专利名称：冷辗环机轧辊机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冷辗环机技术领域，主要涉及一种冷辗环机轧辊机构。
背景技术：
当前冷辗环机，与环件外径接触的辗压轮的轴，都是通过滚动轴承与其支座连接，结构尺寸大，特别是径向尺寸大，且复杂，迫使辗压轮径向尺寸也随之加大。辗压时，内径压下量大，外径压下量小，外径成形困难。
目前，驱动芯辊的油缸，一是用来穿芯辊，二是用来防止在辗压时芯辊轴向窜动，其缺点一是所需油缸动力很大，二是轴向尺寸很长，驱动辗压轮的电机减速器随之后移，整个机床也因此变宽。芯辊折断时没有保护机床措施。
驱动芯辊实现进给的支承轮，若两轮装在一根轴上，则影响测辊的行程；若分别装在两根半轴上，则因悬臂，其半轴径向、轴向都需加大，主滑块和床身也随之加宽。支承轮轴径向加大，还导致支承轮直径加大，转动惯量随之加大，启动困难造成芯辊擦伤环件沟道现象。
发明内容
本实用新型的目的即由此产生，提出一种冷辗环机轧辊机构，解决辗压轮、支承轮径向尺寸大，芯辊窜动及芯辊折断时无保护功能的问题。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是轧辊机构为三轧辊形式，机床左端为辗压轮装置，向右依次为芯棍和支承轮装置，辗压轮轴为滑动轴承，其两端装有推力球轴承，芯棍套支承中有球面轴承、球面推力轴承、铜环和绝缘端盖，支承轮固定在半轴的一端，呈悬臂形式，半轴通过轴承、支座与主滑块连接。
现对辗压轮直径减小的意义，作进一步说明。
辗扩时，图2、毛坯(2)套在芯辊(13)上，芯辊向旋转着的辗压轮(11)作径向进给，待毛坯外径与辗压轮接触后，一方面，毛坯在芯辊径向压力作用下，在芯辊和辗压轮之间受到径向压缩；另一方面，在辗压轮与毛坯间摩擦力的带动下，毛坯作旋转运动，从而，使变形区连续地沿着坯料圆周方向转移，壁厚减薄，直径增大，直到环的径向尺寸达到要求为止。
因为作用力与反作用力相等，故辗压轮、芯辊和坯料的接触弧长投影必相等，且与轧辊半径、压下量有几何关系辗压轮压下量S1L2＝R1-(R1-S12)2＝2R1S12-S122通常S12＜＜R1，故上式写成S12＝L2/2R1同理S11＝L2/2R3S1＝S11+S12＝L2(1/2R3+1/2R1)-----(1)芯辊压下量S2S21＝L2/2R2S22＝L2/2R4S2＝S21-S22＝L2(1/2R2-1/2R4)----(2)这样，毛坯在其一转内总压下量S＝S1+S2＝L2(1/2R1+1/2R2+1/2R3-1/2R4)式中，L-接触弧长投影R1-辗压轮半径， R2-芯辊半径R3-坯料外圆半径， R4-坯料内圆半径S1-坯料外径压下量 S2-坯料内径压下量辗压工艺参数设计不仅要考虑涉及到驱动扭矩和辗压效率的总压下量S，还要充分注意到环件内、外径上，压下量S1和S2的匹配问题。
对于外径上有特殊成形要求的环件，例如滚动轴承内套的沟道成形，必须在总压下量S尚未达到之前，完成外径沟道的成形，否则，只好在坯料上事先挖沟。这样既浪费原材料，又增加了工序，还将带来沟位偏移所产生的问题。因此，应使辗压轮压下量S1适当提高，而芯辊压下量S2适当降低，从式(1)、图2可知，减小R3、R1均可使S1提高，在毛坯外径R3一定的情况下，只有减小辗轮半径R1，当R1减小到R1′时，则S1增加到S1′。从式(2)、图2可知，增大R2、减小R4均可使S2降低，在毛坯内径R4一定的情况下，只有增大芯辊半径R2，当R2增大到R2′时，则S2减小到S2′。对于内径上有特殊成形要求的环件，例如滚动轴承外套的沟道成形，则相反，既应增大辗轮半径R1，而在保证芯辊强度的情况下，尽量减小芯辊半径R2，事实上为了方便穿芯辊，芯辊已经够小了，因此冷辗外套一般不存在这类问题。
