1.本发明涉及金属轧制变形领域，具体涉及一种金属管的高真圆度切断方法及变螺距严控真圆度模型。背景技术：2.工业生产中常见的金属管沿横断面的分割方法，主要有利用静态剪切机或锯切机等对静止管的切断，以及飞剪或飞锯等对运动中管的在线截断。切断截面的几何精度及金属损失等都是目前存在的主要不足。另外，对于韧性和塑性大的材料，在切削时的阻力、变形和产生的热量大，其切削性相对更差。3.螺旋孔型轧制工艺是特种轧制技术的一种，具有生产效率高、材料利用率高、产品质量好及噪声小等优点，尤其适合于成形周期性复杂回转断面零部件，例如球、翅片、变截面轴等。但由于不同类型产品成形特点不同，均需进行专门的研究。随着数值模拟技术的日趋成熟，为深入探索带来了契机，尤其是中空断面部件的成形。4.晁国量等在《斜轧螺纹锚杆的数值模拟及分析》中分析了空心螺纹锚杆的应力应变分布规律，但是存在管在螺旋轧制过程中，由于金属流动，管内壁会产生内扩展的现象；孙堂苹等利用deform-3d技术获得了钢制圆形翅片管的三维应力应变分布特征；陈其全等分析了整体型钢质高螺旋翅片管轧制过程应变分布规律；张琳等研究了整体型螺旋高翅片管斜轧过程中轧辊与轧件的运动关系以及变形区轴向和切向速度分布规律；倪俊义运用deform-3d 模拟了外螺纹锚杆轧制过程，分析了不同工艺参数对轧件内外径及壁厚变化的影响规律。janusztomczak 等提出一种利用螺旋孔型轧制球头销的轧制工艺，并通过数值计算和实验结果验证了其工艺的可行性。5.前述空心体成形过程皆与圆管的外径压缩以及壁厚减小相关。如果管壁小于轧辊螺旋凸起切入深度，即有可能通过圆管壁厚逐渐减小的塑性变形过程实现空心管的切断，尤其适合于轴承套圈等按照轴承高度的快速切断，可提高生产效率、节约成本，高新等在《斜轧圆锥滚子轴承内圈坯料的数值模拟及分析》做了这方面的探索，但存在（1）管外径的逐渐减小，*大达1.8mm；（2）内壁凸凹不平，内径差*大达1.5mm；（3）真圆度较低，定义真圆度=*大直径/*小直径，为1.02~1.04。李治等在《轴承套圈坯料螺旋孔型斜轧成形数值模拟及分析》也做了这方面的探索，根据文献中给出的外径40mm，内径33mm，可得（1）管外径的逐渐减小约为壁厚60%以上；（2）沿管壁轴向长度方向的成形过程，管外表面空腔边角部分充满度还不够理想，几乎呈现了30°~60°的缺角。（3）真圆度较低，约为1.01~.1.05。技术实现要素：6.为了解决上述问题，本发明提供一种一种能够大大提高管外表面空腔边角部分充满度同时提高圆度，生产效率高，切断精度高的的一种金属管的高真圆度切断方法。7.本发明一种金属管的高真圆度切断方法，包括以下步骤：**步，轧辊及导板设计，在圆柱状轧辊的辊面上螺旋盘绕断面为矩形且螺距逐渐缩小的切刀，切刀宽度w保持不变；同时，在相邻两个轧辊之间设置在轧制过程中用于控制金属横向自由扩展变形的导板，导板距轧制线的距离与待加工金属管坯料外径相等；第二步，构建变形区，将三个**步得到的轧辊在空间互成120度平行分布，相邻两个轧辊之间区域设置导板，三个轧辊及三个导板以及位于金属管坯料内部的芯棒之间的三维空间区域即为变形区；第三步，轧制切断，将金属管坯料套接在芯棒上，芯棒外径与金属管内径相等，并从变形区的一端送入变形区，轧辊分别绕其中心轴线转动，带动金属管坯料螺旋前进朝变形区的另一端移动，在此过程中，轧辊上的切刀咬入管坯料，逐渐切入金属管坯料内，金属管坯料