CN1034155A - 加工长形工件的方法及其使用的设备 - Google Patents
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Abstract
一种加工长形工件(18)的方法,该工件基本上沿
径向放入一个夹持环(1)中,并由与在夹持环内转动
的一个滚子(8)共同作用而使之变形。由于要加工相
当大量的材料,使该工件与在辊子表面上的多个不同
的成型区(16)共同作用。此加工方法由基本上是沿
径向夹持工件的转动夹持环的设备来实施。该设备
有一个置于夹持环内的旋转辊,用于加工沿径向向内
的工件的端部(17)。沿辊子表面设有至少两种不同
形状的加工区(16)和(14)。该加工区在夹持环转过
相应数目的套圈的相同的时间内,以一个预定的次序
不同的加工区呈现于沿径向相对的工件。
Description
本发明涉及一种加工长形工件的方法,工件基本上沿径向放入一环状工具并通过与在夹持环内转动的一个滚子共同作用而使之变形。
丹麦专利说明书143935公开了一种加工长形工件的设备,该设备具有一个用于基本上沿径向夹持工件的旋转夹持环,及一个安置在夹持环内,用于加工工件的沿径向向内指向的端部的滚子。这种公知的设备在产生钉状工件头部方面已获得了很大的成功。因此,它已被用来以这种公知的内滚原理生产尽可能多的各种钉类。但是,在每一个工件在所用的材料量相对多一些的情况下被加工也就是变形时,就发现有一些问题出现了。如加工屋面用钉或螺丝那样的工件就是出现问题的实例。
本发明的目的就是提供这种类型工件的加工方法,这种方法使得就每个工件所用的料量来说比这种现有技术能够加工的量大得多的也能够加工。
这个目的是靠实施在权利要求1的特征部份中所叙述的方法而达到。其中第二工步可以是移动工件材料,后继的一个或多个工步可以是最后成形工件。实施条例要求2中所述方法时,一个镦粗变形就出现了,以使得被加工的工件头部的直径对长度之比有了变化,当按权利要求3所述的方法实施时,一种相对工件的纵向的就能得到横向剪切”。
由权利要求1-3所述方法提供的加工可能性结合在一起时,就可以很自由地成型工件,从而使得夹持环与滚子间的接触角临界值大大小于现有技术中所要求的临界值。而且,这种方法不管夹持环和滚子的圆周速度是否一样均可实施。但是为了减轻磨损,最好还是实施权利要求5中所述方法。
本发明的方法特别是涉及到利用回转移动进行上述的加工作业。但是利用两个工步在钉坯上取出一个头的方法是公知的,由于这种方法限止了工件材料的流动率而避免出现问题。但是,此流动率并不是一个问题,因为,由于是滚动,无论是在哪种公知的设备中,还是在本发明的方法中,工件的加工速率是相当低的。
各种不同的加工区最好象在权利要求4中所述的那样分布在滚子的表面上或滚子内。当实施权利要求6中所述的方法时,工件是以一种十分简单的方法导入夹持环中的。在许多使用场合中,在滚子上正好有两种不同的加工区存在。这就意味着,根据权利要求6中所述,该夹持环必然只能用于接受总数目为奇数的工件。
当工件材料要经受十分精确的加工而要填满相对来说是一个大的径向范围时,在滚子的压力加工区在释放加工工件方面会有困难存在。这个困难可以通过实施权利要求7中所述的方法而得以克服。例如,这种方法可以借助铰接在滚子内的可倾转装置来实施。但是这些装置要求相对大一些的空间。但是很清楚,如果有2个或3个不同的加工区分布在滚子上,只可以使第2个或第3个加工区具有一个可倾转装置。因此,只具有一个有限数目的可倾转装置就足够了,故这一措施并不消弱该滚子的强度。
本发明还涉及在上述丹麦专利说明书中已介绍过的那种类型的设备。本设备是以在权利要求8的特征部分中所限定的特点为其特征的。
在一个最佳实施例中,第一种加工区是以权利要求9所述的方式设置的。这种加工区使工件镦粗。在权利要求10所限定的型腔的实施例提供了尽可能如镦粗材料那样多的材料容积。当工件被型腔释放时,它们并不发生问题。为了得到加工工件材料的横向剪切,型腔可以如权利要求11所述的那样偏置。权利要求12提供了加工区的另一实施例。这个实施例使加工工件材料相对工件的纵向实施横向剪切。
如前所述,滚子和夹持环的圆周速度可以相同,也可以不一样,这些就是权利要求13中所述的主要内容。一个齿轮传动装置用于配合滚子的直径,夹持环的内径,各种不同加工区的数目以及滚子上的加工区组的数目。很明显,一个指定工件的一系列加工处置中的下一个加工区并没有必要设定在相邻的加工组中。因此,上述的参量可以以多种方法加以改变。上面已已经说到,工件材料可酝ü诠鲎由系募庸で奈恢美醋5且灿Ω米⒁獾剑ぜ牧系囊贫部梢酝ü鲎佑爰谐只芳涞脑仓芩俣炔钪道词迪帧?
当然,从原理上看在任何时刻都可以将钉形工件导入转动的夹持环中,而利用权利要求14所限定的特征,用一个固定安装的工位,在工件材料连续地送入这个工位时就能将上述可能性变成现实。这样就避免了导入工件时的不连续的和往复的运动。
权利要求15限定了这个最佳实施例的一些特征。而权利要求116则限定了滚子上的加工区的另一个实施例。这个实施例确保在相对大的径向范围内的成型是可能的。因此,这个加工区可以轻易地释放工件,从而提供精密的成型。因此,如权利要求17所述那样,它可以适用于如标准化一类的工件。例如可把十字槽压印在钿钉上,当然钿钉头及至少该槽的初加工应该在一个或几个前道工序中先行成型。
下面参照附图对本发明进行更加详细的说明。
图1表示出一个公知类型的机器,本发明的制造原理就是以它为基础的。
图2是沿图1所表明的机器上的Ⅱ-Ⅱ线剖面图。
图3是与本发明的滚子共同作用的夹持环的一个最佳实施例的部分视图。
图4表示本发明设备的一个最佳实施例。
图5表示图3所示的夹持环的局部剖面图,它表明夹持环所用的锁紧机构。
图6是本发明的滚子最佳一实施例的侧视图。
图7表明在图6上所示的滚子与一个夹持环的共同作用情况。
图8表示出滚子的一部分,说明在此滚子上的加工区域的一个最佳实施例。
图9表示本发明的滚子的另一个实施例,在此滚子上备有可倾转附件。
图10表明本发明的滚子的第三个实施例的侧视图的一部分,表明用于对横向放到进给方向上的工件加工的型腔。
首先,在图1及图2上所示的机器及该机器的加工原理也是本发明的基础。
这种机器已经由丹麦专利说明书143935公开,其特点是工件是由所谓的内部滚子加工的。图2表示出一个通过图1所示机器的垂直剖面,这个剖面表明了夹持环1构成该机器的另一个结构件的一部分的情况。很明显,机器是由两个相对的平板2和3支承的。平板2静止地固定在一预定的基础上,而平板3是直接相对着平板2并且与平板2以铰链连接。这两个平板的内侧面上各安装有一个由一外环5和一个内环4构成的轴承,其外环安装在所述轴承的内环上。其中一个内环,也就是与那块静止不动的支承板相连的那个内环上加工有齿圈物6,齿圈6与安装在马达驱动轴上的齿轮39啮合。
这种机器运转时,马达通过带有齿图的内环传动两个相对的夹持环,其驱动的方式使得放在所说环中的两个相对的夹持(环)工具通过工件互相间接啮合,而且在此加工区的附近,使沿径向对着加工区的工件能维持在这两个相对的夹持工具内。当工件出现在这个位置时,工件的头部就随着正对着环中心的夹持工具内的模腔形状变形,并且,由于夹持环是互相倾斜地配置的,在工件头部完成滚压成型之后工件就从这两个夹持工具中释放出来。这种倾斜在夹持环之间在从径向对着工件的加工区这一位置开始,在两个相反的圆周方向上引起了互相间的距离的增加,在所说的位置上,在径向对着加工区的两个夹持环的公有的上顶点上,该相互间的距离达到最大值。这种夹持环的相互间的倾斜配置是一种已由人介绍过的,公知结构,这种结构包括了工件的上料和工件的完成加工之后的释放工序的简化。
在这一现有技术中,工件不是在夹持环的一整圈内的任何位置上均可导入的。如只能在夹持环中相当于270°的范围可导入工件。(但是,在采用了在下文中将要出现的一些措施后,这公知的结构可以改变以使得工件在夹持环中的导入位置可以比一整圈中所能提供的还多些。
