专利名称:自动进出料的三辊楔横轧机的制作方法
本发明属于基本上无切削的金属机械加工领域，即提供一种生产特殊形状产品的专用轧机。
工业上某些变断面轴对称的阶梯轴，如铁路车辆R系列车轴、车变速箱的中间轴、电机轴等，目前多采用精锻机锻造成型，这种生产工艺不仅易使产品表面出现残留的螺旋痕，原材料消耗也大，成本高，而且精锻机本身结构复杂，造价更高。日本专利特公昭52-32737，52-32854和52-34020曾报导过丰田中央技术研究所粟野泰吉等人发明的三辊楔横轧机，该轧机通过带楔的轧辊使工件坯料从中间部位开始变形，开创了制造这类圆断面轴对称变断面产品更合理的加工成型工艺，但使该轧机进行轧制时，需要停机从端头进料和出料，不能够进行连续性生产，其效果仍比较低。美国专利3869895报导了捷克的Jiri Holub发明的三辊楔横轧成型实心迴转件的装置，在该项发明中他提出了咬合楔的构思，但仅限于楔展段的一般咬合，未涉及精整段的咬合，并且也未见有应用的实例。看来，三辊楔横轧机作为生产异形轴的基本无切削金属机械加工新工艺，目前尚处于基础研究和小型工艺研究阶段。
本发明提供了一种自动进出料的三辊楔横轧机，一方面，通过在其中的两个轧辊上分别开有进、出料槽实现了进出料的自动化，使轧机能够进行连续生产;另一方面，在轧辊的变形楔中采用了咬合楔的结构，通过对稳定转动条件、楔展变形条件和咬合条件的综合分析，给出合理的成型角和楔展角参数，使轧机适合于轧制各种变断面阶梯形轴。由于本发明所提供的三辊楔横轧机实现了进出料的自动化，可使生产效率得到大幅度的提高，仅以加工铁路车辆R系列车辆为例，轧辊每转一周即能轧出一根车轴，纯轧时间约为22秒钟(用精锻机锻打一根车轴则至少需要2分钟);而且轧出的产品其轴向阶梯过渡角可为任意值，加工后的工件尺寸和形状准确，后续工序的加工余量少，产品质量高，符合世界上主要国家所制订的车轴技术标准。
本发明所提供的三辊楔横轧机其工作机架采开口式牌坊，牌坊中装有三个轧辊，轧辊的轴线互相平行，成倒三角布置。侧辊和进料辊在上、出料辊在下。开口牌坊的上盖和底座之间用楔铁联结，这种联结方式既可确保轧件的轧制精度，又能简化换辊工序。三个轧辊除进料辊和出料辊上分别另开有进、出料槽外，轧辊型面完全相同。如果将轧辊型面展开来看，沿轧辊圆周方向可将整个辊面分为进出料段(Ⅰ)和变形段(Ⅱ)两区，在变形段中有带咬合部的变形楔，根据轧制工件的形状和尺寸的不同，变形楔的数量和形状相应地会有所改变，但通常可分为中间楔和侧楔两部分，(个别情况下也可能无中间楔或无侧楔)，中间楔的成型角和楔展角分别为α11，α12……α1i和β11，β12……β1i，侧的成型角和楔展角则为α21，α22和β21，β22。进料辊上在进出料段位于变形楔楔尖前方，沿轧辊轴线开有一进料槽，槽长略大于轧件坯料的长度，其直径与坯料热状态尺寸相适应，使坯料从进料台架上靠其自重能够落入进料槽中，并可随着进料辊的转动而进入轧机的变形区内。与此相应，在出料辊辊面进出料段位于变形精整段的尾部(即变形段后部)沿辊轴方向开有出料槽，其长度略大于成品件的长度，直径同成品件的热态最大直径相适应，当轧件轧制到符合规格的尺寸(即成品件尺寸)时，即会掉进出料槽中，从而随着出料辊的转动而被带出变形区，侧辊辊面上不开槽。
本发明的三辊横轧机的实施例如图1～5所示。
图1为轧机的核心部位即工作机架的开口牌坊结构图。从图1可以看出，在开口牌坊的上盖(11)和底座(12)之间装有三个带楔轧辊，三个轧辊的轴线互相平行并垂直于图纸平面，三轧辊的轴线以轧件为中心呈对称形布置，即彼此互成120角，其中，侧辊O1(15)和进料辊O2(16)在上，出料辊O3(17)在下，上盖和底座之间用楔铁(13)、(14)联结。
