頂管機(被稱為惰輥連軋)的工作原理是:由大齒條(與齒輪嚙合)、推桿驅動的芯棒插入杯狀體后,工件通過一系列的孔徑逐漸減小的模孔,將杯狀體延伸,同時杯狀體的壁厚逐漸減薄,如圖6-2所示。軋輥是非傳動的,共15~20機架。老式的孔型是環式的,后改為輥式的。
直流電機通過傳動小齒輪,傳動大齒條(大齒條由工字梁構成,其上、下兩面各嵌有百余塊齒板),從而使和大齒條相連接的推桿座向前運動,推桿的后端裝于推桿座中,其前端與芯棒自由連接,芯棒頂推帶有杯底的沖孔坯通過各個機架。頂管機機架按一定工藝要求排列配置在頂管機床身上,機架內裝有頂管輥,最后芯棒和工件離開頂管機,通過松棒機,而與此同時,推桿座中的推桿則返回原位,以便開始下一個頂管工藝過程。
頂管機的孔型有環式和輥式兩種,前者與拔模相類似。頂管機采用15~20個機架,一般前一半機架為固定機架,后一半為可調機架。該機架中的軋輥在徑向可以調整,這兩類機架中的軋輥配置分別如圖6-3、圖6-4所示。
在頂管機床身上配置機架總的要求是:以一定的床身長度生產盡可能長的毛管,在新式的頂管機上可生產16m長的毛管,至于毛管壁厚受松棒機能力所限,通常為7~10mm.表6-1為新式頂管機的生產綱領。
從軋管工藝技術發展史來說,頂管工藝曾遇到兩次挑戰,一次是來自自動軋管工藝方面的;另一次即來自連軋管工藝方面。第一次挑戰由于影響僅涉及社會主義陣營內幾個國家,只有點震感而已,而在第二次挑戰中,頂管工藝面對長芯棒連軋管工藝的優勢,頂管工藝也就壽終正寢了。
在講到頂管工藝技術發展史時,有一位聯邦德國博士Pfeiffer 先生值得一提,因為他的經歷是由頂管走向連軋,他于1962年畢業于阿享大學冶金系,所寫的畢業論文是“就一臺頂管機所作的研究”,由論文題目及寫作時間來看很可能受到Dobrucki的影響,畢業后任 Mülheim 頂管車間工藝工程師,而1974年寫博士論文時就轉而研究連軋管工藝了,這實際上顯示了聯邦德國在小口徑不銹鋼管生產領域內“連軋興、頂管衰”的趨勢。從世界范圍來看,標志著連續軋管工藝真正獲得大發展的年份是1949年、1950年,美國Lorain 和 Gary 兩座連軋管廠投產,但由于當時正是二次世界大戰,戰后時期聯邦德國正在恢復經濟,無暇顧及不銹鋼管工業的發展,直到1965年聯邦德國才建成現代化的連軋管車間RKI,又過了七年,建立第二個連軋管車間RKII,已是1972年了此后,Reisholz頂管廠就沒有存在的必要了,到1977年9月正式關停,世界上第一臺頂管機生產了78年之后就此停止生產,當然,就頂管機工藝來說,仍未停止發展,它發展成為改良的頂管工藝-CPE工藝。