JPH0780009B2 - Method and device for preventing self-excited vibration of mandrel - Google Patents
Method and device for preventing self-excited vibration of mandrelInfo
- Publication number
- JPH0780009B2 JPH0780009B2 JP25832189A JP25832189A JPH0780009B2 JP H0780009 B2 JPH0780009 B2 JP H0780009B2 JP 25832189 A JP25832189 A JP 25832189A JP 25832189 A JP25832189 A JP 25832189A JP H0780009 B2 JPH0780009 B2 JP H0780009B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mandrel
- servo valve
- plug
- excited vibration
- hydraulic cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Metal Extraction Processes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、金属管の冷間引き抜き加工において、マンド
レルに発生する自励振動を短時間で確実に解消すること
ができるマンドレルの自励振動防止方法および装置に関
する。The present invention relates to a self-excited vibration of a mandrel, which can surely eliminate self-excited vibration generated in a mandrel in a cold drawing process of a metal tube in a short time. Prevention method and device.
(従来の技術) 金属材料の冷間引き抜き加工は、金属管、例えば継目無
鋼管または溶接鋼管の 外径を減少すること、 表面を美しく仕上げること、さらには 寸法精度を向上させること 等を目的として行う冷間加工の1種であって、熱間加工
で製造された金属管を工具(ダイス)の孔を通して前方
から順に引き抜き、断面積を小さくしたり形状を変更す
る操作を1回以上、通常数回繰り返す加工法であって、
所定の寸法、強度等を付与して、製品であるボイラーチ
ューブ、機械構造用鋼管等に加工する手段である。(Prior art) Cold drawing of metal materials is aimed at reducing the outer diameter of metal pipes, such as seamless steel pipes or welded steel pipes, making the surface beautiful, and improving dimensional accuracy. This is a kind of cold working to be performed, in which the metal pipe manufactured by hot working is pulled out in order from the front through the hole of the tool (die) to reduce the cross-sectional area or change the shape once or more, usually. It is a processing method repeated several times,
It is a means for imparting predetermined dimensions, strength, etc., and processing into products such as boiler tubes, steel pipes for machine structures, and the like.
第4図に冷間引き抜き加工法による製管装置の一例を示
す。一端を固定されたマンドレル1の他端に取りつけら
れた円筒形のプラグ2をダイス3の孔の内部に設置し、
前記ダイス3の孔径より大きい外径を有する金属管4を
キャリッジにより牽引しながらダイス孔を通過させて、
所望の断面形状を有する成品5を得ている。この際、金
属管4の外面および内面に潤滑油を滴下し、プラグ2と
金属管4との間に発生する摩擦力を減じて加工性の向上
を図っている。FIG. 4 shows an example of a pipe producing apparatus by the cold drawing method. The cylindrical plug 2 attached to the other end of the mandrel 1 having one end fixed is installed inside the hole of the die 3,
A metal tube 4 having an outer diameter larger than the hole diameter of the die 3 is pulled by a carriage to pass through the die hole,
A product 5 having a desired cross-sectional shape is obtained. At this time, lubricating oil is dropped on the outer surface and the inner surface of the metal tube 4 to reduce the frictional force generated between the plug 2 and the metal tube 4 to improve the workability.
ところで、このような金属管の冷間引き抜き加工法にお
いて、プラグ2と金属管4の内面との間の相対速度に関
する摩擦力の変化率が負の値である場合、すなわちプラ
グ2と金属管4の内面との潤滑が充分でない場合に、プ
ラグ2に振動が発生する。すなわち、プラグ2と金属管
4の内面との間の摩擦力はこれら両者の相対速度により
決定される値であり、例えばプラグ2と金属管4との相
対速度が0のとき(付着、つまりスティック状態のと
き)には、摩擦力が大きいためプラグは引き込まれ、あ
る程度引き込まれるとすべり状態(スリップ状態)とな
り両者の相対速度は増加し摩擦力は減少するため、この
振動は徐々に成長し大きくなる。一般的に、かかる振動
は、スティック・スリップ現象と呼ばれるものである。By the way, in such a cold drawing method for a metal tube, when the rate of change of the frictional force with respect to the relative speed between the plug 2 and the inner surface of the metal tube 4 is a negative value, that is, the plug 2 and the metal tube 4 When the inner surface of the plug is not sufficiently lubricated, the plug 2 vibrates. That is, the frictional force between the plug 2 and the inner surface of the metal tube 4 is a value determined by the relative speed of the two, and for example, when the relative speed of the plug 2 and the metal tube 4 is 0 (adhesion, that is, sticking). (In the state), the plug is pulled in because the frictional force is large, and when it is pulled in to a certain degree, it becomes a slipping state (slip state), the relative speed between the two increases and the frictional force decreases, so this vibration gradually grows and becomes large. Become. Generally, such vibration is called a stick-slip phenomenon.
第5図に、プラグの滑り速度と、プラグ〜金属管内面の
摩擦力との関係をグラフで示す。第5図に示すグラフ
は、金属の管として鋼管を用い、第4図に示す装置によ
り引き抜き加工を行った際に得たデータから作成したも
のである。第5図中の区間‐Aあるいは‐A′にお
いては、プラグの滑り速度の増加(または減少)に伴
い、プラグと引き抜き管内面の間の摩擦力が減少(また
は増加)し(負性抵抗と呼ばれる)、プラグの滑り速度
がA′‐A間で変化すると摩擦力のエネルギーを受け
て、自励振動を起こすものと考えられる。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the sliding speed of the plug and the frictional force between the plug and the inner surface of the metal tube. The graph shown in FIG. 5 is created from the data obtained when the steel pipe is used as the metal pipe and the drawing process is performed by the apparatus shown in FIG. In the section -A or -A 'in Fig. 5, the frictional force between the plug and the inner surface of the drawn pipe decreases (or increases) as the sliding speed of the plug increases (or decreases) (negative resistance and It is considered that when the sliding speed of the plug changes between A'-A, the energy of frictional force is received to cause self-excited vibration.
