专利名称：辗环机径向轧制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对环件进行径向轧制的辗环机，尤其涉及一种辗环机径向轧制装置。辗环机用于制造高质量的无缝环形锻件，如轴承环、齿圈、法兰、轮毂、薄壁桶形等。
背景技术：
辗环机(又称碾环机，轧环机)是用于制造高质量的无缝环形锻件的有效设备。辗环(又称碾环，轧环)时，把加热后的毛坯套入芯辊，芯辊向环件施加压力，压向主辊，主辊驱动旋转，实现环件壁厚减小，直径增大。现有国产辗环机采用固定式芯辊机构，上下料采用垂直式上下料，由于没有芯辊升降机构。特别不适用大型环件和薄壁环件的下料，大型环件和薄壁环件垂直下料容易变形。专利号为200710018199. O的专利提供了一种芯辊升降机构，本发明涉及金属材料加工方法及设备，尤其是超大直径铝合金环件的轧制工艺及设备，其设备在机座上连接 有径向轧制机构和轴向轧制机构，径向轧制机构连接有主轧辊传动装置(I)和芯辊装置(J)，轴向轧制机构连接有轴向轧辊传动装置(19)。本发明提供的超大直径铝合金环件轧制工艺及设备，在轧制过程顺利平稳，成品环尺寸精度高。但其芯辊升降机构的在工作台以下，造成设备地基需要很深，成本高，而且不便于维护。辗环机轧环工作时，芯辊向主辊方向运动，将环件压向主辊，施加轧制力，芯辊承受轧环工作压力。另外，由于轧环过程中环件因加速和减速等原因带来的切向负荷，芯辊就会受到左右方向的外力，需要限制其左右方向位移；轧环过程中环件因毛坯不规则、爬辊、芯辊提起和下落等原因会引起的上下方向的负荷，芯辊就会受到上下方向的外力，需要限制其上下方向的位移。芯辊下端固定和下抽芯辗环机径向轧制机构，其上支撑架不能限制芯辊的上下位移。为了更换主辊，上支撑架有时需要向上翻转，芯辊下端固定和下抽芯辗环机径向轧制机构，未能同时解决限制上下位移和上支撑架翻转的矛盾。
发明内容
本发明针对上述问题，设计了一种辗环机径向轧制装置，它适用于径向辗环机，也适用于径轴向辗环机。一种辗环机径向轧制装置，它包括固定在辗环机机身上的主辊座以及设置于主辊座上的主辊驱动机构，其特征是在辗环机机身上还设置有下滑座，在下滑座上安装滚轮与设置于辗环机机身上的导轨配合在设置于下滑座和主辊座之间的主油缸驱动下实现下滑座在辗环机机身上的移动；
在下滑座左部座体的顶部设置有转轴与上支撑架左部架体铰接，在上支撑架和下滑座之间设置上支撑架翻转驱动机构；下滑座右部座体上设置支承芯辊的轴承；
在上支撑架右部和下滑座之间设置芯辊，在上支撑架上设置芯辊升降机构；
上支撑架中部沿主辊座行进轨迹的两侧分别设置有导向凹槽，在主辊座顶部两侧设置有在导向凹槽中滑动的凸耳。
本方案的具体特点还有,在凸耳表面固定设置有上导向板,侧导向板和底面导向板与导向凹槽滑配。在导向凹槽左部的底面上开有供凸耳通过的缺口。在导向凹槽右部可限制上支撑架的上下左右四个方向的自由度，如图4。在导向凹槽左部底面开一个缺口，其长度大于凸耳的长度，(此段距离处在非轧制工作区，仅为了给上料留出足够空间，方便操作)只限制上支撑架左右和向下的自由度，不限制向上的自由度。此时可通过翻转油缸，驱动上支撑架，绕转轴向上翻起，以方便更换主辊等维修操作。