论文部分内容阅读
摘要：吐哈油田公司机械厂180加工生产线自2007年投入生产以来，年产油套管上万余吨，由于螺纹加工采用的是日本产的车床，车床加工精度高，螺纹参数便于控制，对车床辅机要求较高，与车床相配合的辅机为国内车床辅机，该辅机由步进梁、支撑辊道、送料辊道、三部分构成。
关键词：步进梁 支撑辊道 送料辊道 辅机
吐哈油田公司机械厂180加工生产线自2007年投入生产以来，年产油套管上万余吨，由于螺纹加工采用的是日本生产的车床，车床加工精度高，螺纹参数便于控制，对车床辅机要求较高，与车床相配合的辅机为国产的车床辅机，该辅机由步进梁、支撑辊道、送料辊道三部分构成，其中步进梁负责管材的上下料，送料辊道负责将管材送进车床，支撑辊道负责车床在加工管材时的支撑作用。
一、管体加工辅机存在问题
车床辅机先已投产5年，由于磨损以及设备故障，某些设备已经很难达到当初的设计目的，加之有些设备在设计初期考虑不太周全，致使在投入生产中成为了制约加工效率的因素之一。
1.步进梁
步进梁在套管加工生产中，主要作用为待加工管的上、下料。当前使用的步进梁为两爪翻动，通过齿轮连接、驱动方式为电机带动减速机进行驱动来达到上下料的目的，在使用过程中，步进梁基本可以达到上下料的目的，但是在有些方面还是有些不尽如人意，具体表现在。
2.步进梁翻料卡爪
步进梁翻料卡爪为两爪翻动，牙爪伸出长度为500mm，旋转距离为1000mm，牙爪由三部分构成，牙爪在翻料过程中，小管径油套管可以达到翻料的目的，但是对于外径尺寸为7″的套管，由于单根套管质量为500千克左右，步进梁在工作过程是上料的同时伴随加工后套管的下料，所以步进梁牙爪要同时承受两根套管的重量，大约为1吨左右，由于质量较重，在生产过程中经常会有牙爪被压变形的情况发生，影响了生产效率的同时也增加了生产的危险性。
3.步进梁驱动链条
步进梁驱动方式为减速电机带动齿轮进行翻料，车间进行工作的步进梁由四组构成，一台驱动电机，通过连杆对步进梁的连接来达到同步翻转的目的，连杆与步进梁齿轮通过链条进行连接。由于链条传动外露较多，粉尘进入链条造成传动不稳，同时步进梁翻转为瞬时传动，在翻转较大的管体时产生的较大冲力容易造成链条的断裂，影响加工效率。
3.1送料辊道
送料辊道的作用为步进梁上料后，送料辊道负责将待加工管送入车床内部，同时待加工管加工完成后将成品管从车床内部运出。
送料辊道的驱动方式为齿轮电机带动链条来进行进出料的过程，在使用过程中，送料辊道存在的问题具体表现在：
3.2送料辊道驱动链条
和步进梁驱动链条一样，送料辊道的链条传动外露过多，粉尘及油污容易进入链条内部会造成链条卡断、卡死，进而影响生产加工效率。
3.3送料辊道轮替方式
当前送料辊道的轮替方式为液压驱动的方式，但是液压驱动存在着以下几个问题：
3.3.1发热 由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大，降低其机械效率。同时由于较高的温度，液压油会发生膨胀，导致压缩性增大，使控制动作无法很好的传递。
3.3.2振动 由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误，也会使系统中一些仪器发生错误，导致系统故障。
3.3.3泄漏 液压系统的泄露分为内泄漏和外泄露两种。当前辅机的泄露主要为外泄露，存在于液压站及液压马达的泄露，车间曾经多次安排专人进行维修和保养，但在较短的时候又会发生液压油的泄露。
3.4支撑辊道
支撑辊道是车床加工过程中最重要的辅助设备，其主要作用为在管体的加工时起到辅助管体支撑、平衡，确保成品管的参数以及齿形的合格。支撑辊道在长期的使用过程中，由于磨损及碰撞等原因，支撑辊道出现了以下问题：
