【摘 要】
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钛及钛合金无缝管材的生产需要经历挤压、轧制、除油、热处理等生产工艺。其中,挤压工序自身存在工艺缺陷,导致部分种类的钛合金管坯经挤压后表面质量不能满足轧制工艺要求,故在挤压及轧制工序之间辅有管坯表面处理工序,即刮削。为实现刮削工艺在原有工序中良好的适应性、应用性,结合钛及钛合金无缝管材原生产工艺的特殊性,设计并制造了适用于钛及钛合金无缝挤压管坯的原刮管机。然而在实际生产中,该刮管机的工作效率与刮削后
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钛及钛合金无缝管材的生产需要经历挤压、轧制、除油、热处理等生产工艺。其中,挤压工序自身存在工艺缺陷,导致部分种类的钛合金管坯经挤压后表面质量不能满足轧制工艺要求,故在挤压及轧制工序之间辅有管坯表面处理工序,即刮削。为实现刮削工艺在原有工序中良好的适应性、应用性,结合钛及钛合金无缝管材原生产工艺的特殊性,设计并制造了适用于钛及钛合金无缝挤压管坯的原刮管机。然而在实际生产中,该刮管机的工作效率与刮削后的管坯表面并不理想。故本文以原自制刮管机为研究对象,运用六西格玛工具等数据分析工具对其所存在的各类问题进行了系统且详细的分析,并在此基础上对原刮管机进行优化设计与改进。取得了以下研究成果:（1）改变刮削方式,优化表面质量、提高工作效率。因刮削的方式受制于刮削机构的稳定性,故将原刮削机构改为磨削机构,在原基础上增加了驱动电机、张紧气缸、接触轮等,用砂带替代刀具。经优化改进后,管坯刮削（磨削）表面粗糙度由Ra 6.4～8.5优化为Ra 4.1～4.7,即表面质量得到优化。同时,换刀时间占比由7.5%～14.1%下降为0～2.1%,即提高了工作效率。（2）传动与夹持系统的优化改进,优化表面质量、提高工作效率、提高刮削（磨削）精度。原刮管机主传动机构为链传动,通过三爪卡盘对管坯单向夹持。链传动及单向夹持稳定性差,影响表面刮削质量。经优化改进后,由滚珠丝杠替代链传动,将单侧夹持改进为两端加持,并增设送料及抬料机构。保证系统稳定性的同时,提高工作效率。优化改进后,管坯刮削（磨削）表面粗糙度由Ra 6.4～8.5优化为Ra 1.6～2.2,即表面质量得到优化。装卸管坯时间占比由23.4%～24.7%下降为16%～17.2%,即提高了工作效率。管坯表面去除量偏差（绝对值）平均值由0.5mm～1mm下降为0.08mm～0.4mm,即提高了刮削（磨削）精度。（3）增设在线测量系统,保证尺寸精度。优化改进后的设备在原有基础上增设了在线测量系统。该系统可实现对管坯轴向及周向的测量。该机构的核心元件采用美国GE品牌的超声波测量探头,利用声速传播的原理测得管坯壁厚值。其测量值经数控系统计算并反馈后,磨削操作将按照计算结果进行,保证磨削精度。增设在线检测系统后,管坯表面去除量偏差由±1.7mm下降为±0.2mm。满足高品质钛及钛合金管材的生产要求。
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