逐渐被切割，切面由管外表面逐渐向内扩展，直至管坯料被切断；所述切刀朝向轧辊的一面中心的螺旋线为阿基米德螺旋线，以螺纹起始位置所在横向圆切面的圆心为坐标原点，轧辊的基圆柱面螺旋线上任意点设定径向为x轴、切向为y轴、轴向为z轴，起始位置θ=0，对应点坐标为（r,0,0），任意时刻任意位置坐标（x,y,z)，满足下式：式中：i—刀具圈数，1≤i≤n，n为总圈数；ti—螺旋线第i圈螺距，mm；t0—初始螺距，mm；r—轧辊基圆半径，mm；θ—任意时刻切刀旋转角度，°；δti—单圈螺距减小量，mm；zi，θ—第i圈刀，任意时刻切刀转角θ位置z向位置；且金属管切断过程中满足如下轧制模型：式中：r为轧辊基圆半径，mm；w为切刀宽度，mm；l为单圈切刀展开线长度，mm；d为金属管坯料外径，mm；s为为金属管坯料壁厚，mm；β为螺旋升角；α为横向宽展系数；i为刀具圈数，n为刀具*大圈数；dmax为切面管*大外径，mm；dmin为切面管*小外径，mm；为轴向延伸量，mm；为切刀的螺距变化量，mm；为切刀第i圈压下量，mm；为第i圈任意位置切刀高度；与间隔180°切刀高度；刀具高度h按阿基米德螺线递增；v为切刀向金属管坯料壁厚方向压下体积，mm3；v1为切刀咬入金属管坯料时金属沿金属管坯料轴向流动体积，mm3；ξ为切面横截面真圆度，此值越接近1.0，断面越圆；当v-v1=0时，轧辊上的切刀咬入金属管坯料，金属管坯料发生压缩变形，外径不变且断面平直。8.优选地，金属管外径为50mm-150mm，壁厚为10mm-30mm的金属管坯，轧制过程中初始螺旋角为2.3°?6°，初始螺距为25mm-150mm，螺距减小率为10%-30%。9.优选地，金属管坯料为gcr15金属管坯料或碳钢、合金钢的管状坯料。10.变螺距严控真圆度模型，所述模型为：式中：r为轧辊基圆半径，mm；w为切刀宽度，mm；l为单圈切刀展开线长度，mm；d为金属管坯料外径，mm；s为为金属管坯料壁厚，mm；β为螺旋升角；α为横向宽展系数；i为刀具圈数，n为刀具*大圈数；dmax为切面管*大外径，mm；dmin为切面管*小外径，mm；为轴向延伸量，mm； 为切刀的螺距变化量，mm；为切刀第i圈压下量，mm；为第i圈任意位置切刀高度；与间隔180°切刀高度；刀具高度h按阿基米德螺线递增；v为切刀向金属管坯料壁厚方向压下体积，mm3；v1为切刀咬入金属管坯料时金属沿金属管坯料轴向流动体积，mm3；ξ为切面横截面真圆度，此值越接近1.0，断面越圆；当v-v1=0时，轧辊上的切刀咬入金属管坯料，金属管坯料发生压缩变形，外径不变且断面平直。11.本发明明确了任意径向压下量与轴向延伸量之间的定量关系，通过逐渐减小轧辊辊面上切刀的螺距，缩减轴向延伸变形，进而提高孔型充满度，通过设置在相邻轧辊之间的导板实现了轧制切断后工件圆度的提高，全方位提高了轴承环切断后的几何尺寸精度，同时，可通过调节轧辊转速，提高切断速度，提高生产率。附图说明12.图1为本发明轧制原理图。13.图2为金属管坯料受第i圈切刀作用瞬时状态示意图。14.图3为本发明与两个对比例轧制变形过程的等效应变分布示意图。15.图4为本发明与两个对比例中金属管坯料在第二圈到第三圈轧制时的等效应变分布示意图。16.图5为本发明与两个对比例轧制金属管坯料过程轧制力变化规律示意图。17.图6为本发明与两个对比例轧制金属管坯料过程轧制力距变化规律示意图。18.