響管材的軋制質(zhì)量。管材廠成立項(xiàng)目組，設(shè)計(jì)制造了刮管機(jī)。

經(jīng)過本次對原有刮管機(jī)的進(jìn)一步改造，使得刮管機(jī)在高速刮削狀態(tài)下的刮削表面質(zhì)量得到很大提升，刮削管坯表面質(zhì)量合格率由30%上升至70%。

另外，將刮管機(jī)由原單工位改造為三工位，有效的提高了刮管機(jī)的工作效率。現(xiàn)管材廠已對刮管機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)，并投入生產(chǎn)。