擠壓不銹鋼管坯的表面質量對成品鋼管的表面質量影響極大。對于以生產不銹鋼管為主的擠壓車間來說,要求管坯進行100%的剝皮,以清除坯料皮下氣泡、細小的裂紋以及非金屬夾雜物等缺陷。同時要求剝皮后坯料表面無車刀痕跡。尼科波爾南方不銹鋼管廠規定:剝皮后坯料的表面光潔度要達到TOCT2789標準規定的5~6級。因此,管坯精車時采用寬刀具。
不銹鋼管坯剝皮時的進刀深度(半徑方向)取決于對管坯表面質量的要求。瑞典山特維克公司的不銹鋼管坯剝皮時的進刀深度一般為2mm,而管坯質量不好時,剝皮進刀量可以達到5~10mm.
為了防止擠壓開始時變形金屬在流動過程中可能產生金屬的“停滯區”,導致不銹鋼管表面產生缺陷,在坯料剝皮的同時,管坯一端要車成半徑為R10~20mm的圓角。
下面以德國設計制造的RSB350/1200型管坯剝皮機床為例介紹剝皮機床的主要性能。
根據坯料的加工工藝,其剝皮工序有兩種形式,即短剝皮和長剝皮。短剝皮是指坯料進入加工車間之后,先按照工藝要求的坯料長短切成定尺的短坯料,然后逐支在短坯料的剝皮機上剝皮;而長剝皮則是進入加工車間長度為1.5~12m的坯料,在長剝皮機床上先剝皮,再將剝皮后的光坯切成工藝要求的長度。
長剝皮機床一般同時具有車削和滾壓兩個功能。坯料在剝皮后接著就進行滾光。并且,經剝皮和滾光后的坯料直接進入多刀切割,鋸切成工藝要求的長度。
長剝皮機床采用坯料的最小長度為1.5m,其車刀和滾壓頭的轉速可以在47~280r/min的范圍內無級調速。一個車刀盤或一個滾壓頭加工整個直徑范圍內的棒坯,而且可以通過車刀盤和滾壓頭的調整分別適應棒料尺寸或剝皮量改變的需要。同時,機床還可以安裝靠模裝置,以適應長棒料出現的輕微的橢圓度和彎曲度,加工時達到最小剝皮量(0.2mm)的要求。當不采用靠模時,機床在一次行程中的金屬剝皮量可以達到2.0~10.0mm,其加工的精度和光潔度如下:
棒材直徑的加工精度 0~0.35mm
表面光潔度 :
車削后 5~10μm
滾壓后 0.5~3.0μm
長剝皮機床采用預制的并且耐磨的硬質合金標準刀片作為切削工具時,切削刀片的平均使用壽命為40min,滾壓輪壽命為8小時。機床的生產能力與加工棒料的規格和材料有關,一般為58~89m/h。
長料剝皮機床的優點是生產能力高且滾壓后的表面粗糙度低;而缺點是機床結構復雜,安裝面積較大且成本較高。
表8-8是俄羅斯克拉馬托爾斯克重型機床廠設計制造的無心剝皮機床的性能。
坯料的短剝皮機床可有兩種形式,即刀具固定、坯料旋轉形式和刀頭旋轉、坯料固定或推進的形式。后一種形式的機床被認為是更先進的剝皮機床,因為其不需要預先加工坯料的端面。如德國Kieserling Albrent公司制造的280型機床,用于車削直徑φ180~280mm、長度為350~700mm的合金鋼和不銹鋼坯料。坯料從接收裝置送到機床軸線,液壓夾具從端部夾緊,以0.2~10m/min的進料速度推過旋轉的4把切削刀的刀頭。加工后坯料輸送到卸料臺架上。加工后坯料的表面粗糙度Ra≤5μm,在坯料帶有微小的橢圓度的情況下,機床可以安裝靠模裝置來保證最小的金屬剝皮量(0.2mm),并且一次行程中的金屬剝皮量按直徑可以達到2~7mm,剝皮精度達到±0.3mm.其切削工具采用預制硬質合金刀片,平均使用壽命為40min左右。
280型短剝皮機床在1Cr18Ni10Ti不銹鋼坯剝皮時的生產能力取決于坯料的直徑,基本在52~72件/h范圍內變動。
短坯料剝皮機床同時裝備有坯料輸送機械,其占地面積不大,并不會損壞加工后坯料的表面。
長料剝皮機床和短料剝皮機床相比較,單位時間內加工坯料的數量高25%~35%.通常長料剝皮機床都帶有倒棱或車圓的功能。
美國 HETRAN公司設計制造的長坯料表面加工機床在設備和工藝方面有較新的技術水平以自動或手動操作,加工(剝皮和拋光)鍛造和軋制的碳結鋼、合結鋼、軸承鋼、模具鋼、不銹鋼、高溫合金和鎳基合金以及鈦合金和高速鋼材料的坯料。
該設備系由計算機通過帶操作臺的PLC控制,能夠顯示和設定加工過程的工藝參數和設備參數,而且提供故障診斷系統。并且剝皮機的刀頭轉速可以無級調節,整套設備能夠做到有選擇性地或自動地執行高速的精確車削及拋光工序。在操作期間配備有一套涵蓋產品規格的硬質合金刀具。縮短更換刀具的時間。從取出使用過的刀具至換上新的刀具并調節妥當僅需5~9min。
另外,該套設備采用了具有最高分辨率的無接觸自動激光測量系統,能測量讀出的數據包:最大尺寸、最大偏差、最小偏差及標準偏差,并且能將有效的測量值與經編程的公差極限相比較,作出相應的評估。而且均可由LED二極管顯示超公差(紅色)、正常公差(綠色)、未到公差(紅色)等瞬時結果。
表8-9為美國 HETRAN公司設計制造的長坯料表面剝皮機組設備的主要性能。