附图标记：1-轧辊，2-金属管坯料，3-芯棒，4-切刀，5-导板。具体实施方式19.本发明一种金属管的高真圆度切断方法，包括以下步骤：**步，轧辊1及导板5设计，在圆柱状轧辊1的辊面上螺旋盘绕断面为矩形且螺距逐渐缩小的切刀4，切刀4宽度w保持不变；同时，在相邻两个轧辊1之间设置在轧制过程中用于控制金属横向自由扩展变形的导板5，导板5距轧制线的距离与待加工金属管坯料2外径相等；第二步，构建变形区，将三个**步得到的轧辊1在空间互成120度平行分布，相邻两个轧辊1之间区域设置导板5，三个轧辊1及三个导板5以及位于金属管坯料2内部的芯棒3之间的三维空间区域即为变形区；第三步，轧制切断，将金属管坯料2套接在芯棒3上，芯棒3外径与金属管内径相等，并从变形区的一端送入变形区，轧辊1分别绕其中心轴线转动，带动金属管坯料2螺旋前进朝变形区的另一端移动，在此过程中，轧辊1上的切刀4咬入管坯料，逐渐切入金属管坯料2内，轧辊1之间有导板5限制横向外扩展，严控管料自由宽展，保持管的真圆度，内径受内部芯棒3的限制不再减小，金属管坯料2逐渐被切割，切面由管外表面逐渐向内扩展，直至管坯料被切断；所述切刀4朝向轧辊1的一面中心的螺旋线为阿基米德螺旋线，以螺纹起始位置所在横向圆切面的圆心为坐标原点，轧辊1的基圆柱面螺旋线上任意点设定径向为x轴、切向为y轴、轴向为z轴，起始位置θ=0，对应点坐标为（r,0,0），任意时刻任意位置坐标（x,y,z)，满足下式：式中：i—刀具圈数，1≤i≤n，n为总圈数；ti—螺旋线第i圈螺距，mm；t0—初始螺距，mm；r—轧辊1基圆半径，mm；θ—任意时刻切刀4旋转角度，°；δti—单圈螺距减小量，mm；且金属管切断过程中满足如下轧制模型：式中：r为轧辊1基圆半径，mm；w为切刀4宽度，mm；l为单圈切刀4展开线长度，mm；d为金属管坯料2外径，mm；s为为金属管坯料2壁厚，mm；β为螺旋升角；α为横向宽展系数；i为刀具圈数，n为刀具*大圈数；dmax为切面管*大外径，mm；dmin为切面管*小外径，mm；为轴向延伸量，mm；为切刀4的螺距变化量，mm；为切刀4第i圈压下量，mm；为第i圈任意位置切刀4高度；与间隔180°切刀4高度；刀具高度h按阿基米德螺线递增；v为切刀4向金属管坯料2壁厚方向压下体积，mm3；v1为切刀4咬入金属管坯料2时金属沿金属管坯料2轴向流动体积，mm3；ξ为切面横截面真圆度，此值大于1.0且越接近1.0，断面越圆；当v-v1=0时，轧辊1上的切刀4咬入金属管坯料2，金属管坯料2发生压缩变形，外径不变且断面平直。20.金属管外径为50mm-150mm，壁厚为10mm-30mm的金属管坯，轧制过程中初始螺旋角为2.3°?6°，初始螺距为25mm-150mm，螺距减小率为10%-30%。21.金属管坯料2为gcr15金属管坯料2或碳钢、合金钢的管状坯料。22.变螺距严控真圆度模型，所述模型为：式中：r为轧辊1基圆半径，mm；w为切刀4宽度，mm；l为单圈切刀4展开线长度，mm；d为金属管坯料2外径，mm；s为为金属管坯料2壁厚，mm；β为螺旋升角；α为横向宽展系数；i为刀具圈数，n为刀具*大圈数；dmax为切面管*大外径，mm；dmin为切面管*小外径，mm；为轴向延伸量，mm；为切刀4的螺距变化量，mm；为切刀4第i圈压下量，mm；为第i圈任意位置切刀4高度；与间隔180°切刀4高度；刀具高度h按阿基米德螺线递增；v为切刀4向金属管坯料2壁厚方向压下体积，mm3；v1为切刀4咬入金属管坯料2时金属沿金属管坯料2轴向流动体积，mm3；ξ为切面横截面真圆度，此值越接近1.0，断面越圆；当v-v1=0时，轧辊1上的切刀4咬入金属管坯料2时，金属管坯料2发生压缩变形，外径不变且断面平直。