專利名稱：皮爾格冷軋機(jī)可交替滾軋的軋輥孔型的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將環(huán)形軋輥傳動小齒輪滾軋曲線適配于皮爾格冷軋機(jī)環(huán)形軋輥錐形孔型中性區(qū)的一種方法。
皮爾格冷軋機(jī)適合于在一道工序中以相對來說較長的距離將擠壓的、熱軋或連鑄的、厚壁的金屬管坯，尤其是銅管坯減徑成為長的、薄壁以及可拉拔的具有較小偏心的管材。
所應(yīng)用的皮爾格冷軋法是一種進(jìn)行改型的金屬管軋制方法，在該方法中以較大的改型量實(shí)現(xiàn)減徑和減壁厚。
此處固定的、在軋制方向上成錐形的輥芯在軋制時位于管材內(nèi)部。輥芯固定在一個長的芯桿上，芯桿夾緊并固定在輥芯支座上。
軋輥副在往復(fù)行程中滾軋位于輥芯上的管狀軋坯并將其拉長，類似滾壓和伸長面團(tuán)時的面團(tuán)輥。
軋輥副支承在一個可交替往復(fù)運(yùn)動的軋機(jī)機(jī)架上并在機(jī)架運(yùn)動時由與軋機(jī)機(jī)架相連的小齒輪驅(qū)動，小齒輪與兩個固定的齒條嚙合。同時軋機(jī)孔型與振動的軋機(jī)機(jī)架同步地往復(fù)滾動。
軋機(jī)機(jī)架本身如同發(fā)動機(jī)活塞一樣通過曲軸傳動實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動。軋輥孔型為近似圓形并且在現(xiàn)有技術(shù)的通常結(jié)構(gòu)中整個軋輥在圓周上縮小。軋輥與輥芯之間的逐漸縮小或成錐形的截面同時對軋坯進(jìn)行減徑和減壁厚。
在兩個死點(diǎn)中的至少一個死點(diǎn)處軋機(jī)短時間釋放管坯，其中管坯被向前推進(jìn)并/或同時旋轉(zhuǎn)例如大約60°。在這種方法中不僅前進(jìn)行程而且返回行程都用來改型。在兩個死點(diǎn)中的進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)角取決于管材和質(zhì)量要求。對于特殊合金，軋制管材的可塑性從400牛/毫米2到超過1500牛/毫米2。
前述管材軋制方法的原理性圖解可以從圖2a至2d的簡圖中得出。圖2a畫出了進(jìn)給過程中的減徑。圖2b為A-B截面的軋出橫截面圖。圖2c畫出了返回行程中的減徑而圖2d為A-B截面的軋出橫截面圖。
皮爾格冷軋機(jī)與在線卷取機(jī)相結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)例如250米長的卷繞管材的制造。在此通過步進(jìn)式進(jìn)給，往復(fù)旋轉(zhuǎn)的、由皮爾格冷軋機(jī)軋出的管材在軋制過程中彎曲成管卷并直接放入對于緊接著的拉伸過程所必需的筐里。
雖然前述的按照皮爾格冷軋方法的改型過程生產(chǎn)速度較低但是對于很多應(yīng)用場合具有明顯的優(yōu)點(diǎn)—在某些情況下這種改型過程能夠得到相對較大的直徑橫截面減縮和壁厚的縮減，并且—能夠有效防止由于補(bǔ)償應(yīng)變在圓周方向上產(chǎn)生的偏心，以及—在制造較長管長時由于機(jī)械調(diào)質(zhì)得到最佳的材料組織。
用于制造管材的皮爾格冷軋工藝在—軋件的直徑和壁厚具有很小的誤差，—不存在由工序引起的材料損耗，—對于難以改型的材料也有適用性，—通過使用較重且較長的管坯而具有較好的經(jīng)濟(jì)性，以及—由一種管坯規(guī)格制造出不同終結(jié)產(chǎn)品規(guī)格的情況下能夠得到較好的圓度、相對的應(yīng)力均勻性和表面粗糙度。
盡管如此在現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)下由于在皮爾格步進(jìn)軋機(jī)的整個行程長度上的幾何關(guān)系還是存在一些缺陷，即當(dāng)不改變主動輪半徑時孔型滾軋半徑在軋制過程中在很大范圍里變化。此外孔型被迫滑向被軋制的管材，由此使其質(zhì)量變壞。在此產(chǎn)生其它缺陷的、影響軋制質(zhì)量的軸向推力引起一系列問題。這樣會使以通常的進(jìn)給量軋制薄壁毛坯變得很困難或完全不可能，因?yàn)槊鞫嗣嬖谲堉茣r相互楔緊，由此使軋機(jī)效率相應(yīng)降低。此外軋機(jī)在其所有的功能部件中都出現(xiàn)很高的應(yīng)力負(fù)荷和負(fù)載以及使軋機(jī)處于加速的磨損。尤其是要考慮軋輥和輥芯的斷裂以及對軋機(jī)的其它重要損傷。