そこで、かかるスティック・スリップ現象を解析的に表
現するため、第4図に示した製管装置を模式化して第6
図に振動モデルを用いて近似的に示す。第6図において
プラグ2に関する運動方程式は、 M+C+kx=f ……(1) となり、また第5図に示す区間A′‐Aにおけるプラグ
の滑り速度とプラグ〜金属管内面の摩擦力との関係か
ら、 f=−α(V−)+β(ただしα>0、β>0)…
…(2) ただし、k:マンドレルのばね定数 c:マンドレルの減衰係数 M:マンドレルおよびプラグの等価質量 f:プラグ〜金属管間の摩擦力 x:プラグの変位 と近似することができる。Therefore, in order to analytically express the stick-slip phenomenon, the pipe manufacturing apparatus shown in FIG.
The figure shows approximately using a vibration model. In FIG. 6, the equation of motion for the plug 2 is M + C + kx = f (1), and from the relationship between the sliding speed of the plug and the frictional force between the plug and the inner surface of the metal pipe in the section A′-A shown in FIG. , F = −α (V −) + β (where α> 0, β> 0) ...
(2) However, k: spring constant of mandrel c: damping coefficient of mandrel M: equivalent mass of mandrel and plug f: frictional force between plug and metal tube x: displacement of plug can be approximated.
したがって、(1)式および(2)式より M+C+kx=−α(V−)+β よって、 M+(C−α)+kx=−αV+β ここで、上式の左辺から求めた特性方程式を用いること
により、自励振動を起こす条件は、 となるが、この定数αは主としてプラグと金属管との間
の潤滑状態により決定されるものであるために、加工中
にαが(3)式に示す条件を満足してしまうことがあ
り、自励振動を発生してしまう。Therefore, from equations (1) and (2), M + C + kx = −α (V −) + β Therefore, M + (C−α) + kx = −αV + β Here, by using the characteristic equation obtained from the left side of the above equation, The conditions that cause self-excited vibration are However, since this constant α is mainly determined by the lubrication state between the plug and the metal pipe, α may satisfy the condition shown in the equation (3) during processing, Self-excited vibration is generated.
かかる振動が発生すると引き抜き材料の表面性状を悪化
するだけでなく、工具の損耗を早め、最終的には設備損
傷に至る。When such vibration occurs, not only the surface quality of the drawn material is deteriorated, but also the wear of the tool is accelerated, and eventually the equipment is damaged.
したがって、この振動が加工中に発生した場合、「引き
抜き速度を低減して振動の発生しない加工速度に調節し
振動を弱める方法」(特開昭50-128665号公報)が従来
広く行われていた。また、加工速度を低下しても振動が
収束しない場合には、加工度を低下して振動の発生しな
いスケジュールに変更する対策や、加工時に使用する潤
滑剤をより高級な性質のものに変更する対策が行われて
いた。Therefore, when this vibration occurs during processing, a "method of reducing the drawing speed to adjust the processing speed so that the vibration does not occur and weakening the vibration" (Japanese Patent Laid-Open No. 50-128665) has been widely used in the past. . If the vibration does not converge even if the machining speed is reduced, a measure to reduce the machining rate to change the schedule so that vibration does not occur, or change the lubricant used during machining to a higher-grade lubricant Measures were being taken.
また、プラグの振動を低減するための提案として「超音
波でプラグを加振し、摩擦特性を改善して、プラグの振
動を防止する方法」(特開昭51-116157号公報、同51-12
6368号公報等)が公知である。Further, as a proposal for reducing the vibration of the plug, "a method of vibrating the plug by ultrasonic waves to improve friction characteristics to prevent vibration of the plug" (Japanese Patent Laid-Open Nos. 51-116157 and 51-116157). 12
No. 6368) is known.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、これらの方法では生産性を低下させずに
引き抜き加工中にプラグに発生する振動を防止すること
ができない。すなわち、特開昭50-128665号公報に開示
された方法はいずれも引き抜き加工の加工能率を低下さ
せるものである。すなわち、加工速度を低下すると当然
に加工能率は低下し、また加工度を低下させると最終寸
法に仕上げるまでの工程が増加するため、いずれの方法
によっても加工能率は低下してしまう。(Problems to be Solved by the Invention) However, these methods cannot prevent the vibration generated in the plug during the drawing process without lowering the productivity. That is, all of the methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 50-128665 reduce the drawing efficiency. That is, when the processing speed is decreased, the processing efficiency is naturally decreased, and when the processing degree is decreased, the number of steps until the final dimension is finished increases. Therefore, the processing efficiency is decreased by any method.
また、潤滑剤をより高級なものに変更する対策は補助的
な対策であるのみならず、変更に際し余分な工数・費用
を要することとなる。したがって、かかる対策を用いる
と、引き抜き加工の生産性は著しく低下するとともにプ
ラグ2に発生する振動を基本的には防止することができ
なかったのである。In addition, the measure to change the lubricant to a higher-grade one is not only a supplementary measure, but also requires extra man-hours and cost when changing. Therefore, if such a measure is used, the productivity of the drawing process is significantly reduced and the vibration generated in the plug 2 cannot be basically prevented.
さらに、特開昭51-116157号公報、同51-126338号公報等
に開示された方法では、超音波を発生しこれをプラグに
付与するために高価で大規模な設備を要し、実際上採用
することができない。Further, in the methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 51-116157 and 51-126338, expensive and large-scale equipment is required to generate ultrasonic waves and apply the ultrasonic waves to the plug. Cannot be adopted.