23.如图2所示，金属管坯料2在第i圈螺线切刀4作用下任意位置瞬时状态，因有内部芯棒3约束内径向内扩展，还有3个导板5约束外表面横向扩展。当切刀4向金属管坯料2壁厚方向压下体积v时，根据金属流动*小阻力定律，金属将只能沿金属管坯料2轴向流动，即向z 向流动体积v1，根据体积不变定律，压下金属体积v等于轴向延伸体积v1。24.如果要获得平直的切断断面，严控缺角现象的发生，即对应v-v1=0时的螺距的减少量。此时压下的金属没有向轴向延伸，=0，全部发生了压缩变形，由上述模型可以计算出螺距减少量，断面横平竖直，没有缺角现象发生。25.另一方面，由于向外轧辊1间有导板5严控横向扩展，即可以获得ξ≈1.0，证明该塑性变形模型，严控金属管横向外扩展变形能力强，可获得圆正的轴承环件。26.因此，满足此系列条件的切断工艺，不仅可以获得外径趋于不变且断面平直的切断面，还可获得真圆度理想的圆形横断面形状。27.根据上述计算结果，利用simufact 数值分析软件，建立了刚塑性有限元模型，其中三个主动驱动辊的螺旋突起切刀4可实现对管的累计压下切断，三个导板5辅助辊的基圆柱面可实现对管外扩展的限制，内部芯棒3可实现对管内表面向内扩展的约束。28.对比例设置：**对比例与本发明不同之处在于未设置导板5，且切刀4螺距不变；第二对比例与本发明不同之处在与未设置导板5，且轧制模型不同；本发明与**对比例及第二对比例中的初始螺距相同；第二对比例的轧制模型为：式中，r为轧辊1基圆半径，mm；w为切刀4宽度，mm；l为单圈切刀4展开线长度，mm；d为金属管坯料2外径，mm；s为为金属管坯料2壁厚，mm；β为螺旋升角；α为横向宽展系数；i为刀具圈数，n为刀具*大圈数为轴向延伸量，mm；为切刀4的螺距变化量，mm；为切刀4第i圈压下量，mm；为第i圈任意位置切刀4高度；与间隔180°切刀4高度；刀具高度h按阿基米德螺线递增；v为切刀4向金属管坯料2壁厚方向压下体积，mm3；v1为切刀4咬入金属管坯料2时金属沿金属管坯料2轴向流动体积，mm3；v2为切刀4咬入金属管坯料2时金属沿金属管坯料2横向扩展体积，mm3；ξ为切面横截面真圆度，此值越接近1.0，断面越圆。29.本发明轧制模型为：式中：r为轧辊1基圆半径，mm；w为切刀4宽度，mm；l为单圈切刀4展开线长度，mm；d为金属管坯料2外径，mm；s为为金属管坯料2壁厚，mm；β为螺旋升角；α为横向宽展系数；i为刀具圈数，n为刀具*大圈数；dmax为切面管*大外径，mm；dmin为切面管*小外径，mm；为轴向延伸量，mm；为切刀4的螺距变化量，mm；为切刀4第i圈压下量，mm；为第i圈任意位置切刀4高度；与间隔180°切刀4高度；刀具高度h按阿基米德螺线递增；v为切刀4向金属管坯料2壁厚方向压下体积，mm3；v1为切刀4咬入金属管坯料2时金属沿金属管坯料2轴向流动体积，mm3。30.ξ为切面横截面真圆度，此值越接近1.0，断面越圆；以直径40mm×壁厚3.5mm的金属管坯料2切断为例，材料为gcr15，轧制过程中轧辊1转速为50r/min，轧辊1基圆直径为216mm，开轧温度为720摄氏度，单圈切刀4压下率25%，初始螺旋角2.3°，切刀4宽度4mm，初始螺距25mm，螺距减小速率19.6%，摩擦因数1.0。