CN111069290B - 一种楔横轧轧辊及楔横轧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于楔横轧轧制技术领域，解决通过楔横轧加工台阶轴时，表面金属较心部金属流动快，会在工件两端部出现凹心，造成余料浪费，并极易导致工件报废的问题，提供一种楔横轧轧辊及楔横轧方法，轧辊为型腔的前部两侧分别设有一个成型楔块，成型楔块远离型腔的侧面与轧辊弧形表面母线夹角为90°，靠近型腔的第一楔面与轧辊弧形表面母线夹角为50‑70°，第一楔面的后部各处到轧辊弧形表面中部弧线的距离均相等，第一楔面的前部向远离型腔的方向偏转1‑3°；成型楔块的顶面前部为第二楔面，与轧辊弧形表面的母线夹角为30°。楔横轧方法，是先借助成型楔块在待加工毛坯两端部加工出与第一楔面角度契合的倒角，再继续通过型腔对待加工毛坯进行轧制。

Description

一种楔横轧轧辊及楔横轧方法
技术领域
本发明属于楔横轧轧制技术领域，具体涉及一种楔横轧轧辊及楔横轧方法。
背景技术
楔横轧是两个带有楔形模具的轧辊以相同方向旋转并带动毛坯旋转，将毛坯轧制成各种形状的台阶轴。现有的轧辊多是根据台阶轴加工需求，在弧形的轧辊表面设计相应的型腔，直接利用型腔对毛坯进行加工。但由于大断面收缩率台阶轧制时，表面金属流动较快，心部金属流动相对较慢，就会在毛坯料的两端部出现缩孔形成凹心，轧制完成后，需要切除两端部的余料，凹心的出现会造成需要切除大量余料，余料直径一般为料直径，根据断面收缩率的不同，余料长度一般在25-30mm之间，余料重量大，材料利用率低，导致余料浪费；另外，若凹心渗透至毛坯内部，极易造成毛坯报废。
发明内容
本发明的主要目的是解决现有技术中通过楔横轧加工台阶轴时，由于表面金属较心部金属流动快，会在工件两端部出现凹心，造成余料浪费，并极易导致工件报废的技术问题，提供一种楔横轧轧辊及楔横轧方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种楔横轧轧辊，沿轧辊弧形表面中部沿圆周方向设有型腔，其特殊之处在于，型腔的前部两侧分别设有一个成型楔块；
所述成型楔块远离型腔的侧面与轧辊弧形表面母线夹角为90°，靠近型腔的侧面为第一楔面，所述第一楔面与轧辊弧形表面母线夹角为50-70°，第一楔面向远离型腔的一侧倾斜，第一楔面的后部各处到轧辊弧形表面中部弧线的距离均相等，第一楔面的前部向远离型腔的方向偏转1-3°；成型楔块的顶面后部与轧辊弧形表面弧度相同，成型楔块的顶面前部为第二楔面，所述第二楔面与轧辊弧形表面的母线夹角为30°。
进一步地，所述第二楔面的展宽角为7°。
进一步地，所述第一楔面与轧辊弧形表面母线夹角为60°。
进一步地，所述第一楔面的前部向远离型腔的方向偏转1°。
一种使用如上所述楔横轧轧辊的楔横轧方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
S1，将两个轧辊呈上下分布，待加工毛坯置于两个轧辊之间；
S2，同步转动两个轧辊，带动待加工毛坯旋转；
S3，待加工毛坯中部进入型腔，两端先经成型楔块的第一楔面轧制，在待加工毛坯的两端形成与第一楔面倾斜角度相同的倒角；
S4，待加工毛坯的两端离开成型楔块，中部继续经型腔轧制，直至待加工毛坯离开型腔，待加工毛坯两端的倒角被表面的金属流动填充，形成两端留存有余料的柱状台阶轴；
S5，轧制完成，取下留存有余料的柱状台阶轴，切除余料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的楔横轧轧辊，在常规轧辊的型腔两侧各设置一个成型楔块，成型楔块靠近型腔的一侧，即第一楔面为50-70°的斜面，使毛坯进入轧辊后两端能够先由成型楔块的第一楔面进行轧制，在毛坯两端形成50-70°的倒角，第一楔面朝向远离型腔的一侧倾斜，使轧制过程中产生的废料能够排出，同时，第一楔面的前部向远离型腔的方向偏转1-3°，便于毛坯轧制时进入两个成型楔块之间，防止楔面提前分料排出；另外，在成型楔块顶部的第二楔面为与母线夹角呈30°的斜面，便于加工过程中毛坯旋转，避免卡死。该轧辊能够在毛坯两端形成倒角，在后续型腔加工时，表面金属流动较快，能够使表面流动较快的金属填补在毛坯两端倒角处，避免毛坯两端凹心的形成。
