一种反旋旋压方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种反旋旋压方法，属于金属管材压力加工技术领域。
【背景技术】
[0002]三旋轮强力外旋压是目前最主要的薄壁筒形件成形方法，有着旋压吨位大，三旋轮可自动对心，旋压产品精度高等特点，被广泛应用于薄壁筒形零件、带外环向加强筋和小锥角零件的旋压成形。由于旋轮机构结构及功能的特点，在旋压超长(长度10米以上)薄壁筒形件时，芯模必须要有足够强度、刚度和表面质量，10米以上的芯模制造困难，在旋压过程中出现超长薄壁筒形件脱模困难和旋压成形过程中模具低头、超长薄壁筒形件在旋压过程中一端传递扭矩造成工件扭转变形、超长薄壁筒形件长度过长由于自重等原因产生弯曲变形，以及材料在旋压变形过程中流动不畅、在旋轮前隆起过大出现掉料、产品精度降低等问题。现有冷拔工艺能生产10米以上的管材，但其壁厚大、壁厚均匀性差、圆度及直线度等形位公差难以控制；现有冷轧仅生产直径小于200毫米的难加工材料的管材，精度高但效率低。
[0003]为解决超长薄壁筒形件旋压过程中芯模制造难题、脱模困难等问题，肖作义在《管形件强力旋压新技术一一浮动芯模法》(锻压技术1999年第5期)中提出采用浮动芯模，浮动芯模较短，采用带轴肩的阶梯圆柱结构，浮动芯模放置在旋压毛坯内部，芯模在轴向受摩擦力和轴肩所受到旋轮所施加的轴向推力，由于轴肩所受到旋轮所施加的轴向推力的作用，使芯模在旋压过程中不断向前运动，与旋轮位置相对固定，保持变形的连续性。但这种结构形式的浮动芯模，旋压毛坯的内径要容纳轴肩，旋压加工量大；同时在旋压时，浮动芯模转动可能与旋压毛坯不同轴，使旋压毛坯纵向运动受阻以及管件壁厚不均。
[0004]为解决材料在旋压变形过程中流动不畅、在旋轮前隆起过大等问题，马世成等人提出了一种在管形件自由端施加拉应力的思路；《高精度极薄壁圆筒件的新型旋压机》中提到一种张力旋压机，在管形件自由端通过液压设备施加张力。但这种方式拉力方向固定不可调整，若采用液压设备，在加工较长管件时液压设备过于庞大。
[0005]总之，现有的旋压设备的功能限制和工艺方法难以旋制超长薄壁筒形件(大于5米)，不能满足国防工业及其它民用行业低成本、高效率、高精度、高质量的产品要求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种精度高、成品率高、生产效率高的反旋旋压方法。
[0007]本发明的技术解决方案:一种反旋旋压方法，包括以下步骤:
[0008]第一步，旋压毛坯准备，
[0009]加工两端带有键槽的直筒形结构的旋压毛坯；
[0010]旋压毛坯具体尺寸的设定为本领域公知技术，内容详见国防工业出版社出版的陈述先等著的《强力旋压工艺与设备》，具体如下:
[0011](I)确定旋压毛坯壁厚h
[0012]依据旋压设备的旋压力大小，依据旋压产品的壁厚要求、所旋压的材料的极限减薄率、旋压道次的安排等计算旋压毛坯的壁厚tl。
[0013](2)确定毛坯的理论长度L1
[0014]根据超长筒形件最终产品结构的长度、壁厚和上文确定的旋压毛坯壁厚，依据旋压工件等体积原则计算得到毛坯理论长度，并考虑旋压毛坯两端预留安装定位的工艺余量确定毛坯的理论长度U。
[0015](3)确定旋压毛坯的外径OD2及内径Φ? I
[0016]依据固定短芯模的外径，考虑旋压毛坯通过固定短芯模的要求，增加余量。旋压毛坯内径OD1通常为固定短芯模的外径ODf0.3mm左右的余量；旋压毛坯外径OD2通常为旋压毛坯内径固定短芯模的外径的确定，依据超长筒形件最终产品结构的内径和旋压后直径的涨径量考虑，通常为最终产品结构的内径减去直径的涨径量。
[0017]第二步，旋压设备准备，