图2为轧辊的立体图，图3为轧辊辊面的平面展开图。从图2中可以看出进料辊O2上的进料槽(22)和出料辊O3上的出料槽(23)。(44)为处在三个轧辊所形成的变形区内的轧件。图3为制造铁路车辆R系列车轴而专门设计的轧辊辊型，在该轧辊辊面的变形段中有一个中间楔(31)和两个对称的侧楔(32)、(33)。进出料段(Ⅰ)上，对于进料辊O2和出料辊O3来说还分别开有进、出料槽，其中，进料槽开在(Ⅰ)的后部，出料槽开在(Ⅰ)的前部，这在图3中均未画出(图3可看成是侧辊O1的辊面)。对于三个轧辊来说，变形段(Ⅱ)的结构是完全相同的，其中间楔的成型角α1和楔展角β1均为15角，两侧楔为对称分布，其成型角和楔展角彼此相等，即α21＝α22，β21＝β22，且分别为20°角和15°角。两侧楔因采用咬合变形楔的结构，故其后部还设有咬合部(34)和(35)。
图4绘出了采用本发明所提供的三辊楔横轧机加工工件时，从轧件坯料到成品轧件的全过程，它说明了本轧机是如何自动进出料和实现轧机连续化生产的。当轧机工作时，轧件坯料(21)由于其自重的作用从进料台架(24)上掉入进料辊的进料槽中(图4a)，随着轧辊的转动它将被带入变形区进行轧制加工(图4b)，当轧件被加工达到所要求的规格时，成品轧件(26)即从变形区落进出料辊的出料槽口中，随着轧辊的继续转动，成品轧件将被带出并掉到受料台架(25)上(图4C)，就这样，轧辊每转动一周(轧件在变形区内相应要转动若干周)，就有一根轧件坯料从进料台架上进入变形区，并有一根成品轧件从变形区送到受料台架上去，图5为用本发明所提供的三辊楔横轧机加工铁路车辆R系列车轴时的轧件变形图。它可以同图3中所标注的辊型展开图相互对照。首先，轧件坯料(21)通过进料槽进入变形区内，由中间楔轧制其中间部位，形成“细腰形”轧件(42)。当坯料中间部位变形大部分完成时，两侧楔开始楔入坯料的两个侧端，轴颈部开始成型(43)。在继续轧制的变形过程中，轴身先完成变形，轴颈部继续变形(44)，最终完成了车轴的轧制过程，成品车轴(26)此时将自行落入出料辊的出料槽中，并随着轧辊的转动而被送到轧机的受料架上，整根车轴就这样通过三辊楔横轧机一次轧制成型。
权利要求
1.一种轧辊辊面上带变形楔、轧辊轴线与轧件轴线平行且以轧件为中心呈对称形布置的三辊楔横轧机，其特征在于工作机架采用以楔铁联结的开口牌坊结构，轧辊上的变形楔为咬合楔，三个轧辊中两个在上，一个在下，并在其中两个轧辊上分别开有进、出料槽。
2.按权利要求
1所述的三辊楔横轧机，其特征在于所说进料槽沿进料辊的轴向开在轧辊面的变形楔楔尖的前方。
3.按权利要求
2所述的三辊楔横轧机，其特征在于所说的进料槽其长度略大于轧件坯料的长度，直径与坯料的热态尺寸相适应。
4.按权利要求
1所述的三辊楔横轧机，其特征在于所说的出料槽沿出料辊的轴向开在轧辊型面的变形楔的后方。
5.按权利要求
4所述的三辊楔横轧机，其特征在于所说的出料槽其长度略大于成品轧件的长度，直径与成品轧件的热态最大直径相适应。
6.按权利要求
1所述的三辊楔横轧机，其特征在于所说的咬合变形楔可以由中间楔和带咬合部的侧楔两部分构成。
7.按权利要求
6所述的三辊楔横轧机，其特征在于所说的中间楔按加工铁路车辆R系列车轴的技术要求，其成型角α1和楔展角β1均为15°角。
8.按权利要求
6所述的三辊楔横轧机，其特征在于所说的带咬合部的侧楔按加工铁路车辆R系列车辆的技术要求，其成型角α2和楔展角β2分别为20°和15°角。两侧楔与中间楔平行。
9.一种铁路车辆R系列车轴的加工方法，其特征在于采用按权利要求
1、2、3、4、5、6、7、8所述的三辊楔横轧机一次轧制成型。
专利摘要
本发明提供了一种轧辊辊面上带变形楔、轧辊轴线与轧件轴线平行且以轧件为中心呈对称形布置的三辊楔横轧机。其特征在于轧辊上的变形楔采用咬合楔结构，三个轧辊中两个在上、一个在下，并在其中两个轧辊上分别开有进、出料槽，使轧机不但能一次轧制成型各种变断面阶梯形轴，而且可实现楔横轧机进出料的自动化。本发明还提供了按加工铁路车辆R系列车轴的技术要求而设计的轧辊型面和采用本发明的三辊楔横轧机一次轧制成型的铁路车辆R系列车轴加工方法。
文档编号B21H1/00GK85106584SQ85106584
公开日1987年1月14日 申请日期1985年7月29日
发明者栾瑰馥 申请人:东北工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan