一種異形截面無縫環件軋制生產用碾環的制造方法
【專利摘要】一種異形截面無縫環件軋制生產用碾環機。將碾環機上用于成形環件截面形狀輪廓的上錐輥、下錐輥和主軋輥布置在碾環機上的同一處位置。上、下錐輥可沿自身軸線旋轉，也可沿環件軸向上下直線移動；主軋輥可沿自身軸線旋轉，也可沿環件徑向直線移動。環件軋制變形時只有一個軋制變形區，環件的上表面、下表面以及內外徑表面在軋制變形區受到上錐輥、下錐輥和主軋輥表面的約束，保證環件截面成形。環件外側對稱布置有兩對抱輥，保證環件軋制過程的穩定性，有利于異形截面環件尺寸和形狀的準確控制。
【專利說明】一種異形截面無縫環件軋制生產用碾環機
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬材料加工領域，涉及一種專門用于軋制生產異形截面無縫環件的碾環機。
【背景技術】
[0002]異形截面的無縫環件在航空航天、汽車、機械、化工、能源等領域具有廣泛的應用。目前，異形截面無縫環件生產主要采用傳統的徑向軋制碾環機或者徑-軸向聯合軋制碾環機來完成生產。但是，徑向軋制碾環機只能使環件內外徑表面形成一定的輪廓形狀，無法實現環件上下端面的成形。而傳統徑-軸向軋制碾環機的徑向軋制區和軸向軋制區不在設備上的同一處，兩向變形區在環件的徑向位置相差180°，處于相對的位置上，導致被軋環件在一向軋制區獲得的輪廓形狀在轉動180°到達另一向軋制區時很容易變形走樣，異形環件截面形狀難于準確控制。另一方面，傳統碾環機只布置有一對抱輥，而異形截面環件形狀復雜，軋制過程中材料的流動難以控制，這會導致軋制過程不穩定，環件的形狀尺寸難以得到保證。采用傳統的徑-軸向碾環機軋制生產異形截面環件會出現軋制過程不穩定、截面形狀不能準確控制、后續機械加工量大、材料利用率低和生產效率不高等問題。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是克服上述傳統的徑向軋制碾環機和徑-軸向聯合軋制碾環機在軋制異形截面環件時的不足，提供一種專門用于軋制生產異形截面無縫環件的碾環機。該碾環機能有效保證環件的截面形狀，減小后續機械加工余量，提高材料利用率。
[0004]為實現上述目的，本發明所涉及的異形截面無縫環件軋制碾環機采用的技術方案是:碾環機的上、下錐輥和主軋輥布置在設備同一位置，環件徑-軸向軋制時其徑向變形區和軸向變形區重合。四個抱輥緊貼環件外側，在沿主軋輥中心與環件圓心連線方向及其垂直方向兩兩對稱。初始的環件毛坯為矩形截面，放置于碾環機工作臺上。上、下錐輥和主軋輥的型面具有和環件對應的輪廓形狀。上、下錐輥和主軋輥沿各自軸線旋轉，帶動環件連續旋轉。上、下錐輥沿環件的軸向進給、主軋輥沿環件的徑向進給，兩向變形區位于環件同一區域，同時軋制環件使其截面厚度和高度尺寸減小、輪廓成形，環件直徑擴大。四個抱輥對環件進行約束和導向，矯正軋制過程中的不圓現象，保證環件軋制過程的穩定。碾環機控制系統保證環件外徑尺寸達到要求的同時，各工作軋輥到達所需位置，截面剛好完成成形。
[0005]本發明所涉及的異形截面無縫環件軋制碾環機的有益效果是:無縫環件的徑向和軸向軋制變形區布置在設備的同一處，環件截面上、下端面以及內外徑表面同時受到軋輥約束，保證環件截面輪廓成形。通過更換具有不同型面的軋輥，該碾環機可以生產具有不同截面形狀的無縫環件。在環件外側布置兩對軋輥，保證軋制過程的穩定性，有利于異形截面無縫環件形狀尺寸的準確控制。
【專利附圖】

【附圖說明】[0006]圖1是本發明涉及的碾環機的軋輥布置示意圖。
[0007]圖2是環件毛坯(a)和最終環件(b)成形形狀示意圖。
[0008]圖1中1-上錐棍，2-主軋輥，3-下錐棍，4-抱棍，5-信號棍，6_環件。
【具體實施方式】
[0009]結合附圖和實施例對本發明進行進一步說明。
[0010]實施例
[0011]本實施例的環件毛坯為圖2 Ca)標示的矩形截面環件，最終軋制成形環件形狀如圖2 (b)所示。矩形截面環件毛坯經加熱保溫后轉移至碾環機上，主軋輥、上錐輥和下錐輥旋轉，帶動環件旋轉。上錐輥沿環件軸向向下以0.8mm/s的速度進給；下錐輥沿環件軸向不移動；主軋輥沿著環件徑向向環件圓心以0.5mm/s的速度進給；用于測量的信號輥測得環件外徑，反饋給控制系統實時控制抱輥位置，保證環件軋制穩定性。經過20s軋制后，主軋輥和上錐輥停止直線進給但仍繼續旋轉，環件再旋轉2-3轉，最終截面成形，環件外徑達到所需尺寸，如圖2 (b)所示。完成軋制后環件轉移至冷卻區，等待后續處理。
[0012]本實施例表明，本發明所涉及的異形截面無縫環件軋制生產用碾環機能有效保證異形截面環件軋制成形，環件尺寸具有較高精度，材料利用率及生產效率高。
[0013]需要說明的是，圖1和圖2所示的實施例只是本發明介紹的其中一種實施例，本領域技術人員在此基礎上，可以很容易地通過更改主軋輥和上、下錐輥的形狀尺寸等方式軋制出各種徑向和軸向異形的無縫環件。
【權利要求】
1.一種異形截面無縫環件軋制生產用碾環機，該碾環機由上錐輥、下錐輥、主軋輥、四個抱輥和一個信號輥以及控制系統組成，其特征是:上錐輥、下錐輥以及主軋輥的輪廓可以加工成一定形狀，使得軋制時環件獲得所需的截面形狀。
2.根據權利要求1所述的碾環機，其結構上的特征是:上錐輥、下錐輥和主軋輥設置在碾環機上的同一處位置，環件徑-軸向軋制時其徑向變形區和軸向變形區重合，即環件徑-軸向軋制只有一個軋制變形區，上錐輥、下錐輥可以沿自身軸線旋轉也可以沿環件的軸向上下移動，主軋輥可以沿自身軸線旋轉也可以在環件的徑向直線移動，上錐輥、下錐輥和主軋輥的表面分別與環件的上端面、下端面和外徑表面接觸，上錐輥、下錐輥和主軋輥的輪廓構成軋制變形區截面形狀，環件在軋輥帶動下旋轉并發生塑性變形從而成形截面；環件外側對稱布置兩對抱輥，增加軋制穩定性，有利于環件的成形。
3.根據權利要求1所述的碾環機，其控制系統的特征是:控制系統設有速度傳感器和位移傳感器，可以測量環件的旋轉速度、環件的外徑尺寸和上錐輥、下錐輥、主軋輥的位移和旋轉速度，并通過反饋系統控制上錐輥、下錐輥、主軋輥的進給速度和旋轉速度以及四個抱輥的位置，以保證環件穩定變形，達到所需尺寸。
【文檔編號】B21H1/06GK103567336SQ201310602800
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】徐戊矯, 楊小兵, 王巧麗, 姜中原, 周杰 申請人:重慶大學