在芯辊距离主辊最远时 ，即主辊座上的凸耳处在导向凹槽有缺口的一段时，设置这一段为了方便上料，不是轧环工作区段。在此段，芯辊不会受到向上的外力。因此芯辊由导向凹槽有缺口区段到无缺口区段时，靠上支撑架的自重，运动副的上接触面会始终贴合。就实现了芯辊移动机构在全行程上运动自如。所述上支撑架翻转驱动机构是指设置于上支撑架和下滑座之间的翻转油缸。所述主油缸的缸体和活塞杆分别通过铰轴与下滑座及主辊座连接。主辊座固定不动，通过主油缸，可驱动下滑座和上支撑架并带动芯辊移动。所述芯辊升降机构包括固定设置于上支撑架上的上轴承座和至少一只升降油缸，在上轴承座上设置有与升降油缸对应的至少一只拉杆，拉杆的两端分别与横梁和上轴承座固定连接，升降油缸活塞杆与横梁铰接；芯辊上端固定在轴承内套中，芯辊下端插入下滑座的轴承中。芯辊向下运动插入下滑座的轴承中，以开始轧环工作。当芯辊向上运动，抽出芯辊时，可以进行上料、和下料。向上运动，抽出芯辊，准备上料。在升降油缸的驱动下，横梁带到上轴承座上下运动，实现芯辊升降。芯辊升降油缸有两个分布于芯辊的两侧，与芯辊升降油缸相对应在芯辊两侧设置有两只拉杆；
所述芯辊上端固定在轴承内套中是指芯辊顶端设置一段螺杆穿过轴承内套后由螺母实现轴向固定；在芯辊上部位于螺杆下方设置一段外六方状结构，与对应设置于轴承内套上的内六方孔配合实现周向固定。
在上轴承座的两侧分别设置长条状垂向凸耳，在上支撑架上与垂向凸耳对应设置有第一垂直导向槽，在上支撑架上方设置导向柱，在导向柱上设置接续第一垂直导向槽的第二垂直导向槽，导向柱上端通过斜向支撑与上支撑架连接，连接板把两侧的导向柱连接在一起。在垂向凸耳表面包覆导向衬板与第一垂向导向槽和第二垂直导向槽滑配。第二垂直导向槽宽度和深度与上支撑架的第一垂直导向槽一致，安装时与之对齐。导向衬板厚度可修磨，以便调整间隙。他们在上支撑架的第一垂直导向槽中上下运动。由于运动副布置在上轴承座两侧，其导向型式比圆柱形导向在轧制方向(图3右侧方向)上节省了空间。使在芯辊与主辊可以靠的更近，适用轧制薄壁环件的需要，并且由足够空间将导向槽的侧壁的厚度做大，使导向副的刚性加强，减小变形，提高轧环精度。当芯辊上抽，上轴承座滑出上支撑架的导向槽时，就进入导向柱的导向槽中。导向柱下端通过螺钉固定在上支撑架上，导向柱上端通过斜向支撑与上支撑架连接，连接板把两侧的导向柱连接在一起。主辊驱动机构由安装在主辊座上的电机以及由电机驱动的减速机和联轴器与主辊连接。本发明的有益效果是1、采用芯辊升降机构，并安装在上支撑架上；2、芯辊升降机构与上支撑架之间采用六面滑动导向副，并布置在两侧。3、芯辊移动机构与主辊座采用滑动导向运动副，在轧环工作时能够限制上支撑架与主辊座的上下左右四个方向的位移，但在芯辊与主辊距离最远时，只限制左右和向下的位移，不限制向上的位移，通过翻转油缸，就能驱动上支架向上翻起。这就使芯辊移动机构与主辊座的导向问题与方便了更换主辊，维修方便问题同时解决。4、把芯辊升降机构安装在上支撑架上，上下料时，芯辊向上运动，与下滑座上的工作台分离。没有了芯辊的障碍(以前的辗环机芯辊固定，从上方套入环件，环件垂直上下料)，就方便环件上下料，对于辗环机与周边设备联线生产，便于实现自动化。上下料方便还避免环件吊装不当引起变形。