自制刮管机刮削质量优化改进

胡晓薇，杨 松

（1.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055；2.宝钛集团有限公司，陕西 宝鸡 721014）

1 项目背景

为了提高管材轧制的成品率，在管材轧制之前，需对管坯外表面进行刮修，目前，国内大部分管材工厂对管坯外表面刮修均采用人工刮修，该刮修方式不仅效率低，而且刮削后（尤其是大尺寸管坯刮削后）表面质量参差不齐，劳动强度大[1]。

因此宝鸡钛业股份有限公司管材厂自主研发了刮管机来减少人工劳动强度，改善工作环境，提高刮管效率以及改善刮削后管坯表面质量。进而提高管材轧制的成品率。该刮管机的研制填补了该领域的空白，实现从零到有的突破。但在刮管效率及稳定性上并未达到理想状态[2]。因此，在原有基础上，管材厂成立了该项目组，对此进行深入研究。

2 现状评估

该刮管机工作效率低，为提高工作效率，降低生产成本，项目小组通过增加电机功率及转速结合变频器提高了刮削速度，结果发现刮削表面质量差[3]。

因此，项目小组就加速刮削时提高刮削表面质量进行进一步深入研究。

对可能影响管坯表面质量的因素进行分析，如下：

图1 影响刮管机表面刮削质量的因素分析

分析可知，系统稳定性差为主要影响因素，本次主要针对提高系统稳定性进行改善[4]。因此对该刮管机三大机构，及刮削刀具进行分析评估如下：

表1 评估数据

可见这四大因素对刮削效果都有不同程度的影响，其中影响最严重的为传送机构，夹持机构次之[5]。

3 分析与改善

经小组对现场设备的评估分析，发现影响刮削质量的主要有两个部分：①夹持机构，②传送机构。

现主要针对夹持机构、传送机构进行分析改善。

3.1 夹持机构的分析改善

原有的夹持机构由卡盘进行夹持操作。

当管坯质量较小，且刮削速度较大时，管坯会随着运行而被刮松，震动，甚至脱落，很大程度的影响表面刮削质量。

同时，该刮管机夹持方式为单向夹持，管坯未夹持的一端会由于自重下垂，影响刮削质量。

图2 单向夹持机构

经小组分析讨论后，决定将卡盘夹持改为顶针，采用两端夹持管坯的方式。

图3 两端夹持机构

改善后的夹持机构更为稳定，刮削效果得到优化。

3.2 传动机构的分析改善

通过前三步的改善，管坯表面的刮削缺陷进一步消除，但仍有鱼鳞纹出现，考虑与系统的传送稳定性相关，对传动机构的分析如下：

原有刮管机的传动机构为丝杠传动，即螺纹传动，该机构的优点为传动精度高，缺点为摩擦损失大，传动效率低传动过程产生共振，稳定性差，不适用；为使刮削表面质量有所改善，在刮削过程中需避免共振情况的发生，因此考虑将原螺纹传动改为链传动。其优点为承载力高，效率高可用于恶劣环境，成本低，缺点为工作噪音大。

经改善后，管坯表面的刮削缺陷基本消除。

4 结果验收

经过对原有刮管机的改造，不仅刮削效率得到有效提高，同时也提高了刮削质量，以￠70＊7的管坯为研究对象，从一批￠70＊7的管坯中随机抽取10支，对其进行刮削操作，并观察表面质量，与改造前的统计数据进行对比，统计结果如下：

设备改造前刮削表面质量合格率为30%，改造后为70%，大幅提升了刮削管坯的表面质量。

5 结论

管坯作为管材生产加工的前提，管坯的表面质量直接影响管材的轧制质量。管材厂成立项目组，设计制造了刮管机。

经过本次对原有刮管机的进一步改造，使得刮管机在高速刮削状态下的刮削表面质量得到很大提升，刮削管坯表面质量合格率由30%上升至70%。

另外，将刮管机由原单工位改造为三工位，有效的提高了刮管机的工作效率。现管材厂已对刮管机进行批量生产，并投入生产。