また、雑誌(TUBE INTERNATIONAL,1986年3月号、p.39
〜p.43)には、マンドレルを静水圧スラストベアリング
を介して固定し、この静水圧スラストベアリングの減衰
効果を利用してマンドレルおよびプラグの振動を低減す
る方法が開示されている。しかし、この方法ではスラス
トベアリングのばね定数および減衰係数の調整が困難な
のであって、引き抜き加工時にプラグ2に発生する振動
を除去することはできなかったのである。Also, magazines (TUBE INTERNATIONAL, March 1986, p.39)
~ P.43) discloses a method of fixing a mandrel through a hydrostatic thrust bearing and utilizing the damping effect of the hydrostatic thrust bearing to reduce the vibration of the mandrel and the plug. However, since it is difficult to adjust the spring constant and the damping coefficient of the thrust bearing by this method, the vibration generated in the plug 2 during the drawing process could not be removed.
ここに、本発明の目的は、金属管の冷間引き抜き加工に
おいて、マンドレルに発生する自励振動を短時間で確実
に解消することができるマンドレルの自励振動防止方法
および装置を提供することにあり、さらに具体的には、
前述の(2)式中の定数αが式を満足するような値で
ある場合にも、マンドレルに発生する自励振動を短時間
で確実に解消することができるマンドレルの自励振動防
止方法および装置を提供することにある。Here, an object of the present invention is to provide a self-excited vibration preventing method and device for a mandrel, which can surely eliminate self-excited vibration generated in a mandrel in a short time in cold drawing of a metal tube. Yes, and more specifically,
A method for preventing self-excited vibration of a mandrel, which can surely eliminate self-excited vibration generated in the mandrel in a short time even when the constant α in the equation (2) is a value satisfying the equation, and To provide a device.
(課題を解決するための手段) 本発明者は上記課題を解決するため種々検討を重ねた結
果、マンドレルを直接固定するのではなく、マンドレル
を流体圧シリンダーを介して設置することにより、マン
ドレルおよびプラグに発生する振動を完全に防止するこ
とが可能となることを知り、先に特開平2-99216号公報
(特願昭63-251351号)により、「一端を固定された芯
金の他端に取りつけられたプラグをダイスの穴の内部に
設置し、前記ダイスの孔径よりも大きい外径を有する金
属の管を牽引しながらダイスの孔を通過させることによ
り孔径に応じた断面を有する製品を得る、金属の管の引
き抜き加工法において、 芯金を流体圧シリンダーを介して、引き抜き方向へ移動
可能に設置するとともに、 加工時にはシリンダー内においてピストンが流体層を介
して支持された状態を維持しつつ加工を行う ことを特徴とする、金属の管の引き抜き加工法。」を提
案した。(Means for Solving the Problems) As a result of various studies for solving the above problems, the present inventor did not directly fix the mandrel, but installed the mandrel via a fluid pressure cylinder, thereby Knowing that it is possible to completely prevent the vibration that occurs in the plug, we have previously described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-99216 (Japanese Patent Application No. 63-251351), "The other end of a cored bar with one end fixed. The plug attached to is installed inside the hole of the die, and a product having a cross section corresponding to the hole diameter is obtained by passing through the hole of the die while pulling a metal pipe having an outer diameter larger than the hole diameter of the die. In the method of drawing metal pipes, the core metal is installed movably in the drawing direction via the fluid pressure cylinder, and the piston creates a fluid layer in the cylinder during processing. The method of drawing a metal tube is characterized by performing the processing while maintaining the state of being supported through. ”
第7図に、この提案において用いる装置を模式化して振
動モデルを用いて近似的に示す。この装置は、第6図に
その振動モデルを示された装置に、さらに質量、バネお
よびダンパー系を加えたものである。第7図に示すよう
に、質量、バネおよびダンパーをマンドレルの後端に取
りつけたこの装置のマンドレルに関する運動方程式は、 M+C(−P)+K(x−xP)=f ……(4)
MP p+CP(P−)+KP(xP−x)=0 ……(5)
ただし、Mp:ピストンの等価質量 Cp:ピストンの等価減衰係数 Kp:ピストンの等価ばね剛性 xp:ピストンの変位 となり、さらに摩擦力fは、(2)式と同様に、 f=−α(V−)+β (ただし、α>0、β>0) ……(2)′ となる。FIG. 7 schematically shows the apparatus used in this proposal and approximately shows it by using a vibration model. This device is obtained by adding a mass, a spring and a damper system to the device whose vibration model is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the mass, the motion equation relating to the mandrel of the device fitted with a spring and a damper to the rear end of the mandrel, M + C (- P) + K (x-x P) = f ...... (4)
M P p + C P ( P −) + K P (x P −x) = 0 (5)
However, Mp: Equivalent mass of piston Cp: Equivalent damping coefficient of piston Kp: Equivalent spring rigidity of piston xp: Displacement of piston, and the frictional force f is f = −α (V− ) + Β (where α> 0, β> 0) (2) ′.
ここで、(4)式、(5)式および(2)′式におい
て、M,K,Cおよびαは既知の値であるために、Mpを適当
な値に決定すれば、マンドレルが自励振動を発生しない
KpおよびCpの値を決定することができる。例えば、M=
38.37kg、K=7.02×106N/m、C=5.08×103N・S/m、M
p=10kgおよびα=7000N・S/mとした場合のプラグの安
定条件を計算した例を第8図に示す。第8図からも明ら
かなように、付加されたバネ、ダンパーのばね定数Kp
(N/m)および粘性係数Cp(NS/m)を第8図中の斜線部
内の値に制限することにより、プラグに発生する自励振
動を防止することが可能となる。Here, in equations (4), (5) and (2) ', since M, K, C and α are known values, the mandrel is self-excited if Mp is determined to be an appropriate value. No vibration
The values of Kp and Cp can be determined. For example, M =
38.37kg, K = 7.02 × 10 6 N / m, C = 5.08 × 10 3 N ・ S / m, M
Fig. 8 shows an example of calculating the stability condition of the plug when p = 10 kg and α = 7000 N · S / m. As is clear from FIG. 8, the spring constant Kp of the added spring and damper is
By limiting (N / m) and the viscosity coefficient Cp (NS / m) to the values in the shaded area in FIG. 8, it becomes possible to prevent self-excited vibration occurring in the plug.