有益效果提高了产品精度，降低加工成本。环件外圆上成形效果好，不需辗前挖沟、辗后整径，提高了锻件合格率。
降低机床成本。芯辊装置和支承轮装置轴向尺寸小，机床宽度减小；辗压轮、支承轮装置轴向尺寸减小，降低了机床长度；芯辊自锁，驱动力减小。
提高了保护功能。芯辊断裂时，能及时发出保护轧辊及机床的信号。
图1是实用新型所在机床结构示意图。
图2是辗压成形过程图图3是轧辊封闭关系图图4是辗轮装置图图5是芯辊装置图图6是支承轮装置图图7是五辊式轧辊机构图8是三辊式轧辊机构图9是六辊式轧辊机构具体实施方式
结合附图，给出本实用新型的实施例如下实施例1如图1、图3和图7所示辗压轮(11)位于机床左端，向右依次排列为工件(2)，芯辊(13)，支承轮(14)和两个托轮(27)辗轮与芯辊中心距为D，芯辊和支承轮中心距为E，辗轮座径向尺寸为A，芯辊座左边径向尺寸为B，右边为C，支承轮座径向尺寸为F。
设计中尽量减少A，F值，在保证芯辊轴承安装空间前提下，也应尽量减少B、C值，从而可减少芯辊与辗轮封闭尺寸D，与支承轮封闭尺寸E。
辗压轮轴采用滑动轴承(38)，见图4，滑动轴承材料可以为青铜，高连尼铜，也可以为自润滑复合材料，这些材料均适用于辗轮轴低速重载的要求。这种结构简单，承载能力强，寿命长，可以缩小尺寸A，满足辗轮(11)小直径的要求。
芯辊采用滑动丝杠送进机构，图5，由液压马达(55)带动伞齿轮(54，53)，螺母(52)转动，驱动丝杠(51)轴向移动，实现穿、抽芯辊动作，螺纹升角小于5°54′即可满足自锁条件，辗扩时芯辊不会窜动。用伞齿轮可以减小芯辊装置轴向尺寸，否则，若液压马达安装在(55B)位置，轴向尺寸将增加。芯辊支承中，端盖(58)为绝缘体，内部安装有球面轴承(69)和推力球面轴承(61)，在辗压过程中，若芯辊(13)折断，芯辊套(60)接触铜环(66)，则铜环对地导通，发出信号，辗压立即中断，支承轮退出，机床、模具得到保护。
支承轮为悬臂、浮动式，图6，两个支承轮(14)分别通过球面轴承(76)安装在两个支承轮半轴(79)上，支承轮轴通过球面轴承(80)安装在支座(82)上，支承轮轴(79)通过T形座(83)，支座与T形座固定在一起，调整螺钉(81)可实现支承轮左右移动，以调整两支承轮(14)端面距离，螺钉(77)通过弹簧(78)推动轴(79)，使轴以球面轴承(80)球心为圆心，作逆时针旋转，从而使支承轮(14)贴紧两托轮(27)，工作时，支承轮径向负荷由托轮承担，从而减小了支承轮座径向尺寸F和轴向尺寸，支承轮直径也随之减小。
托轮为两件，其中一件由液压马达(28)驱动，见图1、图6，托轮与其轴为键连接，则轴通过轴承与主滑块(18)连接。托轮在辗压前，通过支承轮(14)可带动芯辊(13)主动旋转，当辗压开始后，则处于被动状态，从而避免了芯辊擦伤环件的现象。
机床工作时，见图1、图3，机械手(15)将上料槽中的坯料送到图示工件(2)的位置，并与工作辊(3)接触，芯辊(13)穿入工件(2)内，伺服电机(24)经减速器(23)带动凸轮(21)逆时针旋转，于是安装在主滑块(18)上的滚轮(20)一边旋转，一边在克服油缸(26)设定阻力情况下，带动主滑块(18)沿导轨(1)向左进给，安装在主滑块(18)上的托轮(27)通过支承轮(14)驱动芯辊(13)向左移动，芯辊带动环坯(2)向左移动，压向旋转着的辗压轮(11)，支承轮按规范做不同阶段的进给运动，工件在芯辊径向压力和辗压轮切向摩擦力共同作用下做旋转运动，工件壁厚逐渐减薄，直径逐渐增大。