3.4.1支撑辊道支撑轮
支撑轮是支撑辊道最重要的设备之一，支撑轮的光洁直接影响了加工的效果。在特殊扣加工过程中，曾经出现了密封面轴向存在严重划痕的现象，多次组织专人对车床进行调试都没有解决问题，后经检查，对支撑轮外轮上的清理以及部分外轮的更换，问题得到了彻底解决。支撑轮材料为聚氨酯，长时间的磨损会造成聚氨酯的损坏，所以发现支撑轮有磨损后应立即更换。
3.4.2支撑轮位置的调整
辅机工作过程中，由四组支撑辊道构成，每组支撑辊道支撑轮的调整都是分别进行的，由于特殊扣参数的控制比较严格，这就要求每组支撑辊道在调节过程中水平和左右位置必须在同一平面。
3.4.3支撑辊道的轮替
支撑辊道同样采取液压驱动的方式，在生产中，由于液压驱动的局限性，同样给生产造成了一定的影响。
二、辅机问题的解决方法
针对以上存在的问题，制定了相应的解决措施，具体表现为：
1.步进梁的优化
针对步进梁在翻料过程中承载能力差这一问题，决定更改步进梁的结构，将以前的两牙翻料改为三牙翻料，在牙爪上部增加了起到缓冲作用的聚氨酯，通过聚氨酯来达到降低噪音、缓冲冲力的作用。另一方面，缩短牙爪的长度，增大牙爪的厚度，提高牙爪翻料支撑的能力。
步进梁同步翻料采用电机带动连杆来达到翻料目的，连杆通过键连接插入传动齿轮内部，避免了链条传动在传动过程中的影响作用，同时也达到了同步翻料的目的。
2.送料辊道优化
2.1送料辊道采用的链条传动对加工影响较大，将链条传动改为电动机通过螺纹与V型辊轮进行连接，与现在的相比，将电动机上提，放弃了链条传动的使用，节约了物料的同时也降低了设备的故障率。
2.2送料辊道轮替放弃液压，采取了气动作为其动力的方式。使用连杆装置将送料辊道连在同一平面内，连杆后端放置气缸，气缸后面连接可以调节长度的丝母，丝母后面连接电机。气缸的作用为进行送料辊道轮替的动力源，通过气缸的伸缩来达到送料辊道的上下往复运动；丝母的长度是300毫米，具体作用为针对不同规格管材的生产，通过丝母与连杆的调节，使送料辊道与卡盘中心在相同的水平面，电机则是丝母的动力机构。
3.支撑辊道的优化
3.1支撑辊道是辅机工装中最重要的设备，支撑辊道的好坏直接影响着管体加工的质量。
为了更好的达到加工目的，首先对支撑辊道的支撑轮进行的优化，现有的支撑轮为2轮4组进行支撑，进行规格的更换时，通过调节2只轮子的左右距离来达到调节的目的。通过优化，将支撑轮改为了4轮5组，4轮分别为圆心距离相近的2只，距离较远的2只，相近的2只进行小尺寸管材的生产，距离较远的2只进行大尺寸管材的生产，通过优化，避免了更换管材生产过程中的调节，节约了时间，提高了生产效率。支撑辊道由4组改为了5组，提高了支撑辊道的平衡作用。
3.2支撑辊道轮替方式的更改。和送料辊道相同，支撑辊道也放弃了液压的动力方式改为气动，具体操作为在每组支撑辊道的下方各增加一个行程为300毫米的电机，通过电机的同步伸缩来达到调节支撑辊道高低的目的。
3.3由于之前更换规格时要分别调至每组支撑辊道的高低，工序繁琐且不易调节，优化过程中决定将分别调节改为了同步调节，具体的方法同送料辊道相同，通过连杆的连接，后端连接调节距离为300毫米的丝母，使用电机为动力源，通过电机来进行支撑辊道的同步调节。
三、优化后的步骤
优化后，进行管体的加工工序为管体进料→步进梁翻料→送料辊道送料→送料辊道轮替（下）→支撑辊道轮替（上）→车床加工→支撑辊道轮替（下）→送料辊道轮替（上）→送料辊道出料→翻料板翻料→下一根管材。
四、总结
通过优化，辅机工装的承载能力加大，更换规格时的时间缩短，调节部位更少，降低了设备故障率，达到了优化的目的。
参考文献
[1]盖玉先，董申.振动主动控制及其在超精密加工车床中的应用[J].航空精密制造技术，1999，33（2）：5-7.