しかし、本発明者らのその後の検討によれば、この特願
昭63-251351号により提案した手段は、確かにマンドレ
ルに発生する自励振動を防止することが可能な方法であ
るが、第8図に示すように、バネ定数Kpに対しては許容
範囲が広いが、粘性係数Cpに対しては極めて狭い許容範
囲(7.0×103〜1.2×105N・S/m)しか有さないことが
わかった。また、第8図に示すプラグの安定条件(斜線
部)はプラグと金属の管内面との接触状況、すなわち
(2)式のαの値により変化してしまうという問題もあ
り、実際の操業中にプラグの安定条件を確実に得ること
はむずかしかったのである。However, according to the subsequent studies by the present inventors, the means proposed by this Japanese Patent Application No. 63-251351 is certainly a method capable of preventing self-excited vibration generated in the mandrel. As shown in Fig. 8, there is a wide allowable range for the spring constant Kp, but only a very narrow allowable range (7.0 × 10 3 to 1.2 × 10 5 N · S / m) for the viscosity coefficient Cp. I knew it wasn't. In addition, there is also a problem that the stability condition (hatched portion) of the plug shown in FIG. 8 changes depending on the contact condition between the plug and the inner surface of the metal pipe, that is, the value of α in the expression (2). It was difficult to obtain the stable condition of the plug.
そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、上記の
特願昭63-251351号により提案した方法の有する問題を
解決するためには、所望の粘性係数Cpとバネ定数Kpとが
得られ、特に粘性係数Cpがある程度調節可能な機構を実
現することが有効であり、かつ必要であることを知見し
た。そして、さらに検討を重ねて、本発明を完成するに
至ったのである。Therefore, as a result of further studies by the present inventors, in order to solve the problem of the method proposed by Japanese Patent Application No. 63-251351, the desired viscosity coefficient Cp and spring constant Kp are obtained. It was found that it is effective and necessary to realize a mechanism in which the viscosity coefficient Cp can be adjusted to some extent. Then, after further study, the present invention was completed.
ここに、本発明の要旨とするところは、金属管の冷間引
き抜き加工におけるマンドレルの自励振動防止方法であ
って、前記マンドレルをその後端で、その油の流入・流
出の際の抵抗を調整するサーボバルブを有する油圧シリ
ンダーを介して設置するとともに、前記油圧シリンダー
の伸縮方向にバネ力を生ぜしめる装置を前記油圧シリン
ダーに設置し、引き抜き加工時には、前記サーボバルブ
のスプール弁の開度をサーボバルブを介して、シリンダ
ー側の油圧と反シリンダー側の油圧との差、すなわち、
サーボバルブの流入・流出の差圧の絶対値の平方根に比
例するように調整することを特徴とするマンドレルの自
励振動防止方法である。Here, the gist of the present invention is a method for preventing self-excited vibration of a mandrel in cold drawing of a metal pipe, in which the mandrel has its rear end to adjust the resistance at the time of oil inflow and outflow. It is installed via a hydraulic cylinder that has a servo valve, and a device that generates a spring force in the expansion and contraction direction of the hydraulic cylinder is installed in the hydraulic cylinder. Through the valve, the difference between the oil pressure on the cylinder side and the oil pressure on the anti-cylinder side, that is,
This is a method for preventing self-excited vibration of a mandrel, which is characterized in that adjustment is made so as to be proportional to the square root of the absolute value of the differential pressure between inflow and outflow of the servo valve.
また、別の面からは、金属管の冷間引き抜き加工におけ
るマンドレルの自動振動防止装置であって、 (i)マンドレルの先端に取りつけられて、ダイスの孔
の内部に設けられたプラグと、 (ii)前記マンドレルの後端と固定部との間に設けら
れ、その油の流入・流出の際の抵抗を調整するサーボバ
ルブを有する油圧シリンダーと、 (iii)前記油圧シリンダーの伸縮方向にバネ力を生ぜ
しめる装置と、 (iv)前記サーボバルブのスプール弁の開度を調整する
装置と を有することを特徴とするマンドレルの自励振動防止装
置である。Further, from another aspect, there is provided an automatic vibration preventing device for a mandrel in cold drawing of a metal tube, which includes (i) a plug attached to the tip of the mandrel and provided inside the hole of the die, ii) A hydraulic cylinder provided between the rear end of the mandrel and the fixed part, which has a servo valve for adjusting the resistance when the oil flows in and out, and (iii) a spring force in the expansion and contraction direction of the hydraulic cylinder. And a device for adjusting the opening degree of the spool valve of the servo valve, (iv) a self-excited vibration preventing device for a mandrel.
(作用) 以下、本発明を添付図面を参照しながら、詳述する。(Operation) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明にかかるマンドレルの自励振動防止装
置を示す略式説明図である。第1図において、ダイス
(図示せず)の孔の内部に設置されたプラグ2はマンド
レル1の先端側に設置されている。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a self-excited vibration preventing device for a mandrel according to the present invention. In FIG. 1, the plug 2 installed inside the hole of a die (not shown) is installed on the tip side of the mandrel 1.
マンドレル1の後端側は、その油圧を調整するサーボバ
ルブ7を有する油圧シリンダー6に設置されている。サ
ーボバルブ7の型式、寸法等は何ら制限を要するもので
はないが、応答性、メンテナンス性さらにはコストの観
点から電気油圧式のサーボバルブを用いることが好適で
ある。また、油圧シリンダー6についても何ら制限を要
するものではない。The rear end side of the mandrel 1 is installed in a hydraulic cylinder 6 having a servo valve 7 for adjusting its hydraulic pressure. The type and size of the servo valve 7 are not limited in any way, but it is preferable to use an electrohydraulic servo valve from the viewpoint of responsiveness, maintainability, and cost. Further, the hydraulic cylinder 6 does not need to be limited at all.