圆度辊(4)在克服油缸(8)设定阻力情况下，向左下方逐渐被动退让，当辗压逐渐完成时，油缸拉动圆度辊(4)，圆度辊主动靠住定位块(5)为止。这时工作辊(3)已脱离工件(2)，再继续辗压，工件接触工作辊(3)，再继续辗压少许，工件“尺寸到”。其间检测辊(16)也被工件逐渐推向右方，在克服油缸(19)设定阻力情况下被动退让，检测辊带动光栅尺动尺(17)向右退到设定位置时，环件“尺寸到”，辗压结束。于是凸轮顺时针旋转，油缸(26)带动主滑块(18)上支承轮(14)向右退出，当凸轮转至以曲线最低点接触滚轮时，则滑块退至终点。同时，芯辊(13)向右复位后，芯辊抽出，锻件落入下料槽，至此，完成一个周期循环。
实施例2本实施例为三辊式轧辊机构的另一实施例，与实施例1相比，三辊式轧辊机构由辗压轮(11)、芯辊(13)和支承轮(14)组成，见图1、图8，辗压轮和芯辊结构与第一实施例相同，两个支承轮可以装在一根轴上，也可以分别装在两半轴上，呈悬臂状态，因无托轮，两者径向尺寸都大，而后者又因悬臂，其轴向尺寸也大。
实施例3本实施例为六辊式轧辊机构，与实施例1相比，见图1、图9，芯辊(13)，支承轮(14)，托轮(27)结构相同，而辗压轮结构则不同，为了使辗压轮直径更小，在第一实施例中的辗压轮(11)右边，增加一个游动轮(29)，原来辗压轮(11)成了该轮的托轮，由托轮承受径向的辗压力，游动轮直经可更小，提高了环件外径的成形效率。
权利要求1.一种冷辗环机轧辊机构，轧辊机构为三轧辊形式，机床左端为辗压轮(11)装置，向右依次为芯棍(13)和支承轮(14)装置，其特征在于辗压轮轴(7)支承为滑动轴承(38)，其两端装有推力球轴承(37)，芯棍套(60)支承中有球面轴承(69)、球面推力轴承(61)、铜环(66)和绝缘端盖(58)(65)，支承轮(14)固定在半轴(79)的一端，呈悬臂形式，半轴(79)通过轴承(80)、支座(82)(83)与主滑块(18)连接。
2.根据权利要求1所述的冷辗环机轧辊机构，其特征是轧辊机构为五轧辊形式，辗压轮(11)右边的芯辊(13)装置由马达(55A)、伞齿轮(53)(54)和滑动丝杠副(51)(52)组成，该马达中心线与芯辊中心线呈垂直连接；芯辊(13)右边的支承轮(14)装置中有两个半轴(79)，半轴的一端与支承轮(14)通过球面轴承(76)连接，另一端通过球面轴承(80)与支座(82)连接，有一弹簧(78)在T形座(83)中推半轴，使支承轮(14)与托轮(27)接触；托轮(27)装置在支承轮(14)的右边，并与支承轮接触，其中一个托轮(27)与马达连接。
3.根据权利要求1所述的冷辗环机轧辊机构，其特征是轧辊机构为六轧辊形式，机床左端为辗压轮(11)装置，向右依次为游动轮(29)、芯辊(13)、支承轮(14)和两个托轮(27)装置组成。
专利摘要一种冷辗环机轧辊机构，由辗压轮、游动轮、芯辊、支承轮和托轮装置进行不同组合而成。辗压轮座采用了特殊材料制造的滑动轴承结构，从而减小了辗轮直径，提高了环件外径成形效率，特别有利于轴承内套的生产。支承轮采用悬臂、浮动、托轮装置，径向尺寸减小；芯辊装置采用马达与芯辊呈垂直连接方式，轴向尺寸紧凑，因此减少了机床宽度和长度。此外，芯辊装置中采用具有自锁机能的滑动丝杠副，芯辊支承中采用球面轴承、铜环和绝缘盖，组成芯辊折断的发讯装置，以及马达带动托轮驱动芯辊的措施，都为完善冷辗环机功能，提高整机技术水平创造了条件。
文档编号B21B13/00GK2723063SQ20042000616
公开日2005年9月7日 申请日期2004年2月27日 优先权日2004年2月27日
发明者易险峰, 刘余, 葛辉, 李峰, 朱瑞军, 任巧灵, 易明道 申请人:易明道, 刘余