这点对于轧制薄壁环件很重要。5、把芯辊升降机构安装在上支撑架上，比安装在工作台下面。可以减小地坑深度，降低成本。并且便于维修。6、由于芯辊升降机构与上支撑架采用六面导向运动副，并布置在两侧。六面导向运动副的导向 板厚 度可修磨，以便调整间隙，而且布置在两侧的六面导向运动副，有较大布置空间，可以做到提闻设备的刚度，提闻了导向精度，有利于大型环件生广和薄壁环件生广，并提闻了环件的轧制精度。六面导向运动副布置在上轴承座两侧，还可减小上轴承座在轧制方向的尺寸，使在芯辊与主辊可以靠的更近，适用轧制薄壁环件的需要。
图I为径向轧制装置示意图；图2为芯辊升降机构剖面示意图(A-A视图);图3为芯辊升降机构与上支撑架的运动副；图4为上支撑架与主辊座运动副；图5为芯辊升降机构轴测示意图；图6为上支撑架示意图。图中1 一电机，2—辗环机机身，3—主油缸，4 一下滑座，5—转轴，6—上支撑架，7—翻转油缸，8—主辊座，9—螺母，10—螺杆，11—外六方结构，12—轴承内套，13—上轴承座，14 一芯辊，15—主辊，16—导轨，17—减速机，18—滚轮，19 一缸体与下滑座连接铰轴，20—活塞杆与主辊座连接铰轴，21—横梁，22—升降油缸，23—拉杆，24—垂向凸耳，25—凸耳,26—上导向板,27一侧导向板,28一底面导向板,29一前导向衬板,30一侧导向衬板，31—后导向衬板，32—导向凹槽，33—连接板，34—销轴，35—斜向支撑，36—导向柱，37—第二垂直导向槽，38—第一垂直导向槽,39—缺口。
具体实施例方式如图I所示，一种辗环机径向轧制装置，它包括固定在辗环机机身2上的主辊座8以及设置于主辊座8上的主辊驱动机构，在辗环机机身2上还设置有下滑座4，在下滑座4上安装滚轮18与设置于辗环机机身2上的导轨16配合在设置于下滑座4和主辊座8之间的主油缸3驱动下实现下滑座4在辗环机机身2上的移动；在下滑座4左部座体的顶部设置有转轴5与上支撑架6左部架体铰接，在上支撑架6和下滑座4之间设置上支撑架翻转驱动机构；下滑座4右部座体上设置支承芯辊14的轴承；在上支撑架6右部和下滑座4之间设置芯辊14，在上支撑架6上设置芯辊升降机构；上支撑架6中部沿主辊座8行进轨迹的两侧分别设置有导向凹槽32，在主辊座8顶部两侧设置有在导向凹槽32中滑动的凸耳25。在凸耳25表面固定设置有上导向板26,侧导向板27和底面导向板28与导向凹槽32滑配。所述上支撑架翻转驱动机构是指设置于上支撑架6和下滑座4之间的翻转油缸7。所述主油缸3的缸体和活塞杆分别通过铰轴(缸体与下滑座连接铰轴19，活塞杆与主辊座连接铰轴20)与下滑座4及主辊座8连接。主辊座8固定不动，通过主油缸3，可驱动下滑座4和上支撑架6并带动芯辊14移动。主辊驱动机构由安装在主辊座8上的电机I以及由电机驱动的减速机17和联轴器与主辊15连接。如图4-6所示，在导向凹槽32左部的底面上开有供凸耳25通过的缺口 39在导向凹槽32右部可限制上支撑架6的上下左右四个方向的自由度，如图4所示。轧环工作时，芯辊14除受到轧环的主工作力外，还会受到左右外力(轧环过程中环件因加速和减速等原因带来的切向负荷)或上下方向的外力(轧环过程中环件因爬辊及芯辊提起和下落等原因引起的上下负荷)。主工作力由主油缸3提供。