液压同步缸在辗环机导向机构中的应用研究

　　1 前言

　　辗环是一种借助辗环机使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形生产无缝环件的特种轧制加工工艺,在工业生产中得到了广泛应用。如图1所示,辗环是使环形工件毛坯通过驱动辊和芯辊形成的间隙,在芯辊和驱动辊的压力作用下使环件作旋转运动而产生塑性变形,实现辗环成型。芯辊有进给运动,右边的导向辊在辗环过程中对工件起导向作用以保证轧制的顺利进行,而且控制产品最终的圆度。现有的导向辊对环件的作用力不对称,也不能按照环件实际扩展的规律来运动,所以影响环件圆度得不到保证,在辗环过程中,导向辊可能会导致辗环无法顺利进行,或把环件压扁。

　　2 导向辊理想运动轨迹分析

　　如图2a所示,辗环过程中,环件产生壁厚减小、直径扩大。在辗环过程中,如果环件外周的3个辊(1个驱动辊,可以采用2个导向辊)能够按照环件实际扩展的规律来运动,并且它们与环件的接触点能够总是处于同一个圆,这3个辊对环件的作用力大小相等、方向互成120b且都指向同一圆心O,那么环件所受到外部作用力对称,就能保证环件的圆度达到较高的精度。

　　为了使得环件外周的3个辊能够按照环件实际扩展的规律来运动,并且3个辊与环件的接触点总是处于同一个圆,可以给这3个辊分别接上液压缸,3个液压缸互成120b并且都指向同一圆心O,如图2b所示。开始工作时,设定3个辊与环件的接触点处于同一个圆。设定3个液压缸内的油压相等,就能保证这3个辊对环件的作用力大小相等。由于开始时3个辊与环件的接触点处于同一个圆,如果3个液压缸的运动在辗环过程中能够同步,则可以保证3个辊与环件的接触点在辗环过程中始终处于同一个圆。

　　3 采用液压同步缸的导向机构

　　为了实现3个液压缸的运动在辗环过程中能够同步,可以采用如图3所示的同步回路。图3中,同步缸是3个尺寸相同的缸体和3个活塞共用一个活塞杆的液压缸。活塞向左或者向右运动时,输出或者接受相等容积的油液,在回路中起着配流的作用,使有效面积相等的3个液压缸实现双向同步运动。同步缸的3个活塞上装有双作用单向阀(图中省略),可以在行程端点消除误差。这种回路的同步精度较高,同步运动误差可以控制在0.5 m左右。

　　图4是把芯辊和驱动辊安装在同一个滑板上的实验。滑板下面有导轨,摩擦力很小,液压缸3驱动滑板以及安装在滑板上的驱动混、液压马达、芯辊、液压缸4一起运动。液压缸4驱动芯辊完成进给运动。芯辊和驱动辊之间的压力为轧制力。驱动辊由液压马达驱动。