現(xiàn)有技術(shù)的另一缺點(diǎn)是，軋機(jī)機(jī)架的返回行程只能有限的用于改型運(yùn)動，因?yàn)樽畲蠡剀埩νǔ３霈F(xiàn)在返回行程。這將導(dǎo)致，在原理上合理的、附加的毛坯進(jìn)給行程在軋出死點(diǎn)處不能被完全利用并由此使可能達(dá)到的生產(chǎn)效率受到限制。
此外由于現(xiàn)有技術(shù)使改型技術(shù)上可能的減徑也受到限制。隨著持續(xù)減徑由局部不適配的齒輪節(jié)圓所產(chǎn)生的問題也會增加。這一點(diǎn)也損害了皮爾格冷軋工藝的經(jīng)濟(jì)性。
此外為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)缺陷已知圓形同心設(shè)置的小齒輪節(jié)圓和軋輥直徑要與實(shí)際的軋制尺寸相匹配。但是由此只能實(shí)現(xiàn)有限的軋制過程改善。
對此文獻(xiàn)DE-OS 17 52 996建議采用螺線小齒輪，該齒輪與斜直齒條嚙合。已知的解決方案存在重要缺陷，即由此喪失可利用的孔型長度，并使軋制效率降低。此外這種解決方案受到直線形齒條的束縛。因?yàn)楫?dāng)孔型展開得到一個更高位置的拋物線的時候，在這里只能非常有限地接近理論曲線。
源自上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于，提供一種驅(qū)動皮爾格冷軋機(jī)軋輥副的方法，這種方法能夠使小齒輪軋制曲線對于環(huán)形軋輥錐形孔型中性區(qū)的適配性得到根本的改善。
為了實(shí)現(xiàn)這個目的按照本發(fā)明建議，為了使環(huán)形軋輥驅(qū)動小齒輪的軋制曲線適配于環(huán)形軋輥收縮孔型中性區(qū)采用圓形小齒輪并且這個小齒輪偏心地設(shè)置并固定在軋輥軸上。通過本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)下列目的—減小對進(jìn)給滑座的壓力負(fù)荷，—防止由于軋輥輪廓與軋件之間相對運(yùn)動引起的不可控進(jìn)給，—減小軋輥磨損，—通過減少摩擦功率降低能源消耗，—使小齒輪的軋制曲線適配于環(huán)形軋輥錐形孔型中性區(qū)，—避免前面已知的解決方案中仍存在的缺陷。
本發(fā)明的一種設(shè)計(jì)方案在于，為了驅(qū)動小齒輪—并由此驅(qū)動環(huán)形軋輥—采用相應(yīng)的正弦形齒條。
按照本發(fā)明的解決方案可以減少或防止現(xiàn)有技術(shù)中令人不滿意的工藝和裝置的缺陷，例如軋輥副在軋件上的滑移具有前述的對于軋制產(chǎn)品和軋機(jī)的缺陷以及降低生產(chǎn)效率的缺陷。
按照本發(fā)明方法的另一設(shè)計(jì)方案是，在采用與相應(yīng)的正弦形齒條嚙合的圓形偏心小齒輪時，下面四個參數(shù)要適配于實(shí)際的軋制尺寸—軋輥直徑—小齒輪節(jié)圓—偏心距—對軋機(jī)機(jī)架入口死點(diǎn)偏心距的角位置。
本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和特征由權(quán)利要求書和下面對本發(fā)明的一種圖示實(shí)施例的描述給出。圖示為

圖1皮爾格冷軋機(jī)在整個行程長度上的幾何關(guān)系圖表示意2a至圖2d具有各工序的本發(fā)明軋制方法圖2a進(jìn)給行程中的減縮，帶有偏心布置的小齒輪圖2bA-B截取的橫截面圖2c返回行程中的減縮圖2dA-B截取的出口橫截面這種充分已知的皮爾格冷軋法在圖2a至2d中示出。其用于借助一對皮爾格冷軋輥副10，10’來制造管件12或使管件12改型，所述輥副支承在未示出的軋機(jī)機(jī)架上。待加工的管件12在輥芯13上。軋機(jī)機(jī)架在軋制過程中實(shí)施一種振蕩運(yùn)動，其中沖程頻率高達(dá)300/分鐘甚至更多。管件12由軋輥孔型11，11’制成其最終的形狀或輪廓；軋輥孔型11，11’在整個外圓周上切入相對的軋輥10或10’中，并在軋輥間隙(見圖2b和2d)圓周封閉地包圍管件12。軋輥孔型11或11’在這里相應(yīng)于其校準(zhǔn)具有各種寬度和/或深度-在軋輥圓周上的展開看-，這在圖2a或2c中以陰影線示出的軋輥孔型11和11’表示。