左右上下方向的力最终由凸耳和导向凹槽形成的运动副承受。如图6所示，在导向凹槽32左部底面开一个缺口 39，其长度大于凸耳25的长度， (此段距离处在非轧制工作区，仅为了给上料留出足够空间，方便操作)只限制上支撑架6左右和向下的自由度，不限制向上的自由度。此时可通过翻转油缸7，驱动上支撑架6，绕转轴5向上翻起，以方便更换主辊15等维修操作。在芯辊14距离主辊15最远时，即主辊座8上的凸耳25处在导向凹槽32有缺口 39的一段时，设置这一段为了方便上料，不是轧环工作区段。在此段，芯辊不会受到向上的外力。因此芯辊14由导向凹槽32有缺口区段到无缺口区段时，靠上支撑架6的自重，运动副的上接触面会始终贴合。就实现了芯辊移动机构在全行程上运动自如。在非轧环工作区，芯辊14不会受到向上的外力。如图2所示，所述芯辊升降机构包括固定设置于上支撑架6上的上轴承座13和至少一只升降油缸22，在上轴承座13上设置有与升降油缸22对应的至少一只拉杆23，拉杆23的两端分别与横梁21和上轴承座13固定连接，升降油缸22活塞杆与横梁21铰接；芯辊14上端固定在轴承内套12中，芯辊14下端插入下滑座4的轴承中。芯辊14向下运动插入下滑座4的轴承中，以开始轧环工作。当芯辊14向上运动，抽出芯辊14时，可以进行上料、和下料。在升降油缸22的驱动下，横梁21带到上轴承座13上下运动，实现芯辊14升降。芯辊升降油缸22有两个分布于芯辊14的两侧，与芯辊升降油缸22相对应在芯辊14两侧设置有两只拉杆23 ;所述芯辊14上端固定在轴承内套12中是指芯辊14顶端设置一段螺杆10穿过轴承内套12后由螺母9实现轴向固定；在芯辊14上部位于螺杆10下方设置一段外六方状结构11，与对应设置于轴承内套12上的内六方孔配合实现周向固定。
如图3，5所示，在上轴承座13的两侧分别设置长条状垂向凸耳24，在垂向凸耳24表面包覆导向衬板与第一垂向导向槽38和第二垂直导向槽37滑配。导向衬板包括前导向衬板29，侧导向衬板30，后导向衬板31 ;分别包覆垂向凸耳24的三个接触面。如图6所示，在上支撑架6上与垂向凸耳24对应设置有第一垂直导向槽38，在上支撑架6上部设置有导向柱36,在导向柱36上设置接续第一垂直导向槽38的第二垂直导向槽37。第二垂直导向槽37宽度和深度与上支撑架的第一垂直导向槽38 —致，安装时与之对齐。导向衬板厚度可修磨，以便调整间隙。他们在上支撑架6的第一垂直导向槽中38中上下运动。由于运动副布置在上轴承座13两侧，其导向型式比圆柱形导向在轧制方向(图3右侧方向)上节省了空间。使在芯辊14与主辊15可以靠的更近，适用轧制薄壁环件的需要，并且由足够空间将导向槽的侧壁的厚度做大，使导向副的刚性加强，减小变形，提高轧环精度。当芯辊14上抽，上轴承座13滑出上支撑架6的第一垂直导向槽38时，就进入导向柱的第二垂直导向槽37中。如图5所示，导向柱36下端通过螺钉固定在上支撑架6上，导向柱36上端通过斜 向支撑35与上支撑架6连接，连接板33把两侧的导向柱36连接在一起。
权利要求