そして、前記油圧シリンダー6には、その伸縮方向にバ
ネ力を生ぜしめる装置11が設けられている。前述したよ
うに、本発明にかかる装置に所定のバネ定数Kpを付与し
て、マンドレル1に発生する自励振動を吸収・解消する
ためである。第1図に示す実施例では、このような装置
として、前記油圧シリンダー6の内部にコイルバネ11を
設けているが、特にこの態様にのみ限定されるものでは
なく、例えば後述する実施例において示すように、アキ
ュムレーター(第2図の11′)を用いて実現してもよ
い。また、この「バネ力を生ぜしめる装置11」の設置
は、油圧シリンダー6の伸縮方向(第1図中の矢印方
向)についてバネ力を生ぜしめることが可能なようにし
て行う。ただし、厳密に油圧シリンダー6の伸縮方向と
平行にバネ力を生ぜしめる必要はなく、油圧シリンダー
6に減衰能を持たせることが可能なようにして設置すれ
ばよい。Further, the hydraulic cylinder 6 is provided with a device 11 for generating a spring force in its expansion / contraction direction. This is because, as described above, the device according to the present invention is provided with a predetermined spring constant Kp to absorb and eliminate self-excited vibration generated in the mandrel 1. In the embodiment shown in FIG. 1, as such a device, a coil spring 11 is provided inside the hydraulic cylinder 6, but the invention is not particularly limited to this mode, and for example, as shown in the embodiments described later. Alternatively, it may be realized by using an accumulator (11 'in FIG. 2). The "spring force generating device 11" is installed so that the spring force can be generated in the expansion / contraction direction of the hydraulic cylinder 6 (the direction of the arrow in FIG. 1). However, it is not strictly necessary to generate the spring force in parallel with the expansion / contraction direction of the hydraulic cylinder 6, and the hydraulic cylinder 6 may be installed so as to have a damping capability.
なお、第1図において、10および10′はサーボバルブで
発生する差圧(シリンダー側の油圧と反シリンダー側の
油圧との差圧)を検出することができる油圧計であり、
8は演算器9からの信号をサーボバルブに出力するアン
プであり、9は前記油圧計10、10′が検出した2つの油
圧の値の差により、後述するように、サーボバルブ7に
おける最適なスプール弁の開度を演算して、スプール弁
の開度をこの演算値通りに変更せしめる演算器である。
なお、前述の2つの油圧の値により、サーボバルブ7に
おける最適なスプール弁の開度を求めるには、後述する
(10)式を用いて演算すればよい。In FIG. 1, 10 and 10 'are hydraulic pressure gauges capable of detecting the differential pressure (differential pressure between the cylinder side hydraulic pressure and the anti-cylinder side hydraulic pressure) generated in the servo valve,
Reference numeral 8 is an amplifier for outputting the signal from the arithmetic unit 9 to the servo valve. Reference numeral 9 is an optimum value for the servo valve 7, as will be described later, due to the difference between the two hydraulic pressure values detected by the hydraulic pressure gauges 10 and 10 '. It is an arithmetic unit that calculates the opening of the spool valve and changes the opening of the spool valve according to the calculated value.
In addition, in order to obtain the optimum opening degree of the spool valve in the servo valve 7 from the above-mentioned two hydraulic pressure values, the equation (10) described later may be used for the calculation.
さらに、サーボバルブ7に設けられているスプール弁
は、周知のように、スリーブ内を摺動するスプールが、
前記スリーブにより形成されるストロークで往復移動す
ることにより、開度を0〜100%(2つのストロークエ
ンドにあるときの開度が100%であり、ストロークの中
間位置にあるときの開度が0%である。)の範囲で連続
的に変化せしめることが可能な構成となっているため、
後述する(10)式により得られたスプール弁開度を、例
えばサーボアンプを介して、サーボバルブに出力するこ
とにより、前記演算値通りの開度を常時維持することが
できる。Further, as is well known, the spool valve provided in the servo valve 7 is a spool that slides in the sleeve.
By reciprocating with the stroke formed by the sleeve, the opening is 0 to 100% (the opening at the end of two strokes is 100%, and the opening at the intermediate position of the stroke is 0%). %)), So that it can be continuously changed in the range of
By outputting the spool valve opening obtained by the expression (10) described later to the servo valve via, for example, a servo amplifier, the opening as the calculated value can be constantly maintained.
次に、本発明にかかる装置の作動について説明する。Next, the operation of the device according to the present invention will be described.
今、時刻tから時刻(t+Δt)の間における、ピスト
ンの変位がΔxP、サーボバルブ7側の油圧がΔpだけ変
化した場合に、ピストンの断面積をAとするとともに油
の圧縮性を無視すると、サーボバルブ7を通過する油の
体積ΔV、および油の流量Δqは、 ΔV=A・ΔxP ……(6) となる。Now, if the piston displacement is Δx P and the hydraulic pressure on the servo valve 7 side changes by Δp between time t and time (t + Δt), let the piston cross-sectional area be A and ignore the oil compressibility. , The volume ΔV of oil passing through the servo valve 7 and the flow rate Δq of oil are ΔV = A · Δx P (6) Becomes
一方、サーボバルブ7の流量特性から、Ksvを定数、Xs
をサーボバルブのスプール弁の開度とすれば、 と表わされる。On the other hand, from the flow characteristics of the servo valve 7, Ksv is a constant, Xs
Is the spool valve opening of the servo valve, Is represented.
また、粘性係数をCpとすると、ピストンに加わる粘性力
Δfpは、 したがって、式(6)ないし式(9)により、 が導かれる。If the viscosity coefficient is Cp, the viscous force Δfp applied to the piston is Therefore, according to equations (6) to (9), Is guided.