管件12在軋制過程中沿運(yùn)送方向R移動。在圖2a示出的進(jìn)給行程中，互補(bǔ)的皮爾格冷軋輥副10和10’沿運(yùn)送方向R在管件12上滾動，該管件12在軋輥間隙中被軋輥孔型11和11’包圍。在圖2c示出的返回行程中，軋輥副10和10’在管件12上的滾動是沿運(yùn)送方向R的相反方向進(jìn)行(見圖中轉(zhuǎn)動方向14和運(yùn)送方向15的箭頭)。
在圖1中以圖表的形式簡要地畫出了皮爾格冷軋機(jī)整個行程長度上的幾何關(guān)系。在這個圖表中提供了一個實(shí)施例的一系列數(shù)據(jù)或參數(shù)如下所示銅管軋制 87×11到40×2軋輥直徑 375mm小齒輪節(jié)圓 336mm機(jī)架行程 1.023mm減徑孔型長度 600mm平整孔型長度 140mm小齒輪偏心距 13mm錯位角 140度作為孔型底部曲線的孔型展開可以由下面幾部分組成—區(qū)域1，在該區(qū)軋輥釋放軋件以便進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)，—減徑區(qū)2，該區(qū)遵從拋物線函數(shù)，—圓柱形平整區(qū)3，—過渡區(qū)4，在該區(qū)軋件可以被附加地旋轉(zhuǎn)和/或進(jìn)給。
曲線5表示中性層，在該層中由于不同的軋制速度產(chǎn)生的縱向力被中和。
孔型底與中性層之間的軋件部分以較低的速度軋制，而軋輥外徑6與中性層5之間的部分以較高的速度軋制。
小齒輪節(jié)圓能夠遵從于曲線5，其同樣也將中和縱向力，縱向力是由于在整個孔型長度上變化的滾軋比例而產(chǎn)生的。而圓形的同心設(shè)置的小齒輪7只能不完全地接近這種需求。因?yàn)樵谇懊娴目仔蛥^(qū)太快的圓周速度分量占主要成分，與此相反圓周速度在平整區(qū)3的平整范圍里又太慢。只是在大約120°的軋輥展開角時關(guān)系是暫時正確的。
但是如果小齒輪以按照本發(fā)明的適當(dāng)方式偏心地設(shè)置(8)，則能夠?qū)崿F(xiàn)極其接近力爭達(dá)到的曲線5并且軋件的運(yùn)動趨向在很大程度上被中和。軋輥圓周可以不受限制地被利用并且曲線變化能夠比現(xiàn)有技術(shù)更好地遵從于理論曲線。
權(quán)利要求
1.將環(huán)形軋輥驅(qū)動小齒輪軋制曲線適配于在皮爾格冷軋機(jī)環(huán)形軋輥錐形孔徑中性區(qū)的方法，通過這種方法可以使用圓形小齒輪并且這個小齒輪偏心地設(shè)置并固定在軋輥上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，為了驅(qū)動小齒輪—進(jìn)而驅(qū)動環(huán)形軋輥—使用相應(yīng)的正弦形齒條。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，當(dāng)使用與相應(yīng)的正弦形齒條嚙合的圓形偏心小齒輪時下面四個參數(shù)要適配于實(shí)際的軋制尺寸—軋輥直徑—小齒輪節(jié)圓—偏心距—對軋機(jī)機(jī)架入口死點(diǎn)偏心距的角位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及將環(huán)形軋輥驅(qū)動小齒輪軋制曲線適配于皮爾格冷軋機(jī)環(huán)形軋輥收縮孔徑中性區(qū)的方法,通過這種方法可以使用圓形小齒輪并且這個小齒輪偏心地設(shè)置并固定在軋輥上。
文檔編號B21B21/00GK1351909SQ0113728
公開日2002年6月5日 申請日期2001年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月2日
發(fā)明者M·貝恩施, H·斯廷納茨 申請人:Sms迪馬格股份公司