[2]丁文镜.主动减振技术述评[J].力学与实践. 1994（6）：2-7.
关键词：步进梁 支撑辊道 送料辊道 辅机
吐哈油田公司机械厂180加工生产线自2007年投入生产以来，年产油套管上万余吨，由于螺纹加工采用的是日本生产的车床，车床加工精度高，螺纹参数便于控制，对车床辅机要求较高，与车床相配合的辅机为国产的车床辅机，该辅机由步进梁、支撑辊道、送料辊道三部分构成，其中步进梁负责管材的上下料，送料辊道负责将管材送进车床，支撑辊道负责车床在加工管材时的支撑作用。
一、管体加工辅机存在问题
车床辅机先已投产5年，由于磨损以及设备故障，某些设备已经很难达到当初的设计目的，加之有些设备在设计初期考虑不太周全，致使在投入生产中成为了制约加工效率的因素之一。
1.步进梁
步进梁在套管加工生产中，主要作用为待加工管的上、下料。当前使用的步进梁为两爪翻动，通过齿轮连接、驱动方式为电机带动减速机进行驱动来达到上下料的目的，在使用过程中，步进梁基本可以达到上下料的目的，但是在有些方面还是有些不尽如人意，具体表现在。
2.步进梁翻料卡爪
步进梁翻料卡爪为两爪翻动，牙爪伸出长度为500mm，旋转距离为1000mm，牙爪由三部分构成，牙爪在翻料过程中，小管径油套管可以达到翻料的目的，但是对于外径尺寸为7″的套管，由于单根套管质量为500千克左右，步进梁在工作过程是上料的同时伴随加工后套管的下料，所以步进梁牙爪要同时承受两根套管的重量，大约为1吨左右，由于质量较重，在生产过程中经常会有牙爪被压变形的情况发生，影响了生产效率的同时也增加了生产的危险性。
3.步进梁驱动链条
步进梁驱动方式为减速电机带动齿轮进行翻料，车间进行工作的步进梁由四组构成，一台驱动电机，通过连杆对步进梁的连接来达到同步翻转的目的，连杆与步进梁齿轮通过链条进行连接。由于链条传动外露较多，粉尘进入链条造成传动不稳，同时步进梁翻转为瞬时传动，在翻转较大的管体时产生的较大冲力容易造成链条的断裂，影响加工效率。
3.1送料辊道
送料辊道的作用为步进梁上料后，送料辊道负责将待加工管送入车床内部，同时待加工管加工完成后将成品管从车床内部运出。
送料辊道的驱动方式为齿轮电机带动链条来进行进出料的过程，在使用过程中，送料辊道存在的问题具体表现在：
3.2送料辊道驱动链条
和步进梁驱动链条一样，送料辊道的链条传动外露过多，粉尘及油污容易进入链条内部会造成链条卡断、卡死，进而影响生产加工效率。
3.3送料辊道轮替方式
当前送料辊道的轮替方式为液压驱动的方式，但是液压驱动存在着以下几个问题：
3.3.1发热 由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大，降低其机械效率。同时由于较高的温度，液压油会发生膨胀，导致压缩性增大，使控制动作无法很好的传递。
3.3.2振动 由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误，也会使系统中一些仪器发生错误，导致系统故障。
3.3.3泄漏 液压系统的泄露分为内泄漏和外泄露两种。当前辅机的泄露主要为外泄露，存在于液压站及液压马达的泄露，车间曾经多次安排专人进行维修和保养，但在较短的时候又会发生液压油的泄露。
3.4支撑辊道
支撑辊道是车床加工过程中最重要的辅助设备，其主要作用为在管体的加工时起到辅助管体支撑、平衡，确保成品管的参数以及齿形的合格。支撑辊道在长期的使用过程中，由于磨损及碰撞等原因，支撑辊道出现了以下问题：
3.4.1支撑辊道支撑轮
