問題提出

我公司的LG60軋機，是一種往復式軋管機。采用環形孔型，軋輥直徑為270mm，其機架行程為600mm，工作段長度為480mm，工作方式為后死點送進，前死點回轉，軋機回轉和送進的動作各采用一個交流伺服電機來完成，回轉和送進的信號相隔180°，送進段和回轉段的長度均為46mm。用該軋機軋制TA2鈦管材時，管材表面出現魚鱗狀的痕跡(見圖1、圖2)，導致管材的表面粗糙度急劇升高，必須增加一道修磨工序才能將痕跡消除，導致生產效率下降，同時也降低了成品率。給后續的管材軋制帶來了問題，必須在軋制時消除該缺陷。

圖1軋制時出現魚鱗狀缺陷的管材(酸洗后)

圖2軋制時出現魚鱗狀缺陷的管材
問題分析
導致這種問題的出現，可能有設備、工模具等方面的原因，需逐一予以分析。

設備方面
從該軋機的行程及回轉送進段長度來看，對比公司內的同型號軋機，該機的行程偏短，國產同型號軋機的行程為925mm，比該軋機長325mm。該軋機的行程與國產的LG30．H軋機比較類似，可以說該軋機設計行程偏短。軋機的行程短造成在軋制同樣工藝的管材時，管材的變形比較劇烈，導致軋機的軋輥、機架發生彈性變形比較大，而軋機行程短會造成精整段也短，這樣彈性變形太大在精整段結束時不會完全釋放。彈性變形的出現為管材表面問題的一個主要原因。在軋制過程中可以發現，軋輥的間隙在過了精整段后有一個較大的回彈。察看孔型的安裝，要求位置正確，安裝的垂直度、水平度、位置度都較好，軋輥齒輪選得合適，軋輥齒輪和齒條之間的間隙在設計要求范圍內。在軋機的運轉過程中，沒有發現異常現象，潤滑及軋機的動作符合設計要求，說明設備調整沒有出現問題。
工藝方面
該規格管材軋制工藝為Φ45mm×6mm-Φ35mm×2．5 mm，在其它軋機上均可以順利軋制，使用的管材坯料規格、批號均相同，說明該軋制工藝沒有問題。
模具方面
察看管材的變形錐體，發現變形錐體部分在定徑段末段出現了魚鱗狀缺陷，而在錐體的其余部分，管材表面較為光滑，說明問題出現在定徑段末段。接著察看軋輥，發現在定徑段末段出口處與回轉段交界處，孔型曲線的脊部出現較嚴重的摩擦痕，而孔型的開口處卻沒有。在孔型的其余部位均未發現摩擦痕跡，進一步說明問題出現在軋輥上，而且是這個部位。
      進一步檢查孔型定徑段末段出口處，發現在定徑段的出口處，孔型曲線有一個突然的變化，在2mm的長度內，孔型直徑就從35mm變為45mm，而45mm就是回轉段的曲線直徑。由此認為問題的原因：在管材軋制的過程中，管材始終與孔型脊部呈一個馬鞍形的面接觸。這時因為孔型在設計時從管材的入口處到定徑段結束時，一直是光滑連接的。而在定徑段末段出口處與回轉段交界處，由于出現一個曲線的突然變化，孔型在轉到這一點時，突然從面接觸變成線接觸；從剛才的設備方面分析來看，由于軋機在此處有較大的彈性回復存在，管材承受的壓強驟然變大，這時管材被彈性壓扁，同時軋輥仍然在轉動，與管材相接觸的線接觸區在軋輥的摩擦下向后運動，而軋機的送料小車卻將料擋住，造成軋輥在管材表面摩擦，從而形成魚鱗狀摩擦痕。在孔型的側壁由于開口的存在，孔型沒有與管材相接觸，所以沒有形成摩擦。仔細觀察缺陷確實為縱向摩擦條紋。這就進一步驗證了分析過程的正確性。

解決方案
從以上分析來看，問題主要出現在設備和模具上，可是設備的行程現在是不可調的，現在只能在模具上考慮做一改進，設備局部調整給以配合。經過分析設備考慮了以下兩個方案：
1)設備不作任何改動。既然在定徑段末段出口處與回轉段交界處，由于出現一個曲線的突然變化而導致摩擦痕的出現，就從定徑段末段出口處開始，首先將孔型定徑段末段出口處直徑拋大為45mm，然后向孔型的定徑段延伸，拋出一個孔型脊部逐漸變大的區段，這一區段必須與定徑段相切，而且必須尺寸精確、對稱，否則還會出現摩擦痕。而且這樣做會導致本來很短的定徑段(90mm)更加變短。
2)管材出現摩擦痕的原因是由于與管材相接觸的區域由馬鞍形的面接觸變成線接觸而出現的，就讓孔型在前死點的時候始終保持與管材面接觸，但是軋機的運動方式為前死點回轉，保持面接觸必然會影響軋機的回轉。所以必須將軋機回轉電機的回轉信號與軋機送進電機的送進信號同時引到后死點，讓回轉和送進的動作在后死點同時進行，軋機在前死點不作任何動作。由于回轉和送進的信號是由與軋機曲柄齒輪相連接的磁性接近開關所給的，兩者相隔180° 。所以只要將兩個磁性開關的夾角變為0° ，并在軋機PLC中給以重新設定就可以實現回轉和送進的動作在后死點同時進行。分析以上兩種方案，第一種方案對人工要求比較高，在沒有相關加工設備的情況下，達到規定的要求是不可能的，如果按照第1種方案實施，雖然拋大孔型，但是達不到精度要求，仍然會出現缺陷的情況，工作很有可能失敗。而第2種方案，只需要對軋輥的安裝位置加以調整，另外將兩個開關的位置和PLC作調整，對軋輥的現有狀況不作改動，以現有能力來講是可以達到的，成功的可能性很大，綜合以上分析，決定采取第2種方案。

具體實施
1)以前軋輥的安裝方式為后死點對正，現在變更為前死點對正。將軋機開到前死點，轉動軋輥，將軋輥的定徑段結束處向后5mm處劃上標記，并將上下軋輥在此處對正，以與軋輥相匹配的軋輥齒輪相對正為準。
2)將回轉信號磁性開關轉到與送進磁性開關平行的位置，并加以固定；在PLC中設定在送進時同時予以回轉電機回轉信號。
3)將以上機構調整好后，開動軋機空載試車，未發現異常現象；然后裝上管子進行試軋，軋制過程比較平穩，檢查變形錐體，變形錐體圓滑；檢查所
軋的成品管材(如圖3所示)，外徑公差為0．10mm，壁厚公差為0．05mm，表面粗糙度Ra為0．8μm，完全達到管材軋制工藝要求。
結論
1)用本實驗方案來解決管材表面出現的摩擦缺陷是合適的，有效的。
2)管材表面出現軋制缺陷，解決問題必須同時考慮設備、模具、材料等各個因素。