2.本发明在成型楔块远离型腔一侧设计第二楔面，第二楔面的成形角为30°，展宽角为7°，便于加工过程中毛坯旋转，避免卡死。
3.本发明的楔横轧方法，先借助成型楔块在待加工毛坯两端部加工处与第一楔面角度契合的倒角，再继续通过型腔对待加工毛坯进行轧制，型腔对待加工毛坯加工时，表面流动速度较快的金属会向待加工毛坯运动，填补至两端倒角处，以补偿避免两端凹心的形成，有效减小了待加工毛坯两端的余料量，提高了材料利用率。
附图说明
图1为本发明楔横轧轧辊实施例的展开图；
图2为本发明图1中成型楔块的轴测图；
图3为本发明楔横轧轧辊加工台阶轴两端的状态示意图；
图4为本发明楔横轧轧辊与台阶轴分离前余料示意图；
其中，1-型腔、2-成型楔块、3-远离型腔的侧面、4-第一楔面、5-轧辊弧形表面、6-顶面后部、7-第二楔面、8-台阶轴、9-余料。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。
常规的楔横轧轧辊是在轧辊表面沿中部圆周方向设置与预加工的台阶轴相对应的型腔，加工时在待加工毛坯上下方各设置一个轧辊，对待加工毛坯表面进行轧制，沿转动方向型腔的宽度逐渐增加，对待加工毛坯由中间向两端加工台阶。但由于轧制过程中，表面金属往往比心部金属流动更快，就会在台阶轴的两端形成外沿突出，中心凹陷的凹心，轧制完成后，需要将外沿的突出部分切除，造成余料浪费。另外，若凹心延伸过深，还会造成加工好的台阶轴报废。
本发明通过在型腔两侧设置成型楔块2，在轧制待加工毛坯时，先通过成型楔块2在待加工毛坯的两端加工出两个倒角，再继续由型腔1加工其他的台阶，继续加工时，表面流动较快的金属将填补两端的倒角处，避免了两端部凹心的形成，另外，加工后的台阶轴8仅在两端形成较少的余料9，减少了物料浪费。
后续描述中的前后位置，均按照待加工毛坯的进料先后位置定义，先接触待加工毛坯的部分为前部，后接触待加工毛坯的部分为后部。
实施例一
如图1和图2，一种楔横轧轧辊，在轧辊表面的特定位置上设置两处成型楔块2。该成型楔块2靠近型腔1一侧的第一楔面4带有60°斜度，斜度方向与料流动方向一致，便于多余的料排出，第一楔面4与轧辊弧形表面5母线夹角为60°，第一楔面4向远离型腔1的一侧倾斜；远离型腔1的侧面3与轧辊弧形表面5母线夹角为90°。成型楔块2的顶面后部6与轧辊弧形表面5弧度相同，成型楔块2的顶面前部为第二楔面7，第二楔面7与轧辊弧形表面5的母线夹角为30°，展宽角β为7°，便于毛坯旋转。第一楔面4的后部各处到轧辊弧形表面5中部弧线的距离均相等，第一楔面4的前部向远离型腔1的方向偏转角度α，角度α为1°，便于待加工毛坯进入型腔1，防止提前分料排出。如图3，通过上述成型楔块2预先将待加工毛坯两端制成带有60°倒角的斜面；如图4，经过预制的毛坯再进入后面型腔1进行轧制，可保证内外表面金属流动速度基本一致，以补偿两端料头凹心，在台阶轴8的两端形成较小的余料9料头，减小料头大小，最终实现料头直径减小12mm，料头长度缩短15mm，单件料头重量至少降低0.5kg，材料利用率由82.3％提高至91％以上。
实施例二
一种楔横轧轧辊，在轧辊表面的特定位置上设置两处成型楔块2。该成型楔块2靠近型腔1一侧的第一楔面4带有70°斜度，斜度方向与料流动方向一致，便于多余的料排出，第一楔面4与轧辊弧形表面5母线夹角为70°，第一楔面4向远离型腔1的一侧倾斜；远离型腔1的侧面3与轧辊弧形表面5母线夹角为90°。成型楔块2的顶面后部6与轧辊弧形表面5弧度相同，成型楔块2的顶面前部为第二楔面7，第二楔面7与轧辊弧形表面5的母线夹角为30°，展宽角为7°，便于毛坯旋转。第一楔面4的后部各处到轧辊弧形表面5中部弧线的距离均相等，第一楔面4的前部向远离型腔1的方向偏转3°，便于待加工毛坯进入型腔1，防止提前分料排出。