31.图3对比分析了轧制过程的建立：如图3（c）所示，为本发明轧制过程中等效应变示意图；如图3（b）所示，为第二对比例轧制过程中等效应变示意图；如图3（a）所示，为**对比例轧制过程中等效应变示意图。对比观察，同样轧制时间金属管坯料2前进距离可知：轧制时间到1.0s 后，金属管坯料2基本实现稳定咬入，进入稳定轧制阶段，相同轧制时间2s，三种轧制方法金属管坯料2沿轴向前进距离分别为：本发明金属管坯料2沿轴向前进距离为40.7mm，**对比例金属管坯料2沿轴向前进距离为30.7mm，第二对比例金属管坯料2沿轴向前进距离为35.2mm，说明本发明相比两个对比例轧制速度高，效率更快。32.图4对比分析了缺角及真圆度。本发明与**对比例和第二对比例中金属管坯料2在第二圈到第三圈轧制时的示意图，如图4所示，其中，图4（c）为本发明轧制过程中金属管坯料2几何形状，图4（a）为**对比例轧制过程中金属管坯料2几何形状，图4（b）为第二对比例轧制过程中金属管坯料2几何形状。33.图4中，虚线显示的是金属管坯料2的原始外轮廓线，内部为芯棒3，如图4（a），轧辊1孔型内金属充满度不理想，且越来越差，金属管坯料2的外径会呈现逐渐缩小的变化趋势，说明该对比例会导致管切断后，外径会出现明显的波动，而其圆度在1.02~1.05 范围内波动，平均圆度为1.03，相对比较圆整；金属管圆度为横截面*大直径与*小直径的比值，越接近1.0，表明越圆整；如图4（b），与**对比例相比，孔型充满度明显提高，但在轧辊1间自由变形区，金属发生外扩展的趋势更明显，圆度在1.06~1.16 范围内波动，比**对比例有所下降，平均圆度为1.12；如图4（c），与**对比例和第二对比例相比，不仅孔型充满度高，外径的外扩展几乎为零，金属管大小均匀，外形圆满，平均圆度为1.01。34.图4中上部是本发明与两个对比例孔型右侧角部的局部放大图，刀具下压后，金属管坯料2切断面有金属未充满区域，该区域为缺角区域。如图4（a） 显示未充满区域又长又高，长8.5mm，高1.9mm，轴向及径向缺角率分别为34%和5%，缺角率定义为缺角量/基值，轴向基值为轴承环宽度，径向基值为轴承环外径，本实施例中，轴向基值为25mm ，径向基值为40mm；采用**对比例进行轧制切断，如图4（b）显示只有1.1mm×1.4mm 的角未充满，轴向及径向缺角率分别为4%和4%，证明了变螺距法可显着提高孔型充满度，金属管坯料2切断后缺角现象会得到明显抑制；采用本发明进行轧制切断，如图4（c）所示，孔型充满度更佳，只有0.6mm×0.5mm 的缺角，轴向及径向缺角率分别为2%和1%。35.由此可见，本发明能够实现所切金属管坯料2对外径波动、边部缺角、圆度要求高要求时的切断。36.如图5和图6所示，轧制压力呈逐渐增加的趋势。按照平均压力比较，**对比例的平均压力为15.2 kn，第二对比例的平均压力为21.7 kn，本发明平均压力为18.2 kn。轧制力矩的波动性与轧制力的变化呈现了类似的规律性，但平均轧制力矩比较，**对比例的平均轧制力矩为914.4n?m，**对比例的平均轧制力矩为844.4n?m，本发明的平均轧制力矩为884.5n?m。第二对比例和本发明在提高切断轴承环断面精度的同时，相比于**对比例，轧制力均降低，轧制力矩略有升高。