一种楔横轧件加工装置及其方法与流程

本发明涉及一种零件的加工装置及其方法，尤其涉及的是一种楔横轧件加工装置及其方法。

背景技术：

轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件以传递扭矩。按结构形式不同轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等其中阶梯传动轴应用较广其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。

根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：

⑴尺寸精度，轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为it5～it7，另一类为与各类传动件配合的轴颈即配合轴颈，其精度稍低，常为it6～it9。

⑵几何形状精度，主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内对于精密轴需在零件图上另行规定其几何形状精度。

⑶相互位置精度，包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

⑷表面粗糙度，轴的加工表面都有粗糙度的要求一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2～1.6μm传动件配合轴颈为0.4～3.2μm。

⑸其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

可见，目前对轴类零件的要求越来越高。

而对于轴类零件材料的选择，常用45钢，精度较高的轴可选用40cr、轴承钢gcr15、弹簧钢65mn，也可选用球墨铸铁对高速、重载的轴选用20crmnti、20mn2b、20cr等低碳合金钢或38crmoal氮化钢，现我公司主要采用20crmntih、20crmoh、20mncrs5。

轴类零件的毛坯件常用圆棒料和楔横轧件，大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。

可见作为轴类零件粗加工和精加工前的初始形态楔横轧件，合理的工艺和装置的必要性，现实生产中，楔横轧件要经过材料检验、下料分解、加热、轧制、校直等工艺，但每一个工艺和装置都或多或少的存在误差，最终使得整个的楔横轧件的性能降低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种可生产出精确度高的楔横轧件的加工装置及其方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本发明包括楔横轧件依次通过的材料检验处、锯床、中频感应电炉、楔横轧机、液压校直机构，且在楔横轧机后还设有冷却运输装置；

所述锯床包括底座、床身、立柱、锯梁、传动机构、导向装置、工件夹紧机构、张紧装置、送料架、液压传动系统、电气控制系统、润滑及冷却系统，所述床身上设有在工作台上的定位装置，所述定位装置包括相对而立的第一夹紧件和第二夹紧件，放置板；所述第一夹紧件固定在工作台上；所述放置板包括互相垂直的竖直板和水平板，所述竖直板紧靠第一夹紧件的夹紧面，水平板放在工作台上，并在竖直板上设有限制工件水平方向摆动的第一定位块；所述第二夹紧件可滑动的安装在工作台上，并设有限制工件水平方向摆动的第二定位块；所述水平板上设置限制工件竖直方向摆动的第三定位块，以及所述工作台设有限制工件沿轴线运动的第四定位块；

所述楔横轧机包括机体、成形部分和传动机构，所述成形部分由上下两个轧辊构成，所述上下轧辊之间设有定位板组件，所述定位板组件与楔横轧机可调节连接，且被装配于楔横轧机的上下轧辊之间，所述定位板组件的一端部为圆弧且与工件相切；

所述冷却运输装置，包括导轨，底座，滚动机构，传动机构，一个及以上的放置架；所述导轨镜像设置，且导轨顶部设有限制冷却装置垂直运输方向运动的限位槽，所述放置架固定在底座上，所述滚动机构设置在底座两侧，且在导轨上滚动，在底座下方设置能够带动底座做沿导轨方向运动的传动机构，所述放置架设有可活动且能够限制冷却装置沿运输方向运动的挡板；

所述液压校直机构，包括立式液压机，校直装置；所述立式液压机设有工作台和可垂直方向伸缩的机头，所述校直装置居中固定在工作台上，所述机头居中固定在液压机上且机头轴线与工作台面垂直；所述校直装置包括底座、以及设置在底座上的至少两个工件座和百分表检测装置；所述底座固定在工作台上；所述工件座成对设置，可滑动固定在底座上，所述百分表检测装置设置在底座一侧。

优选的，所述第一定位块与第二定位块与工件外圆周面的交线重合于工件中心轴线所在水平面与外圆周面的交线；所述第三定位块与第四定位块工件外圆周面的交线重合于工件中心轴线所在竖直面与外圆周面的交线；

所述工作台水平方向设有滑槽，第二夹紧件设有滑块，所述滑块容置在滑槽内，从而在滑槽内滑动；所述第一定位块为方形块，焊接在竖直板的端部；所述第二定位块为方形块或者圆柱体，还包括安装体，所述第二定位块焊接在安装体后再焊接在第二夹紧件上，且安装体焊接在第二夹紧件的中部与尾部之间；所述第三定位块为方形块，焊接在水平板面上的端部；所述第四定位块为方形块，焊接在水平板面上的尾部，且工件固定时，位于工件圆柱面尾部，抵在圆锥面上；所述第一夹紧件和第二夹紧件均焊接有若干加强筋。

优选的，所述导轨为平行设置的两个条状矩形板，导轨顶端设有镜像的l型限位槽，所述导轨还开设有镜像设置的用于滚动机构实现滚动的滚轮槽，所述滚动槽为一面开口的矩形槽；所述滚动机构为四个滚轮，所述底座为矩形框架结构，所述四个滚轮分别设置在底座的四个角处。

优选的，所述传动机构包括若干主动齿轮、从动齿轮和链条，主动齿轮通过链条连接从动齿轮，且所述底座下焊接与传动机构配合的传动件；所述链条为两条，所述传动件为两个；所述传动件为齿轮条和/或若干焊块；所述放置架为两个，且对称放置，所述放置架包括第一支架、第二支架、限位机构和两个挡板，所述放置架焊接在底架上，所述挡板被装配在第一支架和第二支架两端之间，且被限制在限位结构端部时，所述挡板的最低端低于底板的顶面；所述限位机构为限位底板，所述第一支架和第二支架竖直平行焊接在限位底板的顶面两端，所述限位底板长度小于第一支架和第二支架；所述限位机构为两个限位块，所述第一支架和第二支架竖直平行焊接在底座上，所述限位块焊接在第一支架和第二支架两端的底面，且被限制在限位块处时，所述挡板的最低端低于限位块的顶面；还包括安装轴，垫片和开口销，所述挡板为刀状结构且开有第一安装孔，所述安装轴开设有小孔，所述第一支架和第二支架为顶端两个角被切掉的矩形板，且两端开设有贯穿的第二安装孔，所述挡板通过安装轴穿过第一安装孔和第二安装孔，利用垫片和开口销被装配在第一支架和第二支架之间。

优选的，所述定位板组件为一对定位板，且镜像安装，所述圆弧设置在靠近工件的一端；所述定位板端部圆弧曲率大于或等于工件曲率半径，所述圆弧与工件外切；所述定位板设置圆弧的一端，且圆弧与定位板上下面相交处均设置了倒角；所述定位板的另一端设有用于调节安装位置的腰型孔。

优选的，所述冷却装置为冷却装置为一体式的结构，包括围板框和放置板，所述放置板连接围板框内侧，所述放置板上均匀排列若干孔；所述围板框下居中设置用于安放在输送装置上的限位板，所述限位板与围板框一体成型；所述限位槽之间的距离等于或大于所述限位板的长度；

所述冷却装置为对称结构，所述围板框为四面板围成的矩形框，且围板框外角为圆角，所述放置板顶面低于围板框顶面，所述限位板为两个，镜像设置，所述孔为矩形孔和/或圆孔，所述矩形孔的四个角为圆角，所述围板框与放置板连接处为一倾斜面。

优选的，所述百分表检测装置，包括百分表和用于固定所述百分表的百分表架以及百分表的表杆，所述百分表架垂直立于底座一侧，所述百分表的表杆与百分表架垂直；当工作时，所述表杆位置低于被测件，表杆轴线与被测件轴线垂直，表杆轴线与机头轴线垂直；

优选的，所述底座焊接在工作台上；所述底座上居中开设有贯穿的滑槽；所述滑槽为倒t型；所述工件座包括滑动座和安放架；所述滑动座上设置用于锁紧的圆孔，所述圆孔为两个，对称设置。所述安放架顶端开有v型槽，槽口朝上，角度范围为60°-120°；所述百分表检测装置还包括测量头，所述测量头设置一个用于减少毛刺进入百分表内的挡片；所述挡片为软性材质剪裁成的圆形或椭圆形；所述液压校直机的开关设置在地上。

本发明还提供一种楔横轧件的加工方法，所述方法步骤如下:

(1)材料检验，在材料检验处使用检验工具对材料进行检验；

(2)下料，使用锯床对工件进行分解；

(3)加热，使用中频加热炉对工件进行加热处理；

(4)轧制成型，使用楔横轧机进行轧制成型，并放置在冷却运输装置上进行冷却并运输到锯床进行去料头；

(5)校直，使用液压校直机进行校直。

优选的，所述步骤一使用的检验工具包括炉前光谱分析仪、酸蚀目测、布氏硬度计、显微镜、超声波探伤仪。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、机床上定位装置，从水平方向，竖直方向和轴线方向，对圆柱体尾端直径大于端部直径进行定位，使得圆柱体端部不会下沉，避免切割出倾斜面；定位块不直接固定在夹紧件上，若出现损坏导致精度偏差，易更换，无需更换锯床本身的零件，延长锯床寿命。

2、楔横轧机通过定位板与工件的圆周面相抵，以防止工件产生径向变形和跑偏，且定位板一端为圆弧，使工件受力均匀，降低工件圆周面受损；定位板圆弧处为圆角，避免因尖角划伤工件，影响工件精度；定位板为可调节安装，利于调整与工件的距离，且避免采用焊接产生焊渣继而影响安装面的平整度。

3、冷却运输装置上导轨顶部设有限制冷却装置左右移动的限位槽，放置架设有可活动且能够限制冷却装置前后方向的挡板，使得冷却装置被限制在运输装置上，保证了运输的稳定性；挡板能够转动一定角度，且在放置架两端均设置，可按运送方向需求立起相应挡板；结构简单，可自制，节约冷却和运输的时间，降低工人劳动强度，执行性和推广性强。

4、液压校直机构结构简单，稳定性强，测量精度高，对于小批量，长度较短的轴类零件，适于人工校直，且能够根据每个零件的弯曲程度进行校直，校直精度高。

附图说明

图1是本发明结构一种楔横轧件的加工方法工艺流程图；

图2是本发明锯床定位装置的结构示意图；

图3是本发明锯床定位装置的剖面结构示意图；

图4是本发明锯床定位装置的工作时结构示意图；

图5是本发明楔横轧机使用时工件定位装置的结构示意图；

图6是本发明楔横轧机使用时工件定位装置的结构示意图；

图7是本发明中液压校直机构的结构示意图；

图8是本发明液压校直机构的结构示意图；

图9是本发明楔横轧件冷却中使用的冷却运送装置的结构示意图；

图10是本发明中冷却运送装置实施例一的剖面结构示意图；

图11是本发明中冷却运送装置实施例二的剖面结构示意图；

图12是挡板的结构示意图；

图13是第一支架的结构示意图；

图14是本发明中冷却运送装置工作时的结构示意图；

图15是冷却装置的结构示意图；

图16是冷却装置剖面结构示意图；

图17是本发明中冷却运送装置不工作时的结构示意图。

工作台21第一夹紧件22第二夹紧件23放置板24竖直板241水平板242第一定位块2411第二定位块231安装体2311第三定位块2421第四定位块2422工件25锯刀26定位板组件41圆弧411倒角412工件42上楔模43下楔模44立式液压机51工作台511机头512开关513校直装置52底座521滑槽5211工件座522滑动座5221圆孔52211安放架5222v型槽52221百分表检测装置523百分表5231百分表架5232表杆5233测量头5234挡片5235导轨61限位槽611滚轮槽612底座62滚动机构63传动机构64链条641传动件642放置架65第一支架651第二安装孔6511第二支架652限位底板653挡板654第一安装孔6541限位块655安装轴656垫片657开口销658冷却装置66围板框661放置板662限位板663矩形孔664圆孔665

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括楔横轧件依次通过的材料检验处1、锯床2、中频感应电炉3、楔横轧机4、冷却运输装置6、液压校直机构5；

在材料检验处，使用炉前光谱分析仪、酸蚀目测、布氏硬度计、显微镜、超声波探伤仪，对材料成分、低倍组织、末端淬透性、带状组织、内部组织、进行检验。

如图2所示，本实施例中锯床2采用现有的锯床，本发的发明点在所述床身上设有在工作台21上的定位装置，所述定位装置包括相对而立的第一夹紧件22和第二夹紧件23，放置板24；所述第一夹紧件22固定在工作台21上；所述放置板24包括互相垂直的竖直板241和水平板242，所述竖直板241紧靠第一夹紧件22的夹紧面，水平板242放在工作台1上，并在竖直板241上设有限制工件水平方向摆动的第一定位块2411；所述第二夹紧件23可滑动的安装在工作台21上，并设有限制工件25水平方向摆动的第二定位块231；所述水平板242上设置限制工件25竖直方向摆动的第三定位块2421，以及所述工作台21设有限制工件25沿轴线运动的第三定位块2421。所述第一定位块2411与第二定位块231与工件25外圆周面的交线重合于工件25中心轴线所在水平面与外圆周面的交线。

所述工作台21水平方向设有滑槽，第二夹紧件23设有滑块，所述滑块容置在滑槽内，从而在滑槽内滑动。所述第一定位块2411为方形块，焊接在竖直板241的端部。所述第二定位块231为方形块或者圆柱体，还包括安装体2311，所述第二定位块231焊接在安装体2311后再焊接在第二夹紧件23上，且安装体2311焊接在第二夹紧件23的中部与尾部之间。所述第一夹紧件22和第二夹紧件23均焊接有若干加强筋。

如图3所示，所述第三定位块2421与第三定位块2421工件25外圆周面的交线重合于工件25中心轴线所在竖直面与外圆周面的交线。所述第三定位块为方形块，焊接在水平板242面上的端部。所述第三定位块2421为方形块，焊接在水平板242面上的尾部，且工件固定时，位于工件圆柱面尾部，抵在圆锥面上。

本实施例中中频加热炉，加热温度为1080-1180℃，生产过程连续目测监测，用红外线测温枪抽查，记录，每两个小时抽查一次，检查两次。

如图5所示，本实施例中楔横轧机采用现有楔横轧机，所述成形部分由上下两个轧辊构成，所述上下轧辊之间设有定位板组件41，所述定位板组件41与楔横轧机可调节连接，且被装配于楔横轧机的上下轧辊之间，所述定位板组件41的一端部为圆弧411且与工件42相切。

所述定位板组件41为一对定位板，且镜像安装，所述圆弧411设置在靠近工件42的一端；所述定位板端部圆弧411曲率大于或等于工件42曲率半径，所述圆弧411与工件42外切。所述定位板设置圆弧的一端，且圆弧与定位板上下面相交处均设置了倒角412。所述定位板的另一端设有用于调节安装位置的腰型孔(图中未示出)。

如图9所示，本实施例冷却装置6包括导轨61，底座62，滚动机构63，传动机构64(图中未示出)，一个及以上的放置架65；所述导轨61镜像设置，且导轨61顶部设有限制冷却装置66(图中未示出)垂直运输方向运动的限位槽611，所述放置架65固定在底座62上，所述滚动机构63设置在底座62两侧，且在导轨61上滚动，在底座62下方设置能够带动底座62做沿导轨61方向运动的传动机构64(图中未示出)，所述放置架65设有可活动且能够限制冷却装置66(图中未示出)沿运输方向运动的挡板654。

所述导轨61为平行设置的两个条状矩形板，导轨61顶端设有镜像的l型限位槽611，所述导轨61还开设有镜像设置的用于滚动机构63实现滚动的滚轮槽612，所述滚动槽612为一面开口的矩形槽。

所述滚动机构63为四个滚轮，所述底座62为矩形框架结构，所述四个滚轮分别设置在底座62的四个角处。

所述冷却装置有以下几种结构:

结构一：如图10所示，所述传动机构64包括若干主动齿轮、从动齿轮和链条641，主动齿轮通过链条641连接从动齿轮，且所述底座62下焊接与传动机构64配合的传动件642；所述链条641为两条，所述传动件642为两个；所述传动件642为齿轮条和/或若干焊块。

结合图14-15，所述放置架65为两个，且对称放置，所述放置架65包括第一支架651、第二支架652、限位机构和两个挡板654，所述放置架65焊接在底架62上，所述挡板654被装配在第一支架651和第二支架652两端之间，且被限制在限位机构端部时，所述挡板654的最低端低于底板的顶面。

所述限位机构为限位底板653，所述第一支架651和第二支架652竖直平行焊接在限位底板653的顶面两端，所述限位底板653长度小于第一支架651和第二支架652。

还包括安装轴656，垫片657和开口销658，所述挡板654为刀状结构且开有第一安装孔6541(如图12所示)，所述安装轴656开设有小孔，所述第一支架651和第二支架652为顶端两个角被切掉的矩形板，且两端开设有贯穿的第二安装孔6511(如图13所示)，所述挡板654通过安装轴656穿过第一安装孔541和第二安装孔6511，利用垫片657和开口销658被装配在第一支架651和第二支架652之间。

结构二，如图11所示，实施例二与实施例一的不同在于：所述限位机构为两个限位块655，所述第一支架651和第二支架652竖直平行焊接在底座62上，所述限位块655焊接在第一支架651和第二支架652两端的底面，且被限制在限位块655处时，所述挡板654的最低端低于限位块的顶面。

如图14-15所示，所述冷却装置66为冷却装置为一体式的结构，包括围板框661和放置板662，所述放置板662连接围板框661内侧，所述放置板662上均匀排列若干孔；所述围板框661下居中设置用于安放在输送装置上的限位板663，所述限位板663与围板框661一体成型；所述限位槽611之间的距离等于或大于所述限位板663的长度。

所述冷却装置66为对称结构，所述围板框661为四面板围成的矩形框，且围板框661外角为圆角，所述放置板662顶面低于围板框661顶面，所述限位板663为两个，镜像设置，所述孔为矩形孔664和/或圆孔665，所述矩形孔664的四个角为圆角，所述围板框661与放置板662连接处为一倾斜面。

如图7所示，液压校直机包括立式液压机51，校直装置52；所述立式液压机51采用现有技术中的，所述液压机本机上设有工作台511和可垂直方向伸缩的机头512，所述校直装置52居中固定在工作台511上，所述机头512居中固定在液压机上且机头512轴线与工作台511面垂直。

如图8所示，所述校直装置52包括底座521、以及设置在底座521上的至少两个工件座522和百分表检测装置523；所述底座521固定在工作台511上；所述工件座522成对设置，可滑动固定在底座521上，所述百分表检测装置523设置在底座521一侧；所述百分表检测装置523，包括百分表5231和用于固定所述百分表的百分表架5232以及百分表的表杆5233，所述百分表架5232垂直立于底座521一侧，所述百分表的表杆5233与百分表架5232垂直；当工作时，所述表杆5233位置低于被测件，且表杆5233轴线与被测件轴线垂直，表杆5233轴线与机头512轴线垂直。