图3表示了夹持环9的一个部分。夹持环9用于其工作原理已由丹麦专利申请1881/86公开的那种设备。而在夹持环中加工有可容纳多个夹持工具11的沟槽10,在这些夹持工具之间只有多个不同的隔离工具12和13,这些不同的隔离工具以一个确定的方式分布并且紧围在朝着沟槽底部即朝着夹持环的轴线方向上。这样,通过楔入作用,隔离工具将夹持工具11牢牢地夹定在夹持环的圆周上。由于夹持工具和隔离工具两者都是有由夹持环的一个平面构成的侧面,因此夹持工具是并联排列的,而且在其正面上制有沟槽14。应当清楚,在滚子8和由夹持工具11成型的滚道精神之间的这种结构中出现的径向压力是不会传递到装定在夹持环9的整个圆周内的沟槽中另外的夹持工具上的。
夹持环的这种结构原理就本发明的设备的新结构而言是重要的。因为这是在材料的大的移动可能是必须出现的情况下 精确地加工工件用的措施。正如前面所述,这种设备用于处理需要二个或二个以上加工工部的工件,这对于具有大的头部的工件如钉子,螺钉那样的工件需要上面所述的材料的大移动来说是很重要的。为了使这种变形成功,根据本发明的成形方法可分为上述的那二个或二个以上的加工工步中去。
为了能以几个工部生产工件,本发明的滚子其上装备有容纳单件型工件的模腔,其情况有如上述的夹持工具。这些模腔相对于在先的夹持工具将工件材料向下和向侧方移动到终滚处。有关此滚子面的这个实施例在下面进行比较详细的介绍。
图4是本 发明的设备的一个实施的总的说明,它表明该设备的新组件。应该了解到,这种新结构涉及到大大增大该设备在使用方面的灵活性。因为,这种设备现在具有了各种类型的滚子或和夹持工具能够满足多种不同的形状要求。
应该注意到,公知的这种类型的设备的驱动使夹持环和共同作用的滚子是以不同的圆周速度转动的,而且滚子的转速最好要比夹持环的转速大些。在滚子和夹持环间选择这样的共同作用的原因是:为了在与滚子接触之后的工件还能受到在进给方向获得较好的预成型的作用。但是,这个原则并未为本发明的设备采用。因为工件的两个或两个以上的预成型工部可以由本发明的设备获得。因此,那个圆周速度差就不再是一个有用的要求,从而使啮合面上的磨损可大大地减少。而且还发现,控制工件变形工序更为容易,尤其是在有相对来说大一些的工件材料量移动的情况下更是如此。上述功能已根据发明的设备采用了滚子的专门装置实现了。
在图4上表示了本发明的设备的一个最佳实施例。在这个实施例中,滚子具有两个不同类型的加工区,这两个加工区交替排列,彼此间隔一个相同的距离。一个加工区16是用于预成形工件的向内延伸的自由部分,而紧接着的下一个加工区实施终滚,终滚之后,这个工件就加工好了。
如图4所示,第一个加工区16上有一个沿径向向内延伸的型腔16,型腔16具有大致是截头圆锥的形状,圆锥的轴线与滚子的一条半径重合。型腔16具有的这种形状是变形工步的需要,在这一工步,工件18的自由部份,17进入截头圆锥型腔中经受镦粗变形。应该了解,由于那样多的材料在第一个成型工部之后能够在夹持环内沿径向向外移动,型腔的这种形状是有优越性的。当 镦粗的工件头20的轴向剖面是从下向上逐步变窄时,变形行程及其流动性要求就可以减少。同时,就能在夹持工具的模腔21中获得更好地充填。
图4表示了一个工件坯18,工件坯18所处的位置刚好是在该工件坯的自由部分17通过与之相对放置的槽腔16共同作用而经受第一变形工序之前的位置。镦粗以后的工件头用数码20表示。因此,如上所述,这个工件要转到下一个工步。工件虽然随着夹持环又转了一圈,但它仍然留下在那儿以使工件的头部20通过滚子面15而经受终锻加工。这样,工件头就获得最终的形状而结束制作工序。然后,此工件被移动而从夹持环上释放。为了实现这一可行的操作步骤,必须有一个开关机构,此机构用于使那个尚未加工完成的工件越过释放位置而随夹持环一起移动直到上述的终滚工序完成。这种开关机构可以是一个所谓的定时轮22和与之共同作用的导轨23。