实施例三
一种楔横轧轧辊，在轧辊表面的特定位置上设置两处成型楔块2。该成型楔块2靠近型腔1一侧的第一楔面4带有65°斜度，斜度方向与料流动方向一致，便于多余的料排出，第一楔面4与轧辊弧形表面5母线夹角为65°，第一楔面4向远离型腔1的一侧倾斜；远离型腔1的侧面3与轧辊弧形表面5母线夹角为90°。成型楔块2的顶面后部6与轧辊弧形表面5弧度相同，成型楔块2的顶面前部为第二楔面7，第二楔面7与轧辊弧形表面5的母线夹角为30°，展宽角为7°，便于毛坯旋转。第一楔面4的后部各处到轧辊弧形表面5中部弧线的距离均相等，第一楔面4的前部向远离型腔1的方向偏转1.5°，便于待加工毛坯进入型腔1，防止提前分料排出。
上述成型楔块2在轧辊弧形表面5上的位置根据台阶轴8的长度，以及其他加工参数具体设定，成型楔块2自身的长度和宽度也可根据加工需求进行调整。
基于上述楔横轧轧辊的楔横轧方法如下：
S1，将两个轧辊呈上下分布，待加工毛坯置于两个轧辊之间；
S2，同步转动两个轧辊，带动待加工毛坯旋转；
S3，待加工毛坯中部进入型腔1，两端先经成型楔块2的第一楔面4轧制，在待加工毛坯的两端形成与第一楔面4倾斜角度相同的倒角；
S4，待加工毛坯的两端离开成型楔块2，中部继续经型腔1轧制，直至待加工毛坯离开型腔1，待加工毛坯两端的倒角被表面的金属流动填充，形成两端留存有余料9的柱状台阶轴8；
S5，轧制完成，取下留存有余料9的柱状台阶轴8，切除余料。
将待加工毛坯两端表面金属流动快的部分预先制成带倒角的形状，对比发现凹心明显变小，在保证待加工毛坯旋转良好的情况下，在轧辊上改进提前制出倒角形状，以降低表面金属和芯部金属流动差。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种楔横轧轧辊，沿轧辊弧形表面(5)中部沿圆周方向设有型腔(1)，其特征在于：型腔(1)的前部两侧分别设有一个成型楔块(2)；
所述成型楔块(2)远离型腔(1)的侧面(3)与轧辊弧形表面(5)母线夹角为90°，靠近型腔(1)的侧面为第一楔面(4)，所述第一楔面(4)与轧辊弧形表面(5)母线夹角为50-70°，第一楔面(4)向远离型腔(1)的一侧倾斜，第一楔面(4)的后部各处到轧辊弧形表面(5)中部弧线的距离均相等，第一楔面(4)的前部向远离型腔(1)的方向偏转1-3°；成型楔块(2)的顶面后部(6)与轧辊弧形表面(5)弧度相同，成型楔块(2)的顶面前部为第二楔面(7)，所述第二楔面(7)与轧辊弧形表面(5)的母线夹角为30°。
2.如权利要求1所述一种楔横轧轧辊，其特征在于：所述第二楔面(7)的展宽角为7°。
3.如权利要求1所述一种楔横轧轧辊，其特征在于：所述第一楔面(4)与轧辊弧形表面(5)母线夹角为60°。
4.如权利要求1所述一种楔横轧轧辊，其特征在于：所述第一楔面(4)的前部向远离型腔(1)的方向偏转1°。
5.一种使用如权利要求1至4任一所述楔横轧轧辊的楔横轧方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将两个轧辊呈上下分布，待加工毛坯置于两个轧辊之间；
S2，同步转动两个轧辊，带动待加工毛坯旋转；
S3，待加工毛坯中部进入型腔(1)，两端先经成型楔块(2)的第一楔面(4)轧制，在待加工毛坯的两端形成与第一楔面(4)倾斜角度相同的倒角；
S4，待加工毛坯的两端离开成型楔块(2)，中部继续经型腔(1)轧制，直至待加工毛坯离开型腔(1)，待加工毛坯两端的倒角被表面的金属流动填充，形成两端留存有余料(9)的柱状台阶轴(8)；
S5，轧制完成，取下留存有余料(9)的柱状台阶轴(8)，切除余料。
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