[0018]所述的旋压设备包括床身、纵向进给机构、固定短芯模和旋轮机构，所述的旋轮机构包括旋轮和旋轮横向进给机构，旋轮通过旋轮横向进给机构固定在床身上，纵向位置固定，固定短芯模通过芯模拉杆纵向固定在旋轮位置，所述的纵向进给机构为结构相同的两套，分别安装在旋轮机构的两端，所述的纵向进给机构包括上丝杠、上丝母、下丝杠、下丝母、主轴箱、主轴、主轴驱动电机和连接体，主轴和主轴驱动电机安装在主轴箱内，上丝母和下丝母分别与主轴箱固定连接，上丝母和下丝母各配备一台纵向进给电机，主轴的端部安装连接体，连接体(6)与旋压毛坯(8)连接；
[0019]所述固定短芯模包括芯模芯轴、芯模端盖、圆锥轴承和芯模本体，芯模芯轴穿入芯模本体内部，通过两端的圆锥轴承与芯模本体滚动配合，芯模芯轴一端与芯模拉杆固定连接，芯模端盖安装在芯模本体端部，将圆锥轴承密封在由芯模芯轴和芯模本体形成的储油腔内。
[0020]所述上丝杠和下丝杠在主轴箱上呈对角线布局。
[0021]第三步，旋压工艺参数选择，确定旋压程序；
[0022]旋压工艺参数选择包括旋压道次、减薄率、旋轮圆角半径、进给率、旋轮错距量、主轴转速等(旋压工艺参数选择为本领域公知技术，具体内容详见国防工业出版社出版的陈述先等著的《强力旋压工艺与设备》)，以旋压工艺参数和轨迹为基础编制旋压程序。
[0023]第四步，旋压毛坯安装，
[0024]Α4.1、旋压毛坯通过吊装工具放置在旋压设备的支撑装置上；
[0025]Α4.2、将远离芯模拉杆的纵向进给机构与旋压毛坯的一端固定连接，纵向进给机构驱动旋压毛坯移动并穿过固定短芯模；
[0026]Α4.3、另一套纵向进给机构移动，与旋压毛坯的另一端固定连接，支撑装置落下；
[0027]第五步，按照第三步设定的旋压程序进行旋压，
[0028]Α5.1、确定主动纵向进给机构，另一套为从动纵向进给机构；
[0029]主从动纵向进给机构的确定根据旋压工艺需要来设定，主要由纵向进给的方向、旋压采用正旋或反旋等因素确定，其中一套为主动纵向进给机构，另一套就为从动纵向进给机构，旋压工艺需要改变主从动纵向进给机构可灵活互换。
[0030]A5.2、主从动纵向进给机构的主轴驱动旋压毛坯同步旋转和纵向移动，使旋压毛坯至旋压程序规定的纵向起始位置，旋轮横向进给机构驱动旋轮进给到旋压程序规定的横向起始位置上；
[0031]A5.3、旋压毛坯在主、从动主轴驱动下同步旋转，旋压毛坯在旋转过程中由主动纵向进给机构驱动纵向进给，旋轮纵向位置固定，主动纵向进给机构纵向进给时，主动纵向进给机构的纵向进给方向与旋压毛坯旋压时材料流动方向相反，从动纵向进给机构速度自动适应跟随主动纵向进给机构纵向移动，同时施加给旋压毛坯从动一端与纵向进给方向相同的恒张力；
[0032]从动纵向进给机构的纵向进给电机工作在恒扭矩最大转速工作模式下，实现速度自动适应跟随主动纵向进给机构纵向移动，同时施加给旋压毛还从动一端与纵向进给方向相同的恒张力。从动纵向进给机构的速度由数控系统设定为纵向进给电机的速度最高，一般大于工作速度一个数量级，能够满足速度自适应的需求；从动纵向进给机构实现张力旋压，数控系统将纵向进给电机设定为恒扭矩，使旋压毛坯的从动一端受与纵向进给方向相同的恒张力。从动纵向进给机构施加的恒张力大小根据工艺要求设定，小于主动进给力，恒张力最佳范围为O1=0.3 σ 2?0.5 σ 2，σ 2为旋压毛坯材料的屈服强度。
[0033]A5.4、固定短芯模在旋轮的横向旋压力的作用下旋转，旋压毛坯一边旋转一边纵向移动通过旋轮和固定短芯模之间的间隙，实现工件的一个道次的旋压；
[0034]A5.5、将经过一个道次旋压的工件卸下后进行软化处理；
[0035]工件的软化处理为降低材料的硬度，增加塑性，一般采用热处理，软化处理为本领域公知技术，具体热处理的温度由材料种类确定。
[0036]第六步，重复第四步和第五步直至完成所有道次的旋压。
[0037]本发明与现有技术相比的有益效果:
[0038](I)本发明外旋压技术采用同步旋转、短芯模(芯模很短且纵向固定)、反旋张力旋压技术，满足