すなわち、第1図に示す本発明にかかる装置において
は、圧力計10により(10)式中のΔPを与えるシリンダ
ーおよびサーボバルブのそれぞれにおける圧力を測定
し、演算器9により(10)式により与えられるスプール
弁の開度Xsを演算し、このように演算して得たスプール
弁の開度Xsを実際のサーボバルブ7のスプール弁の開度
となるように調整するのである。具体的には、サーボア
ンプの入力レンジである±10Vに対して、サーボバルブ
のスプールを−100〜+100%まで連続的に変化させるこ
とができる。このようにして、サーボバルブ7のスプー
ル弁の開度を調節することにより、油圧シリンダー6内
の油がサーボバルブ7内を通過するときの抵抗の大きさ
をできるだけピストンの移動速度の大きさに比例させ
て、所望の粘性係数Cpにできるだけ近い値の実現を図っ
たものである。That is, in the apparatus according to the present invention shown in FIG. 1, the pressure gauge 10 measures the pressure in each of the cylinder and the servo valve which gives ΔP in the equation (10), and the arithmetic unit 9 gives the equation (10). The opening Xs of the spool valve is calculated, and the opening Xs of the spool valve obtained by the above calculation is adjusted to the actual opening of the spool valve of the servo valve 7. Specifically, the spool of the servo valve can be continuously changed from -100 to + 100% with respect to the input range of the servo amplifier of ± 10V. In this way, by adjusting the opening degree of the spool valve of the servo valve 7, the magnitude of resistance when the oil in the hydraulic cylinder 6 passes through the servo valve 7 is set to the magnitude of the moving speed of the piston as much as possible. This is to achieve a value as close as possible to the desired viscosity coefficient Cp in proportion.
また、このような手段によれば、前述のプラグ変位、プ
ラグ速度といった、測定が容易でない信号を必要とせず
に、比較的単純な装置とすることができ、実用上の観点
からも大きな効果がある。Further, according to such means, a relatively simple device can be obtained without requiring signals that are not easy to measure such as the above-mentioned plug displacement and plug speed, and a great effect from a practical point of view. is there.
なお、この装置の実際の使用に際して、サーボバルブ7
の作動の遅れ、油圧検出機器の作動の遅れ等を完全に解
消することは現在の技術では不可能であるため、最終的
に希望するような一定の粘性係数Cpを得ることは容易で
はない。しかし、実用上、自励振動の周波数に対してあ
る程度大きな値のカットオフ周波数を有するサーボバル
ブ7(例えば数10Hzの自励振動に対しては100Hz程度の
カットオフ周波数を有するサーボバルブ)を選定すれ
ば、自励振動の解消という観点からは何ら問題はない。In addition, when actually using this device, the servo valve 7
It is not possible with the current technology to completely eliminate the delay in the operation of the hydraulic pressure detector, the delay in the operation of the oil pressure detecting device, and the like, so it is not easy to finally obtain a desired constant viscosity coefficient Cp. However, in practice, select a servo valve 7 that has a cutoff frequency that is somewhat larger than the self-excited vibration frequency (for example, a servo valve that has a cutoff frequency of about 100 Hz for several 10 Hz self-excited vibration). Then, there is no problem from the viewpoint of eliminating self-excited vibration.
さらに、本発明の効果を実施例を用いて、より定量的に
明らかにするが、これは本発明を例示するものであっ
て、これにより本発明が限定的に解釈されるものではな
い。Further, the effects of the present invention will be clarified more quantitatively by using Examples, but this is only for exemplifying the present invention, and the present invention should not be construed to be limited thereto.
実施例 第2図に示す構成の本発明にかかるマンドレルの自励振
動防止装置を準備した。第2図において、マンドレル1
の後端部は油圧シリンダー6のピストンに設置されてい
る。また、前記の油圧シリンダー6内の油圧を調整する
ためのサーボバルブ7およびアキュムレーター11′が設
けられている。したがって、シリンダー内の圧とアキュ
ームレータ気体圧との差圧をとっているが、この場合、
シリンダー内=サーボバルブのシリンダー側圧に相当
し、アキュームレータの気体圧=サーボバルブの反シリ
ンダー側圧に相当する。また、本実施例においては、第
1図に示す装置におけるバネ11の代わりにアキュムレー
タ11′を「油圧シリンダーの伸縮方向にバネ力を生ぜし
める装置」として用いている。このように、アキュムレ
ータ11′を用いる場合は、アキュムレータ11′内に予め
所定の圧力で封入された気体の断熱圧縮により、バネ力
を生ぜしめているのである。Example A self-excited vibration preventing device for a mandrel having the structure shown in FIG. 2 was prepared. In FIG. 2, the mandrel 1
The rear end portion is installed on the piston of the hydraulic cylinder 6. Further, a servo valve 7 and an accumulator 11 'for adjusting the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder 6 are provided. Therefore, the pressure difference between the pressure in the cylinder and the gas pressure of the accumulator is taken, but in this case,
The inside of the cylinder corresponds to the cylinder side pressure of the servo valve, and the gas pressure of the accumulator corresponds to the counter cylinder side pressure of the servo valve. Further, in this embodiment, the accumulator 11 'is used as a "device for generating a spring force in the expansion / contraction direction of the hydraulic cylinder" instead of the spring 11 in the device shown in FIG. As described above, when the accumulator 11 'is used, the spring force is generated by the adiabatic compression of the gas that is previously sealed in the accumulator 11' at a predetermined pressure.
