錐形穿孔機(jī)在國(guó)內(nèi)的研制工作開(kāi)展較晚，一直到20世紀(jì)90年代初，成都、大冶分別從美國(guó)、德國(guó)、意大利引進(jìn)了錐形穿孔機(jī)后，國(guó)內(nèi)才開(kāi)始研制錐形穿孔機(jī)。 1992年至1994年，太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱太重)研制出了TZC200錐形穿孔機(jī)組，之后，又先后研制出了巨龍穿孔機(jī)組、Φ89錐形穿孔機(jī)組、Φ108錐形穿孔機(jī)組、Φ140錐形穿孔機(jī)組等。根據(jù)國(guó)內(nèi)幾大國(guó)有企業(yè)引進(jìn)設(shè)備的情況分析，從國(guó)外引進(jìn)主機(jī)的價(jià)格(包括設(shè)計(jì)費(fèi)、軟件費(fèi)、技術(shù)指導(dǎo)費(fèi)等)約占工程全部投資(包括所有的輔助設(shè)備生產(chǎn)線、流體、電氣控制系統(tǒng)、廠房、土建及公輔設(shè)施等)的一半左右，如果單獨(dú)比較國(guó)產(chǎn)設(shè)備與進(jìn)口設(shè)備的價(jià)格，可節(jié)約投資約60%。

    下面，結(jié)合太重研制的錐形穿孔機(jī)組，對(duì)設(shè)計(jì)做一些初步探討。

    設(shè)備組成及技術(shù)性能

    1 設(shè)備組成
    錐形穿孔機(jī)組由進(jìn)口臺(tái)、主機(jī)座、主傳動(dòng)、出口臺(tái)一段、出口臺(tái)二段、電氣控制系統(tǒng)、流體系統(tǒng)等組成。

    進(jìn)口臺(tái)：料槽可根據(jù)管坯直徑不同擺動(dòng)調(diào)整，推坯由一個(gè)長(zhǎng)行程液壓缸或者是由鏈條傳動(dòng)的推坯機(jī)來(lái)完成。

    本體：軋輥為錐形輥，兩輥立式布置，輾軋角15°，送進(jìn)角8°~15°(或10°~15°)，無(wú)級(jí)可調(diào)。機(jī)架上蓋可移動(dòng)，能完成快速換輥，導(dǎo)板、進(jìn)口導(dǎo)套可快速打開(kāi)更換。工作機(jī)座內(nèi)裝有一套三輥導(dǎo)向裝置，增加頂桿的剛度。軋輥壓上、壓下、左右導(dǎo)板側(cè)壓進(jìn)可以粗調(diào)和精調(diào)，其開(kāi)口度可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控，送進(jìn)角位置可以數(shù)字顯示。

    主傳動(dòng)：兩軋輥單獨(dú)由直流電機(jī)傳動(dòng)，主減速機(jī)為中硬齒面，萬(wàn)向接軸設(shè)計(jì)有快速換輥裝置，換輥時(shí)接軸由支撐裝置托住并將接軸移出，實(shí)現(xiàn)快速換輥。

    出口臺(tái)一段：由五至六套三輥導(dǎo)向裝置、升降輥道、脫管裝置、頂頭冷卻裝置及撥料裝置等組成。一套三輥導(dǎo)向裝置裝在本體內(nèi)，并備有快速拉出裝置，三輥導(dǎo)向裝置的開(kāi)口度可無(wú)級(jí)調(diào)整，升降輥道高度可快速調(diào)整。

    出口臺(tái)二段：由閉鎖裝置、頂桿止推小車、支承車、卷筒裝置、小車傳動(dòng)裝置、導(dǎo)軌等組成。頂桿小車閉鎖方式為雙向鎖緊，大大增加了軋制的穩(wěn)定性，小車傳動(dòng)電機(jī)為低慣量直流電機(jī)，頂頭位置可數(shù)控操作。

    為了保證設(shè)備的運(yùn)行安全可靠，本機(jī)組在機(jī)械、電氣、液壓各系統(tǒng)間均設(shè)有聯(lián)鎖與保護(hù) ；機(jī)械設(shè)備上還設(shè)計(jì)有極限保護(hù)措施 ；電氣設(shè)計(jì)有過(guò)載保護(hù)等。

    2 設(shè)備技術(shù)性能

    1） TZC200錐形穿孔機(jī)組

    布置形式：兩套錐形輥立式布置，軋輥單獨(dú)傳動(dòng)，導(dǎo)板水平布置。

    技術(shù)參數(shù)：軋輥直徑最大Φ950mm，軋輥轉(zhuǎn)數(shù)最大121r/min，送進(jìn)角：8°~15°(可調(diào))，輾軋角15°(固定)，軋機(jī)輥縫最大開(kāi)口度 350mm，主傳動(dòng)電機(jī)功率DC1600kW×2，電機(jī)轉(zhuǎn)速800r/min~1000r/min，主減速機(jī)速比8.2456。