所述底座521焊接在工作台511上。所述底座521上居中开设有贯穿的滑槽5211。所述滑槽5211为倒t型。所述工件座522包括滑动座5221和安放架5222。所述滑动座5221上设置用于锁紧的圆孔52211，所述圆孔52211为两个，对称设置。所述安放架5222顶端开有v型槽52221，槽口朝上，角度范围为60°-120°。所述百分表检测装置523还包括测量头5234，所述测量头5234设置一个用于减少毛刺进入百分表内的挡片5235。所述挡片为软性材质剪裁成的圆形或椭圆形。

本发明还提供一种楔横轧件的加工方法，所述方法步骤如下:

(1)材料检验，在材料检验处使用检验工具对材料进行检验；

(2)下料，使用锯床对工件进行分解；

(3)加热，使用中频加热炉对工件进行加热处理；

(4)轧制成型，使用楔横轧机进行轧制成型，并放置在冷却运输装置上进行冷却并运输到锯床进行去料头；

(5)校直，使用液压校直机进行校直。

所述步骤一使用的检验工具包括炉前光谱分析仪、酸蚀目测、布氏硬度计、显微镜、超声波探伤仪。

本发明具体工作过程如下：

锯床分解时，如图4所示，第一夹紧件22固定在床身上，夹紧丝杆穿过液压夹紧油缸内孔，由丝杆连接第二夹紧件23沿导轨在工作台21水平移动，当第二夹紧件23距离工件10-30mm时停止，操纵夹紧机构，使工件夹紧。此时，所述第一定位块25与第二定位块26与工件29外圆周面的交线重合于工件29中心轴线所在水平面与外圆周面的交线，用以限制工件29水平方向摆动；所述第三定位块27与第四定位块28工件29外圆周面的交线重合于工件29中心轴线所在竖直面与外圆周面的交线，用以限制工件29竖直方向摆动和沿轴线运动。因第三定位块27使得整个轴的中心轴线处在一水平线上。

楔横轧机轧制时，将定位板组件41利用腰孔安装在楔横轧机上，并调整好距离，使之处于上楔模43与下楔模43之间，开动楔模轧机(如图6)，所述定位板组件41即可限制工件42位置，定位板端部圆弧411曲率半径与工件42一致，使工件更好地转动的同时防止工件42跑偏，定位板的圆角412，避免尖角划伤工件42。

液压机校直机进行校直时，将零件放置在两个安放架5222的v型槽52221上，因两点一线，轴类被水平放置，所述表杆5233位置低于被测件，且表杆5233轴线与被测件轴线垂直。用百分表检测装置523的测量头5234测量被测件的中间位置，将被测件旋转一周，测量头选取至少四个点进行测量，根据测量结果，使用立式液压机的液压缸工作带动机头512对被测件进行校直，为使用方便，将立式液压机51的开关513设置在地上，可因工人坐的位置，放在脚下，方便使用。因被测件为毛坯件，测量过程可能会产生一些毛刺或脱皮，为保证百分表检测装置523的测量精度，在所述百分表检测装置523的测量头5234设置一个用于减少毛刺进入百分表内的挡片5235，保证百分表检测装置54的使用寿命。

根据需要运送的方向，将限制冷却装置沿导轨61方向运动的挡板654转动起来，并被限制在大于90°的位置，再将冷却装置66安放在放置架65上，利用冷却装置上的限位板663卡在导轨61的限位槽611之间(如图16所示)，此时冷却装置66不管是在导轨61运行方向还是垂直导轨61运行方向都被限制在放置架65上，以保证运输的平稳性，将加热锻造好的锻件码好放在冷却装置66上，开动电机带动传动机构64，传动机构带动底座62下的传动件642，底座62带动放置架65以及冷却装置66，且底座62上的四个滚轮可降低整个运输的摩擦，继而带着锻件运送到下一工序。不工作时，挡板654可转动放回第一支架651和第二支架652之间(如图17所示)，降低挡板被破坏的可能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。