上記以外の構成は、第1図に示す装置と同じであり、図
中符号も第1図と同じであるためこれ以上の説明は省略
する。なお、第2図に示す実施例では油圧計10は、油圧
シリンダー6、アキュムレーター11′にそれぞれ独立し
て設けられているが、第1図に示す実施例と本質的な機
能において異なるものではない。また、シーケンサ内で
の演算は、下記式により行った。The configuration other than the above is the same as that of the apparatus shown in FIG. 1, and the reference numerals in the figure are the same as those in FIG. 1, so further explanation is omitted. In the embodiment shown in FIG. 2, the hydraulic gauge 10 is provided independently of the hydraulic cylinder 6 and the accumulator 11 ', but it is different from the embodiment shown in FIG. 1 in the essential function. Absent. Moreover, the calculation in the sequencer was performed by the following formula.
ただし、U:サーボアンプ入力 A:ピストン断面積 Cp:目標粘性係数 Ksv:サーボバルブ流量係数 この第2図に示す本発明にかかるマンドレルの自励振動
防止装置を用いて、外径57.0mm、肉厚7.8mmの継目無鋼
管の引き抜き加工における自励振動の抑制結果を第3図
に示す。 However, U: Servo amplifier input A: Piston cross-sectional area Cp: Target viscosity coefficient Ksv: Servo valve flow coefficient Using the self-excited vibration suppressor of the mandrel according to the present invention shown in FIG. Fig. 3 shows the results of suppressing self-excited vibration during drawing of a seamless steel pipe with a thickness of 7.8 mm.
第3図は、加工中のプラグの振動速度が、本発明にかか
る装置の起動の前後でどのように変化したかを示すグラ
フである。第3図からも明らかであるように、起動後約
0.5秒でプラグの自励振動は解消されたことがわかる。FIG. 3 is a graph showing how the vibration speed of the plug during processing changed before and after the activation of the device according to the present invention. As is clear from Fig. 3, after starting
It can be seen that the self-excited vibration of the plug was eliminated in 0.5 seconds.
(発明の効果) 本発明により、構造が簡単で安価な装置を用いて、金属
管の引き抜き加工時にダイス穴内部に芯金を介して設置
されたプラグに発生する振動を完全に防止することが可
能となった。このため、 (i)高加工度での引き抜き加工が可能であり、工程を
短縮化できる。(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to completely prevent vibration generated in a plug installed through a core metal inside a die hole during drawing of a metal tube by using an apparatus having a simple structure and inexpensive. It has become possible. Therefore, (i) the drawing process can be performed with a high degree of processing, and the process can be shortened.
(ii)高引き抜き速度で加工可能であり、生産性が向上
する。(Ii) It can be processed at a high drawing speed, and productivity is improved.
(iii)低級潤滑剤又は潤滑方法で加工が可能であり、
コスト低減が図れる。(Iii) Can be processed with a low-grade lubricant or lubrication method,
Cost reduction can be achieved.
(iv)工具に生じていた負荷を吸収できるため、工具損
傷を防止することができ、コスト低減・生産性向上が図
れる。(Iv) Since the load generated in the tool can be absorbed, damage to the tool can be prevented, and cost reduction and productivity improvement can be achieved.
(v)振動による材料管の表面模様の発生を防止でき、
寸法精度を向上できるため、製品品質・歩留りが向上す
る。(V) It is possible to prevent the surface pattern of the material pipe from being generated due to vibration,
Since dimensional accuracy can be improved, product quality and yield are improved.
(vi)プラグと金属管の内面との潤滑状態があまりよく
なくても、サーボバルブ内の油の流動抵抗をスプール弁
の開度を変更することにより調整することにより、安定
した引き抜き加工を行うことが可能となる。(Vi) Even if the plug and the inner surface of the metal pipe are not very well lubricated, a stable drawing process can be performed by adjusting the oil flow resistance in the servo valve by changing the opening of the spool valve. It becomes possible.
という効果が得られた。かかる効果を有する本発明の実
用上の意義は極めて著しい。The effect was obtained. The practical significance of the present invention having such effects is extremely remarkable.
第1図は、本発明にかかるマンドレルの自励振動防止装
置の一実施例を示す略式説明図; 第2図は、本発明にかかるマンドレルの自励振動防止装
置の他の実施例を示す略式説明図; 第3図は、第2図に示す装置の自励振動制御効果を示す
グラフ; 第4図は、従来の引き抜き加工装置を示す略式説明図; 第5図は、第4図に示す装置の加工中の、プラグの滑り
速度とプラグ〜金属管内面の摩擦力との関係を示すグラ
フ; 第6図は、第4図に示す装置を模式化して振動モデルを
用いて近似的に示した略式説明図; 第7図は、特願昭63-251351号により提案した方法を実
施するための装置を模式化して振動モデルを用いて近似
的に示す略式説明図;および 第8図は、第7図に示す装置において、安定的にマンド
レルの自励振動を抑制することができる範囲を、バネ定
数Kpと粘性係数Cpとの関係で示すグラフである。 1:マンドレル、2:プラグ 3:ダイス、4:金属の管 5:成品、6:油圧シリンダー 7:サーボバルブ、8:サーボアンプ 9:演算器、10:圧力計 11:ばね、11′:アキュムレーター1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a self-excited vibration preventing device for a mandrel according to the present invention; FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of a self-excited vibration preventing device for a mandrel according to the present invention. Explanatory drawing; FIG. 3 is a graph showing the self-excited vibration control effect of the device shown in FIG. 2; FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a conventional drawing processing device; FIG. 5 is shown in FIG. A graph showing the relationship between the sliding speed of the plug and the frictional force between the plug and the inner surface of the metal tube during processing of the device; Fig. 6 is a schematic representation of the device shown in Fig. 4 schematically using a vibration model. FIG. 7 is a schematic explanatory view schematically showing an apparatus for carrying out the method proposed in Japanese Patent Application No. 63-251351, which is approximately shown by using a vibration model; and FIG. In the device shown in FIG. 7, the self-excited vibration of the mandrel can be stably suppressed. 7 is a graph showing a range of the spring constant Kp and a viscosity coefficient Cp. 1: Mandrel, 2: Plug 3: Die, 4: Metal tube 5: Product, 6: Hydraulic cylinder 7: Servo valve, 8: Servo amplifier 9: Calculator, 10: Pressure gauge 11: Spring, 11 ′: Accum Lator
Claims (2)
レルの自励振動防止方法であって、前記マンドレルをそ
の後端で、その油の流入・流出の際の抵抗を調整するサ
ーボバルブを有する油圧シリンダーを介して設置すると
ともに、前記油圧シリンダーの伸縮方向にバネ力を生ぜ
しめる装置を前記油圧シリンダーに設置し、引き抜き加
工時には、前記サーボバルブのスプール弁の開度を、サ
ーボバルブを介して、シリンダー側の油圧と反シリンダ
ー側の油圧との差の絶対値の平方根に比例するように調
整することで粘性係数を所定の範囲内にくるようにする
ことを特徴とするマンドレルの自励振動防止方法。1. A method for preventing self-excited vibration of a mandrel in cold drawing of a metal pipe, the hydraulic cylinder having a servo valve for adjusting resistance at the time of oil inflow and outflow at the rear end of the mandrel. Installed on the hydraulic cylinder, a device for generating a spring force in the expansion and contraction direction of the hydraulic cylinder is installed on the hydraulic cylinder, and during the drawing process, the opening of the spool valve of the servo valve is changed to the cylinder via the servo valve. Self-excited vibration prevention method for mandrel, characterized by adjusting the viscosity coefficient to be within a predetermined range by adjusting it so as to be proportional to the square root of the absolute value of the difference between the hydraulic pressure on the side of the cylinder and the hydraulic pressure on the side of the opposite cylinder. .