支撑轮是支撑辊道最重要的设备之一，支撑轮的光洁直接影响了加工的效果。在特殊扣加工过程中，曾经出现了密封面轴向存在严重划痕的现象，多次组织专人对车床进行调试都没有解决问题，后经检查，对支撑轮外轮上的清理以及部分外轮的更换，问题得到了彻底解决。支撑轮材料为聚氨酯，长时间的磨损会造成聚氨酯的损坏，所以发现支撑轮有磨损后应立即更换。
3.4.2支撑轮位置的调整
辅机工作过程中，由四组支撑辊道构成，每组支撑辊道支撑轮的调整都是分别进行的，由于特殊扣参数的控制比较严格，这就要求每组支撑辊道在调节过程中水平和左右位置必须在同一平面。
3.4.3支撑辊道的轮替
支撑辊道同样采取液压驱动的方式，在生产中，由于液压驱动的局限性，同样给生产造成了一定的影响。
二、辅机问题的解决方法
针对以上存在的问题，制定了相应的解决措施，具体表现为：
1.步进梁的优化
针对步进梁在翻料过程中承载能力差这一问题，决定更改步进梁的结构，将以前的两牙翻料改为三牙翻料，在牙爪上部增加了起到缓冲作用的聚氨酯，通过聚氨酯来达到降低噪音、缓冲冲力的作用。另一方面，缩短牙爪的长度，增大牙爪的厚度，提高牙爪翻料支撑的能力。
步进梁同步翻料采用电机带动连杆来达到翻料目的，连杆通过键连接插入传动齿轮内部，避免了链条传动在传动过程中的影响作用，同时也达到了同步翻料的目的。
2.送料辊道优化
2.1送料辊道采用的链条传动对加工影响较大，将链条传动改为电动机通过螺纹与V型辊轮进行连接，与现在的相比，将电动机上提，放弃了链条传动的使用，节约了物料的同时也降低了设备的故障率。
2.2送料辊道轮替放弃液压，采取了气动作为其动力的方式。使用连杆装置将送料辊道连在同一平面内，连杆后端放置气缸，气缸后面连接可以调节长度的丝母，丝母后面连接电机。气缸的作用为进行送料辊道轮替的动力源，通过气缸的伸缩来达到送料辊道的上下往复运动；丝母的长度是300毫米，具体作用为针对不同规格管材的生产，通过丝母与连杆的调节，使送料辊道与卡盘中心在相同的水平面，电机则是丝母的动力机构。
3.支撑辊道的优化
3.1支撑辊道是辅机工装中最重要的设备，支撑辊道的好坏直接影响着管体加工的质量。
为了更好的达到加工目的，首先对支撑辊道的支撑轮进行的优化，现有的支撑轮为2轮4组进行支撑，进行规格的更换时，通过调节2只轮子的左右距离来达到调节的目的。通过优化，将支撑轮改为了4轮5组，4轮分别为圆心距离相近的2只，距离较远的2只，相近的2只进行小尺寸管材的生产，距离较远的2只进行大尺寸管材的生产，通过优化，避免了更换管材生产过程中的调节，节约了时间，提高了生产效率。支撑辊道由4组改为了5组，提高了支撑辊道的平衡作用。
3.2支撑辊道轮替方式的更改。和送料辊道相同，支撑辊道也放弃了液压的动力方式改为气动，具体操作为在每组支撑辊道的下方各增加一个行程为300毫米的电机，通过电机的同步伸缩来达到调节支撑辊道高低的目的。
3.3由于之前更换规格时要分别调至每组支撑辊道的高低，工序繁琐且不易调节，优化过程中决定将分别调节改为了同步调节，具体的方法同送料辊道相同，通过连杆的连接，后端连接调节距离为300毫米的丝母，使用电机为动力源，通过电机来进行支撑辊道的同步调节。
三、优化后的步骤
优化后，进行管体的加工工序为管体进料→步进梁翻料→送料辊道送料→送料辊道轮替（下）→支撑辊道轮替（上）→车床加工→支撑辊道轮替（下）→送料辊道轮替（上）→送料辊道出料→翻料板翻料→下一根管材。
四、总结
通过优化，辅机工装的承载能力加大，更换规格时的时间缩短，调节部位更少，降低了设备故障率，达到了优化的目的。
参考文献
[1]盖玉先，董申.振动主动控制及其在超精密加工车床中的应用[J].航空精密制造技术，1999，33（2）：5-7.
[2]丁文镜.主动减振技术述评[J].力学与实践. 1994（6）：2-7.