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油井管螺纹加工机床的技术引进及国产化 机床的详细分类

管螺纹机床的床身结构

 我国早期从国外引进的管螺纹加工机床, 大多采用平导轨。包括前苏联的车丝机、德国Meer 公司的车丝机和美国PMC 公司的车丝机。只是当时法国克里丹公司的车丝机以及21 世纪以后进口的具有克里丹公司技术特点的比利时高力耐公司的管螺纹机床, 无论是管体加工还是接箍加工, 均采用斜床身即斜导轨。目前国外在管螺纹加工机床的床身结构设计方面越来越多的采用斜床身。  
在现代机床设计制造中, 采用斜导轨有着许多平导轨所不具备的优点: 首先是排屑比较方便, 加工过程中被切削掉的金属可以直接落下, 掉到机床底部安装的排屑器上, 再移出机床外部; 其次是机床受力状态比较好, 既能够承受较大的垂直方向的切削分力, 又能够承受较大的水平方向的切削分力; 三是斜导轨的机床换刀、换工装比较方便, 操作与维护相对比较容易。而且为了强力切削、重力切削的需要, 国外的管螺纹机床厂普遍在改进床身结构的同时, 加宽了导轨的承载面。后来国内的机床制造厂在吸收国外先进技术的基础上, 也开发了斜床身的车丝机。如原沈阳第三机床厂研制的SSCK-3263B 接箍车丝机, 甚至大胆采用了75°斜导轨, 当时获得国家金质奖。后来, 原沈阳第三机床厂陆续设计开发的管螺纹机床普遍采用了45°斜导轨。近几年来, 国内沈阳的广联机床公司, 银川的长城机床厂, 上海的江宁、江汉、庆强等管螺纹机床制造厂设计开发的车丝机, 也大都采用了斜导轨的床身结构设计。在此基础上, 有些机床厂还广泛使用镶钢导轨, 以及直线滚动体导轨, 如滚柱导轨及滚针导轨。滚动导轨的应用可以大大提高机床的动态响应速度和传动精度, 但是不适宜于重切削。对于切削效率要求高的管加工工艺, 强力切削显得更重要。可以说, 在管螺纹机床的床身结构设计方面, 国内目前的技术水平与国外的差距并不是很大。 
管螺纹机床的动力系统 
 国外的管螺纹加工机床为了追求较高的加工效率, 大多采用大功率的直流或交流电机, 从动力上来支持多刀、多刃、强力切削。譬如美国PMC 公司的471 型管体车丝机, 其主电机的功率达到75 kW, 比利时高力耐公司的NCT-7 管体车丝机主电机的功率达到132kW, PT-5管体车丝机主电机的功率达到167 kW 。而且PMC 公司和高力耐公司的接箍车丝机的主电机功率都可以为多刀、多刃、强力切削提供强劲的动力, 大大提高了切削效率。如高力耐公司的CDM13 型接箍车丝机主电机功率达到200 kW, 采用双刀架分别从接箍两头切削进给的方式, 大大提高了加工效率。  
以前国内的管螺纹加工机床设计的动力系统都是按通用机床的要求配置的, 所以功率都比较小。如上海江宁公司的QK1319 型管螺纹车丝机, 其A 型为11 kW, 改进的D 型也仅为22 kW; 沈阳、长城、江汉等管螺纹机床制造厂制造的管螺纹机床的主电机功率以前都没有超过45 kW 。近几年来, 国内的机床制造厂为了提高管螺纹机床的生产率, 同时学习了国外的先进技术与成功经验, 大幅度提高了机床的切削效率。如沈阳机床厂将SUC-8128  管体车丝机机床的主电机功率提高到80 kW, 将SUC-8128a 的主电机功率设计为133 kW, SUC8127a 的主电机功率甚至达到168 kW 。沈阳广联的SYSK-206 和SYSK-210 两种管体车丝机主电机功率也都达到132 kW, 达到了国外的技术水平。同时由于现代数控机床控制技术的提高, 使机床的变速系统大为简化。采用交流或直流变频调速技术以后, 一般数控机床的主轴箱都去掉了庞大复杂的齿轮变速机构, 使机床的传动链大大缩短, 传动精度、传动效率得到提高。目前国外大多数管螺纹加工机床的传动链都设计为2级或3级, 从电动 
机输出端经过1 对皮带轮(多数采用同步齿形带), 再经过1对变速齿轮或1组涡轮涡杆副, 就直接传动到主轴。主轴转速的调节完全靠变频器来实现。目前国内的许多管螺纹加工机床还采用齿轮变速的办法, 尚未完全实现真正的数控化变频调速, 主电机的功率还不足以支持强力切削。  
管螺纹机床的夹紧系统 
 国外管螺纹机床的夹紧系统设计中, 以美国PMC 公司刀具旋转进给而钢管静止不动的切削方式中采用的夹紧系统(图4)与比利时高力耐公司刀具直线进给而钢管旋转的切削方式中采用的夹紧系统最为典型。两者的共同之处在于全都采用了预定心和浮动夹紧的方式, 即先进行固定夹紧, 要求夹紧系统将钢管精确定位, 严格地使被加工钢管的端部中心线与机床主轴中心线重合或接近, 提高两者的同轴度, 以提高切削时螺纹的加工合格率, 从而提高产品质量。同时, 两家公司设计的夹紧系统中都包含了辅助夹紧装置, 即在主夹紧的卡盘外都设有1个内支撑装置, 一方面起辅助夹紧作用, 防止在切削过程中刀具或工件颤动, 使切削更加平稳; 另一方面则是防止铁屑和乳化液进入钢管内, 保持钢管内部的清洁。



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