レルの自励振動防止装置であって、 (i)マンドレルの先端に取りつけられて、ダイスの孔
の内部に設けられたプラグと、 (ii)前記マンドレルの後端と固定部との間に設けら
れ、その油の流入・流出の際の抵抗を調整するサーボバ
ルブを有する油圧シリンダーと、 (iii)前記油圧シリンダーの伸縮方向にバネ力を生ぜ
しめる装置と、 (iv)前記サーボバルブのスプール弁の開度を調整する
装置と を有することを特徴とするマンドレルの自励振動防止装
置。2. A device for preventing self-excited vibration of a mandrel in cold drawing of a metal tube, comprising: (i) a plug attached to the tip of the mandrel and provided inside a hole of a die; and (ii) A hydraulic cylinder having a servo valve provided between the rear end of the mandrel and the fixed portion, for adjusting resistance at the time of oil inflow and outflow, and (iii) generating a spring force in the expansion and contraction direction of the hydraulic cylinder. A device for preventing self-excited vibration of a mandrel, comprising: a device for tightening; and (iv) a device for adjusting the opening of the spool valve of the servo valve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25832189A JPH0780009B2 (en) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | Method and device for preventing self-excited vibration of mandrel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25832189A JPH0780009B2 (en) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | Method and device for preventing self-excited vibration of mandrel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124311A JPH03124311A (en) | 1991-05-27 |
| JPH0780009B2 true JPH0780009B2 (en) | 1995-08-30 |
Family
ID=17318621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25832189A Expired - Lifetime JPH0780009B2 (en) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | Method and device for preventing self-excited vibration of mandrel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780009B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2624080B2 (en) * | 1992-04-06 | 1997-06-25 | 住友金属工業株式会社 | How to prevent self-excited vibration of mandrel |
| DE19547518C1 (en) * | 1995-12-20 | 1997-04-24 | Benteler Werke Ag | Controlling a tube drawing process using flying mandrel |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5135543B2 (en) | 2008-02-08 | 2013-02-06 | 新日鐵住金株式会社 | Coke oven riser dust collection method |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP25832189A patent/JPH0780009B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5135543B2 (en) | 2008-02-08 | 2013-02-06 | 新日鐵住金株式会社 | Coke oven riser dust collection method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03124311A (en) | 1991-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1040073C (en) | Thickness control system for rolling mill | |
| Buschhausen et al. | Evaluation of lubrication and friction in cold forging using a double backward-extrusion process | |
| US10065225B2 (en) | Rolling mill third octave chatter control by process damping | |
| KR100406080B1 (en) | Apparatus and method for the cold-forming of workpieces | |
| JP2021534000A (en) | Emulsion Concentration Optimization Method for Cold Continuous Rolling Mill Set | |
| JPH0780009B2 (en) | Method and device for preventing self-excited vibration of mandrel | |
| JP2624080B2 (en) | How to prevent self-excited vibration of mandrel | |
| JPH0460727B2 (en) | ||
| JP2001259763A (en) | Mechanical tube expanding machine | |
| US4238949A (en) | Process and apparatus for making metal outers and inners | |
| CN113617855B (en) | Rolling mill control method and system | |
| RU2016683C1 (en) | Method and apparatus for bending pipes | |
| RU2857136C1 (en) | Installation for determining magnitude of friction force during longitudinal pipe rolling | |
| EP0903192A1 (en) | Improvements in and relating to casting | |
| Avitzur et al. | Experimental study of hydrostatic extrusion | |
| US2171595A (en) | Tube-drawing method | |
| Wuerscher et al. | An experimental investigation of lubrication in hydrostatic extrusion using wax as a model material | |
| RU2801171C1 (en) | Method and device for drawing pipes, preferably welded, on a floating mandrel | |
| JPS60162519A (en) | Opposite drawing method of product and drawing mill | |
| SU837440A1 (en) | Method of producing branches on thin-walled tubes | |
| JP6345262B2 (en) | Rolling mill | |
| MATSUSHITA | KOBE STEEL, LTD. | |
| RU2014925C1 (en) | Method of drawing tubes on cone mandrel | |
| JP3237596B2 (en) | Manufacturing method of seamless metal tube by hot extrusion tube method | |
| Bhatt et al. | Forming Process for AA6061 |