组合式轧辊的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种组合式轧辊，包括辊轴、至少一个大直径盘片组、至少一个小直径盘片组和两个锁紧螺母。所述的组合式轧辊由两种不同规格的圆形盘片组合而成，每个圆形盘片均可采用冲压工艺加工出来，工艺简单，成本低廉；将组合式轧辊用作形貌辊，成型加工出的微米级矩形截面沟槽形貌，其形貌尺寸参数可控可调；具有盘片组合方式灵活多变、沟槽形貌参数控制严格调整方便等特点。
【专利说明】组合式轧辊
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种组合式轧辊，尤其涉及一种用于微尺度形貌加工的盘片组合辊。
【背景技术】
[0002]水面舰艇及水下航行体在行进时的主要能耗用于克服行进阻力，该阻力由摩擦阻力、压差阻力以及兴波阻力(或旋涡阻力)等组成，其中摩擦阻力占据较大份额。同时，导致摩擦阻力出现的固/液界面间的壁面剪切现象，也是壁面噪声产生的根源。因此，有效降低摩擦阻力，不仅有助于提高航行体的航速及航程等性能指标，节约能源消耗，还可以有效降低航行体行进时的壁面噪声，实现声隐身。此外，随着航空及高速铁路工业的不断发展以及能源紧缺问题的日趋严重，针对飞机及高速列车等在空气介质中运动的航行体的减阻降噪问题的研宄亦变得尤为迫切。
[0003]目前，针对水介质及空气介质中的航行体减阻降噪问题的研宄，已逐渐发展成为一门涉及到机械工程学、流体力学、流变学、材料学及声学等多学科交叉综合的边缘性学科。所形成的减阻方法包括表面形貌减阻(包括顺流向沟槽和展向沟槽)、聚合物涂层减阻及微气泡减阻等。其中，表面形貌减阻被认为是最具工程应用前景的减阻技术之一，该减阻技术可在不改变航行体外形结构的情况下有效降低表面摩擦阻力，且具有操作简单、维护方便等特点。然而，由于目前减阻表面形貌的制备，主要是通过铣削、车削及滚压等传统的机加工方式实现的，存在着加工工艺繁复、质量要求严苛、制造成本高昂等诸多问题，严重制约着其在工程【技术领域】的推广和应用。
[0004]沟槽贴膜减阻是近年来表面形貌减阻技术研宄中提出的一个新概念，且已经发展成为一种独特的减阻措施。所谓减阻贴膜是一种特殊的聚合物薄膜，其表面带有无数条微米级尺度的沟槽形貌单元，底面带有胶层，根据流体动力学的要求将其贴敷于航行体外表面的有关部位，达到降低摩擦阻力的效果。已有的研宄结果表明，具有减阻效果的沟槽形貌，其尺度通常为微米量级。通过机加工的方式在航行体表面直接制备出微米尺度的沟槽形貌，其难度是难以想象的；而将带有微细沟槽形貌的聚合物薄膜贴覆在航行体表面则更容易在工程上实现。空客公司在A320试验机上的测试结果表明，该沟槽贴膜可在不影响飞机正常操纵性能的情况下，有效降低飞机机身的净阻力。
[0005]沟槽贴膜减阻技术的关键是沟槽薄膜的制造，其核心是微米级沟槽形貌的成型工艺。目前，减阻贴膜表面微米级沟槽形貌的制备，主要是通过热压成型工艺实现的，即由橡胶光辊和金属形貌辊组成对辊，合理控制对辊之间的压力和辊体表面温度，在基础薄膜表面热压成型出沟槽形貌。在利用热压成型工艺制备微米级沟槽形貌时，所采用的形貌辊表面的沟槽形貌母板，通常是由高精度数控车床车削加工而成的。形貌辊表面的每个沟槽形貌均需经过进刀、切削、退刀等步骤方可完成，导致加工整个形貌辊的工作量巨大、工艺过程繁复、加工周期较长且成本高昂，对车床精度及刀具修磨质量提出了极高的要求。上述形貌辊加工过程中存在的诸多问题，严重影响了热压成型工艺制备微尺度沟槽贴膜的工程适用性，成为制约沟槽贴膜减阻技术在工程【技术领域】推广应用的瓶颈问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型目的是在于针对现有形貌辊加工工艺存在的不足，提供一种可用于微尺度形貌加工的组合式轧辊，提高微尺度沟槽贴膜成型加工工艺的工程适用性，促进沟槽贴膜减阻技术的推广和应用。
[0007]本实用新型解决技术问题采用如下技术方案:一种组合式轧辊，包括辊轴、至少一个大直径盘片组、至少一个小直径盘片组和两个锁紧螺母；
[0008]所述每一个大直径盘片组均包括至少一个大直径盘片；