1.一种辗环机径向轧制装置，它包括固定在辗环机机身上的主辊座以及设置于主辊座上的主辊驱动机构，在辗环机机身上还设置有下滑座，在下滑座上安装滚轮与设置于辗环机机身上的导轨配合在设置于下滑座和主辊座之间的主油缸驱动下实现下滑座在辗环机机身上的移动；在下滑座左部座体的顶部设置有转轴与上支撑架左部架体铰接，在上支撑架和下滑座之间设置上支撑架翻转驱动机构；其特征是下滑座右部座体上设置支承芯辊的轴承；在上支撑架右部和下滑座之间设置芯辊，在上支撑架上设置芯辊升降机构；上支撑架中部沿主棍座行进轨迹的两侧分别设置有导向凹槽，在主棍座顶部两侧设置有在导向凹槽中滑动的凸耳。
2.根据权利要求I所述的辗环机径向轧制装置，其特征是在凸耳表面固定设置有上导向板，侧导向板和底面导向板与导向凹槽滑配。
3.根据权利要求I或2所述的辗环机径向轧制装置，其特征是在导向凹槽左部的底面上开有供凸耳通过的缺口。
4.根据权利要求I所述的辗环机径向轧制装置，其特征是所述上支撑架翻转驱动机构是指设置于上支撑架和下滑座之间的翻转油缸。
5.根据权利要求I所述的辗环机径向轧制装置，其特征是所述主油缸的缸体和活塞杆分别通过铰轴与下滑座及主辊座连接。
6.根据权利要求I所述的辗环机径向轧制装置，其特征是所述芯辊升降机构包括固定设置于上支撑架上的上轴承座和至少一只升降油缸，在上轴承座上设置有与升降油缸对应的至少一只拉杆，拉杆的两端分别与横梁和上轴承座固定连接，升降油缸活塞杆与横梁铰接；芯棍上端固定在轴承内套中，芯棍下端插入下滑座的轴承中。
7.根据权利要求6所述的辗环机径向轧制装置，其特征是升降油缸有两个分布于芯辊的两侧，与升降油缸相对应在芯辊两侧设置有两只拉杆。
8.根据权利要求6所述的辗环机径向轧制装置，其特征是所述芯辊上端固定在轴承内套中是指芯辊顶端设置一段螺杆穿过轴承内套后由螺母实现轴向固定；在芯辊上部位于螺杆下方设置一段外六方状结构，与对应设置于轴承内套上的内六方孔配合实现周向固定。
9.根据权利要求6所述的辗环机径向轧制装置，其特征是在上轴承座的两侧分别设置长条状垂向凸耳，在上支撑架上与垂向凸耳对应设置有第一垂直导向槽，在上支撑架上方设置导向柱，在导向柱上设置接续第一垂直导向槽的第二垂直导向槽，导向柱上端通过斜向支撑与上支撑架连接，连接板把两侧的导向柱连接在一起。
10.根据权利要求9所述的辗环机径向轧制装置，其特征是在垂向凸耳表面包覆导向衬板与第一垂向导向槽和第二垂直导向槽滑配。
全文摘要
一种辗环机径向轧制装置，它包括固定在辗环机机身上的主辊座以及设置于主辊座上的主辊驱动机构，在辗环机机身上还设置有下滑座，在下滑座上安装滚轮与设置于辗环机机身上的导轨配合在设置于下滑座和主辊座之间的主油缸驱动下实现下滑座在辗环机机身上的移动；在下滑座左部座体的顶部设置有转轴与上支撑架左部架体铰接，在上支撑架和下滑座之间设置上支撑架翻转驱动机构；其特征是下滑座右部座体上设置支承芯辊的轴承；在上支撑架右部和下滑座之间设置芯辊，在上支撑架上设置芯辊升降机构；上支撑架中部沿主辊座行进轨迹的两侧分别设置有导向凹槽，在主辊座顶部两侧设置有在导向凹槽中滑动的凸耳。
文档编号B21H1/06GK102886474SQ20121043541
公开日2013年1月23日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者单宝德, 刘琳 申请人:济南铸造锻压机械研究所有限公司