定时轮22的园周上有几个相互间间隔一定弧长距离的凹口,凹口的弧长与夹持环的外园周上的由与第二个工件间隔决定的弧长相适应。定时轮的转动园周速度与夹持环的园周速度相适应。
定时轮22相对在夹持环中的工件位置的转动使得锁紧掣子25能接触定时轮上的释放面26,锁紧掣子25从夹持环的外侧面沿径向向外延伸以留住已加工好的工件。锁紧掣子25由于与26面接触而强制着向外张开,从而释放在夹持环上的锁紧装置,接着,工件终于由一个凸出物46释放出来。随着夹持环的进一步转动,掣子25在它自己的释放位置进入上述的邻接导轨23。导轨23为导入掣子25而设置有2个导轨面27和28,它们设置在夹持环的半径方向上。这样把掣子25引入导轨23的径向最深处的导轨面27,由此而使锁紧机构处于一个进给装置导向锁29的释放位置。就在这里,一个新的工件就进入到这个已经空了的夹持工具中。
与上述情况相比,刚完成第一成型工序的工件将朝着定时轮22移动,其移动的方式使得与这些工件有关联的掣子25会进入定时轮的凹口24之中,从而使得工件保持不动,并使得在掣子25的径向末端位置上为留住工件而安置的导向销29与导轨的第二个导轨面28接触。这样就使得初加工后的工件仍然锁紧在夹持环上以使进一步将它送去终加工。
所说的锁紧机构37是个公知的类型,它表示在图5中,其工作原理是,锁紧掣子25与销38可转动地连接并且通过一簧39向下压着掣子25,掣子25可以沿径向推入夹持环以使得可滑动地套装在一个衬套内的偏心轮能够转到非锁紧位置,在这个位置上掣子25在一个工件放入之后就转动进入它自己的锁紧位置。
新的工件由一个专门设置的 送进装置(所谓的机械手)插入到空的夹持工具中。为了确保准确的插入时间,对于夹持环的转动应该这样来传动,以致工件的插入应精确地在相应于通过两倍两个工件间的弧长所需的时间间隔内完成。
应该了解到,工件应以较大的速度插入,因为这一工作是在夹持环连续运转中进行的。为了使插进的工件停住,引入了一个定位滚30,该定位滚能与调整各种不同形状的工件有关。这种滚子沿径向将工件略微向内一点定位就不能保证有足够的工件材料,而且进一步的转动,会使工件碰到另一个固定的定位滚子31。滚31用于使此工件在经受初步变形以前进行最后的定位。
在所示的这个最佳实施例中,滚子8上装备有两个不同的加工区,从而使得此滚子的园周上的加工区总数目是偶数。因为在夹持环上的工件数目可能不会被在此滚子上的各种类型的加工区的数目的倍数整除(除尽)这样做是为了确保在夹持环上的单个工件在夹持环每转一整圈之后仍然回到与这个工件径向相对的该加工区,(该加工区相当于滚子和夹持环)被精确转移的弧段,此弧段的弧长与两个加工区之间的弧长整数倍相适应。从而能进行正确的成型工序。
同样应该理解的是,这个滚子可以有不同加工区的另一个总数,该数目与加工区数和夹持环上的工件数目间的上述比例相匹配。
在图6中表示的滚子8的侧面视图。以使得上述的模腔16和在模腔间设置的滚子41能够看到。
图7表示滚子8的局部放大部分,在原理上这一部份相当于图4的视图,但这儿所示的滚子有一个模腔32,此腔与滚子上的上述的模腔不同在于,当它径向相对着一个工件定位时,它在进给方向上转移一个距离,这样就使得用这种方法镦粗的材料的量相应地移到了通过工件轴线和滚子中心的一个平面的前头。
滚子的这种结构阻止了别的材料的移动,这种情况的产生使得这部份材料有推向与进给相反的方向的趋势,一旦这种情况出现后,材料的分配将是不均匀的。这就使得能够为长形物件产生尺寸精度和光洁度大大改善了的头部。
图8表示出滚子模腔的另一个实施例。一定会看到,截头园锥体形状16和32已为一个基本上是抛物体形腔33所取代。由于工件材料的流动特别适合于在抛物体形状的形腔中流动,抛物体状型腔具有特出的优点,它可以使利用上面谈到过的那类形状的型腔镦粗时必然会出现的一部份摩擦力消除掉,这对于在这加工过程中的材料的大流动是很重要的,它必然会减少被加工材料出现裂缝和撕裂的危险。如图8中编号42所指明的那样,很明显地减少了必须的型腔深度。当型腔仍然是截头园锥时,为了避免截头园锥材料20上的压力和猛力冲击,型腔可以如编号34所示的那样倒园角,以确保工件型腔20成型正确和不受(压力和猛力冲击的)影响,同时减少滚子的磨损。
图9表示滚子的另一个实施例的工作原理图。这个滚子的加工区是可转动的,这样就使得加工区接触面与工件接合面对着与之接合的工件,连续地沿径向转动直到此加工区的接触面脱离这个已加工好的工件为止。
这种制造方法的可能性就在于,那些可转动的加工区即所谓的可倾转工具43以园盘形式排列,园盘套装在它们各自的轴线上,该轴位置沿径向向内靠近滚子中一段距离,此段距离比可倾转工具的半径略小一些。这样,园形的可倾转工具就沿径向从滚子的园周向外突伸出一部份,所说的突伸出部份即加工面44,它已经被削平以便它与一个相对放置的工件接合。很清楚,加工面44也可以制成各种不同种类的压印轮廓,如在螺钉上切槽用的切刀之类。
很明显,这种可倾转工具也可以铰接到滚子上,那种滚子上有一个弹簧结构(未画出来)用以偏压此可倾转工具,以便在按顺序释放工件之后使可倾转工具返回到它以数码37所表示的起始位置上。
在上面所说到的结构中,还提供一个滚子,该滚子使得在可倾转工具上的加工区能够同时完成纵向,横向和平移运动,如上所述,这对于,产生相对较深的压印轮廓是很重要的。很明显,除了可倾转工具外,该滚子还可以有些别的加工区,这些加工区是通过在与可倾转工具共同配合的工件之间还有两个工件,在图中用符号表示出的。
图10表示了本发明的滚子的另一个实施例。在这个实施例中,该加工区有一个与上述模腔相反的模腔45,它用于在相对送进方向上来说是横向方向上弯曲工件的自由端部,随着自由端弯曲之后,这工件就进入终滚工部。这样的初成型适合于用在生产D形头的产品,此头的左边是与夹持环的进给方向平行的。这种取向方式已经由丹麦专利申请3490/79公开了,它能防止毛刺的产生。
Claims (17)
1、一种加工长形工件(18)的方法,工件基本上沿径向放入一个环形工具中,并由与在一个夹持环(1)中滚动的滚子(8)共同作用来使之变形,其特征在于,使该工件与滚子表面上的多个不同形状的区域共同作用。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,工件在滚子上的相应的加工区内以材料镦粗的形式先经受初步变形,在该加工区内做有多个模腔(22),模腔沿径向向内朝滚子的中心延伸。
3、根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,工件是在相对工件纵轴方向的横方向上以错位切变材料的形式经受初步变形。
4、根据权利要求1-3所述的方法,其特征在于滚子具有多个加工组,每个加工组都有多个不同的加工区,而且该滚子所具有的圆周速度能使装定在夹持环中的工件中的每个工件与各个加工区16和41预定的次序协同作用。
5、根据权利要求1-4所述的方法,其特征在于滚子及与它协同作用的夹持环是以同一圆周速度被驱动的。
6、根据权利要求1-5所述的方法,其特征在于,在夹持环中的工件是以相互同样的距离分布,其工件的数目不能被滚子上的加工区的数目除尽。
7、根据权利要求1-6所述的方法,其特征在于工件在一个或几个上述的加工工序之后通过铰接在滚子上的加工区(44),经受最终成形加工,而且加工区完成一个基本上是相对夹持环的径向的径向转动,从与工件接合的位置开始直到成形完成为止。
8、一种加工长形工件(18)的设备,该设备具有一个用于基本上沿径向保留工件的夹持环(1)及装在夹持环内部,用于加工沿径向向内的方向的工件的端部(17)的一个转动滚(8),其特征在于滚子表面提供至少有两种不同形状类型的加工区(16)和(14),如此配置所有这些加工区使加工区以致使不同类型加工区至少在当夹持环完成相应整个转数的相同时间内;以一个预定的次序径向地出现在一个相对的工件。
9、根据权利要求8所述的设备,其特征在于滚子上的加工区组的第一种加工区设置成一种模腔(32),该模腔从滚子的圆周处沿径向向内朝滚子中心延伸,并且有一个(逐渐)变窄的横截面。
10、根据权利要求9所述的设备,其特征在于所述模腔是部分地由回转抛物面壁构成的。
11、根据权利要求9-10所述的设备,其特征在于相应于滚子上的加工区的等间距分布的模腔(32),相对滚子上的别的加工区朝前移动一个距离以使得在该模腔出现在径向对着一个工件时通过滚子中心的此模腔的时处在与该工件轴线移动的平面中。
12、根据权利要求8-11所述的设备,其特征在于滚子上的加工区组中的加工区(45)的第二种加工区设置成具有成形面的成形突出部分,此成形面与夹持环和滚子的一个公共径向平面形成一个角度。
13、根据权利要求8-12所述的设备,其特征在于滚子和夹持环均由一个齿轮机构(6和39)驱动,该机构具有的变速器,以适应于相对在支持环中工件位置的园周速度转动滚子,从而使工件与在滚子加工区组中预定顺序性相互不同加工区相结合。
14、根据权利要求8-13所述的设备,其特征在于装有一个径向对着夹持环的工件插入装置(29),该装置用于把遍布在相应于滚子上的相互不同的加工区数目的夹持环中的许多工件,每隔一段时间插入这些工件。
15、根据权利要求14所述的设备,其特征在于:滚子划分为许多组,每组至少有两个沿此滚子表面分布的不同的加工区,而且夹持环只是接收总数目为奇数的工件。
16、根据权利要求8-15所述的设备,其特征在于,在每一个加工区组中以具有旋转轴线的可旋转工具(43)提供加工区(44)中的一个加工区的形式,旋转工具被安置在滚子轴线的外面且与滚子轴线平行,当滚子在其径向平面内转动时,这些旋转工件相应的提供每一个加工区。
17、根据权利要求16所述的设备,其特征在于用终成型的加工区由一个可旋转工具(43)组成,此旋转工具用于完成一个最终校准功能。
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