[0009]所述每一个小直径盘片组均包括至少一个小直径盘片；
[0010]所述辊轴上交替设置有大直径盘片组和小直径盘片组；
[0011]所述两个锁紧螺母分别固定于所述辊轴的两端，将所述大直径盘片组和小直径盘片组固定于所述辊轴上。
[0012]可选的，所述大直径盘片组中的大直径盘片的数量为1-10个。
[0013]可选的，所述小直径盘片组中的小直径盘片的数量为1-10个。
[0014]可选的，所述大直径盘片的直径中1为20-200mm，所述小直径盘片的直径Φ 2为19_199mm，1-1OOOum0
[0015]可选的，所述大直径盘片的厚度1^为5_50um，所述小直径盘片的厚度t 2为5_50umo
[0016]本实用新型具有如下有益效果:所述的组合式轧辊由两种不同规格的圆形盘片(大直径盘片和小直径盘片)组合而成，每个圆形盘片均可采用冲压工艺加工出来，工艺简单，成本低廉；将组合式轧辊用作形貌辊，成型加工出的微米级矩形截面沟槽形貌，其形貌尺寸参数可控可调；具有盘片组合方式灵活多变、沟槽形貌参数控制严格调整方便等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的组合式轧辊的结构示意图；
[0018]图2为图1的右视图；
[0019]图3为本实用新型的被成型部件的沟槽形貌单元的结构示意图；
[0020]图4为本实用新型的组合式轧辊用于成型加工工艺的原理图；
[0021]图5为图4的右视图；
[0022]图中标记示意为:1_辊轴；2_大直径盘片；3_小直径盘片；4_锁紧螺母；5-组合式轧辊；6_贴膜；7_光辊。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
[0024]实施例1
[0025]参考图1-5，本实施例提供了一种组合式轧辊，包括辊轴1、至少一个大直径盘片组、至少一个小直径盘片组和两个锁紧螺母4 ;
[0026]所述每一个大直径盘片组均包括至少一个大直径盘片2，所述大直径盘片2为圆形盘片，可以采用冲压等加工方式加工出所述大直径盘片2，所述每一个大直径盘片组所包括的大直径盘片的直径相同，厚度可以不同，优选地，所述大直径盘片组包括1-10个大直径盘片2 ；
[0027]所述每一个小直径盘片组均包括至少一个小直径盘片3，所述小直径盘片3为圆形盘片，可以采用冲压等加工方式加工出所述小直径盘片3 ;所述每一个小直径盘片组所包括的小直径盘片的直径相同，厚度可以不同，优选地，所述小直径盘片组包括1-10个小直径盘片3 ;
[0028]所述大直径盘片2和小直径盘片3的中心均开设有通孔；
[0029]所述辊轴I上交替设置有大直径盘片组和小直径盘片组；即所述辊轴I穿过所述大直径盘片组的大直径盘片2的通孔和所述小直径盘片组的小直径盘片3的通孔；在所述辊轴I的最外侧、与所述锁紧螺母的接触的可以为大直径盘片，也可以为所述小直径盘片；
[0030]所述两个锁紧螺母4分别固定于所述辊轴的两端，将所述大直径盘片组和小直径盘片组固定于所述辊轴上。
[0031 ] 本实施例中，优选地，所述小直径盘片组的数量为k组，k为自然数，且k大于2，所述大直径盘片组的数量为k-1、k或k+Ι组。
[0032]本实施例中，所述大直径盘片的直径Φ !为20_200mm，所述小直径盘片的直径Φ 2为19-199mm，大直径盘片与小直径盘片的直径差值h为Φ「Φ2= 10-1000um，所述差值h根据加工成型的工件的沟槽形貌单元确定，当所述沟槽形貌单元的深度为d = h/2,即h =
2do
[0033]本实施例中，所述大直径盘片的厚度&为5-50um，所述小直径盘片的厚度七2为5-50um，此时沟槽形貌单元的宽度I1= mXt丨，平直段宽度I2= nXt2，m和η为小于等于10的自然数。
[0034]本实施例的组合式轧辊通过将至少一个所述大直径盘片组合成被成型部件的沟槽形貌单元的宽度所对应的尺寸，形成大直径盘片组，将所述小直径盘片组合成被成型部件的沟槽形貌单元的平直段宽度所对应的尺寸，形成小直径盘片组，并将所述大直径盘片组和小直径盘片组交替设置在所述辊轴上，形成所述组合式轧辊，所述组合式轧辊能用作热压成型、挤压或冷轧成型等成型加工工艺的形貌辊，可在基础材料的表面加工出微米级尺度的矩形截面沟槽，即在聚合物薄膜、聚合物涂层以及金属等基础材料的表面加工出微米级尺度的矩形截面沟槽。