    2） Φ108錐形穿孔機(jī)組

    布置形式：兩套錐形輥立式布置，軋輥單獨(dú)傳動(dòng)，導(dǎo)板水平布置。技術(shù)參數(shù)：軋輥直徑最大Φ760mm，軋輥轉(zhuǎn)數(shù)最大164r/min，送進(jìn)角10°~15° (可調(diào))，輾軋角15°(固定)，軋機(jī)輥縫最大開(kāi)口度160mm，主傳動(dòng)電機(jī)功率DC1500kW×2，電機(jī)轉(zhuǎn)速750r/min~1000r/min，主減速機(jī)速比5.76。

    3） Φ140錐形穿孔機(jī)組

    布置形式：兩套錐形輥立式布置，軋輥單獨(dú)傳動(dòng)，導(dǎo)板水平布置。技術(shù)參數(shù)：軋輥直徑最大Φ800mm，軋輥轉(zhuǎn)數(shù)最大164r/min，送進(jìn)角10°~15° (可調(diào))，輾軋角15°(固定)，軋機(jī)輥縫最大開(kāi)口度200mm，主傳動(dòng)電機(jī)功率DC1500kW×2，電機(jī)轉(zhuǎn)速750r/min~1000r/min，主減速機(jī)速比5.76。

    設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    (1) 軋輥軸線與穿孔中心線傾斜的同時(shí)并交叉，即既有輾軋角又有送進(jìn)角，見(jiàn)圖1。

    (2) 具有采用大輾軋角和大送進(jìn)角穿孔的結(jié)構(gòu)，主傳動(dòng)上下立體布置，占地面積小。

    (3) 軋輥形狀為錐形，入口小，出口大，穿孔速度快。

    (4) 穿孔機(jī)的主電機(jī)可調(diào)速，不管軋輥直徑多大，都能確保定速穿孔，并能提高咬入和拋出時(shí)的穩(wěn)定性。

    (5) 由于軋輥直徑由入口到出口不斷增加，圓周速度也逐漸增大，能使毛管直徑的增大與圓周速度的增加相一致，所以滑動(dòng)小，表面質(zhì)量好。

    (6) 軋輥圓周速度的增加與金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)方向一致，且軋輥沒(méi)有倒錐部分，這就減少了毛管的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，減少了毛管的外折疊。

    (7) 由于采用了大的輾軋角和送進(jìn)角，抑制了橫鍛效應(yīng)，消除了切向變形和表面扭轉(zhuǎn)剪切變形，能實(shí)現(xiàn)與擠壓一樣的金屬流動(dòng)，即使是穿孔加工性很差的難加工金屬，荒管內(nèi)表面也不會(huì)產(chǎn)生缺陷。如果能選擇合適的加熱溫度和合理調(diào)整軋機(jī)，則對(duì)于不銹鋼和高合金鋼，也不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定穿孔。

    (8) 延伸系數(shù)大，可達(dá)5~6 ；毛管的擴(kuò)徑量與減徑量均可增大，可達(dá)±(10%~15%)，作業(yè)率高，事故少。

    (9) 自動(dòng)化程度高，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，效率高。

    錐形穿孔機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析

    (1)采用大輾軋角，通常用15°，送進(jìn)角調(diào)整范圍要大，8°~15°或10°~15°，這樣既能提高穿孔速度，又能滿足較大范圍品種規(guī)格的調(diào)整需要。

    (2)工藝工具(如軋輥、導(dǎo)板、入口導(dǎo)套等)的更換要方便、快捷，這樣可節(jié)省輔助時(shí)間，提高軋制節(jié)奏。

    (3)盡量減少輔機(jī)的動(dòng)作時(shí)間。如頂桿小車的傳動(dòng)，我們采用低慣量電機(jī)，加快運(yùn)行速度 ；出料的撥料鉤，采用“S”形，電機(jī)傳動(dòng)，既安全，速度又快等等。

    (4)要保證運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安全，重要的調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)有兩道甚至三道保險(xiǎn)，有接近開(kāi)關(guān)、凸輪開(kāi)關(guān)，還有電氣限位。

    (5)檢測(cè)元件要保證靈敏可靠，編碼器和接近開(kāi)關(guān)一般都選用進(jìn)口件。

    (6)尤其要重視電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)的先進(jìn)性和可靠性。

    目前穿孔機(jī)組的輔機(jī)一般為國(guó)產(chǎn)，主機(jī)分進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩大類。從20世紀(jì)90年代初至今，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)幾個(gè)主要國(guó)有鋼管生產(chǎn)的大企業(yè)共進(jìn)口錐形穿孔機(jī)七臺(tái)套，而國(guó)內(nèi)則生產(chǎn)制造了一大批同類設(shè)備，廣泛裝備于全國(guó)各地的國(guó)有、民營(yíng)、外資企業(yè)。僅太原地區(qū)的設(shè)備制造單位就生產(chǎn)制造了錐形穿孔機(jī)17臺(tái)套，而且種類更加齊全，覆蓋的范圍更加廣泛。從使用情況看，國(guó)產(chǎn)設(shè)備完全能夠滿足生產(chǎn)要求，所軋毛管(半成品)的尺寸精度明顯高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的成品鋼管尺寸精度要求，這一事實(shí)充分證明新型錐形穿孔機(jī)具有廣闊的發(fā)展前景。