[0035]本实用新型的组合式轧辊可用于通过成型加工制备出具有减阻降噪效果的微米级矩形截面沟槽形貌，以有效降低水介质及空气介质中的航行体的表面摩擦阻力和壁面噪声。
[0036]本实用新型的沟槽形貌单元的尺寸参数由组合式轧辊的大直径盘片组和小直径盘片组的尺寸参数决定。沟槽形貌单元深度d= (O1-O2)/2，沟槽开口宽度I1= HiXt1，平直段宽度I2= nXt2o通过调整大直径盘片和小直径盘片的直径差值Φ^Φ2可实现对沟槽形貌深度d的控制；通过选取不同厚度^的大直径盘片或/并调整大直径盘片数量m可实现对沟槽开口宽度I1的控制；通过选取不同厚度12的小直径盘片或/并调整小直径盘片数量η可实现对平直段宽度12的控制。
[0037]实施例2
[0038]本实施例提供了一种组合式轧辊，其采用冲压工艺分别加工出两种不同规格的圆形盘片，其中大直径盘片的直径^\为20mm，盘片厚度t $ 5 μ m，小直径盘片的直径Φ 2为19.99_、厚度〖2为5 μπι。将2个大直径盘片组合成大直径盘片组，将4个小直径盘片组合成小直径盘片组，按交替设置的方式组合而成的具有周期性结构单元的组合式轧辊。将组合式轧辊与光辊组成对辊，采用热压成型的方法，在疏水性贴膜基础材料上压制矩形截面沟槽形貌。所压制出的矩形截面沟槽形貌单元的深度d为5 μ m，沟槽开口宽度1工为10 μ m，平直段长度12为20 μ mo将所制备的上述沟槽贴膜，按照流体动力学的要求贴敷于某型号水下航行体表面。在25m/s的航行速度下，航行体的摩擦阻力降低23.8%，壁面噪声降低2.0dBo
[0039]实施例3
[0040]本实施例提供一种组合式轧辊，分别冲压出直径200mm、厚度t $ 50 μπι的大直径盘片和直径中2为199.9_、厚度12为40 μπι的小直径盘片。将4个大直径盘片组合成大直径盘片组，将10个小直径盘片组合成小直径盘片组，按交替设置的方式组合而成的具有周期性结构单元的组合式轧辊。将组合式轧辊与光辊组成对辊，采用冷轧成型的方法，在贴膜基础材料上压制出矩形截面沟槽形貌。所压制出的矩形沟槽形貌单元的深度d为50 μ m，沟槽开口宽度^为200 μ m，平直段长度12为400 μ m?将所制备的上述沟槽贴膜，按照空气动力学的要求贴敷于某气动航行体模型表面。在0.4倍音速的来流速度下，气动航行体模型的表面摩擦阻力降低28.6%，气动噪声降低2.5dB。
[0041]以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
[0042]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种组合式轧辊，其特征在于，包括辊轴、至少一个大直径盘片组、至少一个小直径盘片组和两个锁紧螺母； 所述每一个大直径盘片组均包括至少一个大直径盘片； 所述每一个小直径盘片组均包括至少一个小直径盘片； 所述辊轴上交替设置有大直径盘片组和小直径盘片组； 所述两个锁紧螺母分别固定于所述辊轴的两端，将所述大直径盘片组和小直径盘片组固定于所述棍轴上。
2.根据权利要求1所述的组合式轧辊，其特征在于，所述大直径盘片组中的大直径盘片的数量为1-10个。
3.根据权利要求2所述的组合式轧辊，其特征在于，所述小直径盘片组中的小直径盘片的数量为1-10个。
4.根据权利要求3所述的组合式轧辊，其特征在于，所述大直径盘片的直径Φ丄为20_200mm，所述小直径盘片的直径 19_199mm，Φ10-1000um。
5.根据权利要求4所述的组合式轧辊，其特征在于，所述大直径盘片的厚度t$5-50um，所述小直径盘片的厚度1:2为5-50um。
【文档编号】B29C59/04GK204160761SQ201420591620
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】唐啸鸣 申请人:天津纳微华瑞科技有限公司