CN1225325C - 生产环形构件的方法及实施该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法和装置，用于通过轧制操作生产环形构件(1)如滚动轴承环，该方法包括以下步骤：加热一个环形坯件(1)，将热环形坯件定位在心轴上方，上述心轴(2)可绕一第一轴线旋转，将成形辊(4)定位，该成形辊可绕一第二轴线旋转，上述第二轴线与第一轴线对准，以便与心轴(2)形成一个轧制间隙，同时将一部分环形坯件(1)设置在轧制间隙中，驱动成形辊(4)朝一个旋转方向上旋转，驱动心轴(2)朝与成形工具旋转方向相反的旋转方向上旋转，将心轴(2)朝成形辊(4)方向上推，以便在成形辊(4)和心轴(2)旋转过程中减少轧制间隙的尺寸，用于减小环形坯件的厚度而同时增加它的直径。

Description

生产环形构件的方法及实施该方法的装置
技术领域
本发明涉及一种用于生产环形构件如滚动轴承用座圈的方法。
背景技术
生产这类环尤其是较大的环常常是通过锻造一个环形坯件，然后使环形坯件经过冷轧，接着用其它机加工操作如研磨，珩磨等完成。在冷轧操作时，将用普通等级轴承钢制的环形坯件于室温下并以这种方式在心轴和成形辊之间轧制和挤压，以使材料厚度减小。因为轧制操作不从坯件上除去任何材料，所以环的直径尺寸增加。并且由于成型辊的形状，环的轴向宽度将保持基本上不变。当用冷轧时，环直径的增加或材料的可轧制性常常限制到最大约2倍，并且用于驱动成形辊和受料辊的功耗高，上述成形辊和受料辊由分开的电动机驱动。心轴是单向转动的。
环件生产也可以用相应的机械装置和操作通过热轧法完成，因而坯件加热到高于1200℃的材料温度，在该温度下实施轧制操作。与冷轧法结果相比，可轧制性更好，但用这种方法的缺点是所生产的环形件具有变形和翘曲的倾向，并且在轧制操作后必须使环件经受热处理。
发明内容
本发明的目的是提出一种用轧制操作生产环形构件的方法，因而达到一种比冷轧法明显改善的可轧制性，并且上述方法不会产生用热轧法时得到的负性结果。
为此，本发明提供了一种通过轧制操作生产环形构件的方法，包括以下步骤：加热一个环形坯件，将温热的环形坯件定位在一个心轴上，上述心轴可绕一第一轴线旋转，将一成形辊定位，该成形辊可绕一第二轴线旋转，上述第二轴线与第一轴线平行，以便与心轴形成轧制间隙，同时一部分环形坯件设置在轧制间隙中，驱动成形辊朝一个旋转方向旋转，驱动心轴朝与成形辊旋转方向相反的旋转方向旋转，将心轴朝成形辊方向推，以便在成形辊和心轴旋转过程中，减少轧制间隙的尺寸，用于减少环形坯件的厚度而同时增加它的直径。
本发明还提供了用于实施按照本发明所述方法的装置，该装置包括一个驱动式成形辊，一个心轴，和一个受料辊，上述成形辊绕第一轴线旋转式支承，上述心轴绕一第二轴线旋转式支承，而上述受料辊绕一第三轴线旋转式支承，上述第一，第二和第三轴线相互平行并间隔定位，以便在成形辊和心轴之间形成一个轧制间隙，因而心轴在受料辊的影响下活动，用于朝成形辊方向运动，由此而减少轧制间隙的尺寸，其特征在于：设置一个分开的电动机驱动心轴，因而将受料辊安装成由于它贴着心轴接触而旋转；并且，该装置包括一个加热站，设置成在环形坯件进入轧制间隙之前将该环形坯件加热。
附图说明
下面将参照附图中示意示出的装置实施例进一步说明按照本发明所述的方法和装置。
图1用示意侧剖图示出按照本发明轧制操作的主要原理，及示意示出用于实施轧制操作的装置的主要部件。
图2是示出在轧制过程中在垂直于图1视图方向上装置的主要部件图，其中剖视线I-I示出图1的视图。
图3示出在轧制操作过程中环形坯件行为的局部端视图，及
图4-6示意示出环形坯件从一自动储料装置(未示出)供给到轧制位置时的连续步骤，因而由于简化的原因，装置的轧辊略去。
具体实施方式
图1是沿着图2中线段I-I所作的剖视图，在图1中，用一侧视图和用截面图示意地示出当沿着图2的线段I-I看时的一种环形轧制操作。在图1中示出按照本发明所述的装置或机械在轧制期间一环形坯件1依靠在心轴2上，上述心轴2安装在装置中。心轴2本身又接触一受料辊3，因而环形坯件1被一个成形辊4推动紧贴着心轴2，按普通方式该心轴2可以具有一个成形的接触面。另外心轴2可以具有一个成形的接触面用于在轧制操作过程中使环具有一成形的内表面。驱动成形辊4朝如箭头所示的方向旋转。按照本发明心轴2也如箭头所示并朝与成形辊4旋转方向相反的方向上旋转。在轧制操作中由于来自驱动心轴2和来自驱动成形辊4的影响，而使环形坯件1缓慢地朝箭头所示的方向上旋转。在按照本发明所述的装置中，受料辊3是非驱动式的，但它被一个箭头所示方向上的力推动，基本上径向上朝向心轴2方向，用于使心轴在位于心轴和成形轴4之间的环形坯件1上施加一个接触压力。通过心轴和受料辊3之间的接触，在按顺时针方向所示的实施例中，也使受料辊3旋转。
在图2中用垂直于按照图1的视图的侧视图示出按照本发明所述装置的主要部件及用该装置进行的轧制操作，并且示出，这里成形辊的表面是如何地具有锥形端部的大体上的圆柱形，而心轴2具有一个凸形包络面，用于使环形坯件产生一个基本上是圆筒形的外表面和一个球形内表面。如图2所示，受料辊3由一个辊3a和两个轴向上间隔开的轮3b构成，上述两个轮3b旋转式支承在轴3a上并横跨心轴2和心轴2上的环形坯件1，及接触从心轴朝轴向上伸出的轴颈，因此推力F可以从受料辊3传递，并且受驱动心轴的旋转可通过轮3b施加在受料辊上。
图3用局部侧视图示出用于按照本发明所述装置的操作原理，并且该图只示出环形坯件1在刚进入成形辊4和心轴2之间的轧制间隙之前，在通过成形辊4和心轴2之间的过程中及坯件1离开轧制间隙之后的一个扇形段。图3以一种夸张的方式示出坯件1如何随着它朝轧制间隙方向运动并穿过轧制间隙而得到一个逐渐减小的厚度，如在1a，1b和1c处所示。因为轧制操作不从坯件中除去任何材料，所以环的直径尺寸将增加，并且由于成形辊的形状具有斜的末端部分，所以环的轴向宽度将保持基本上不变。设置一个圆度控制辊13，以便在轧制间隙前很短距离处接触坯件1的外表面。
在图4中示意地示出按照本发明所述装置的各部分，并且该装置包括一个底座5，该底座5支承两根立柱6a、6b，每根立柱都安装成支承心轴2的一个轴颈。这些立柱的其中之一6b可在线性方向朝向和离开另一个立柱6a移动，用于让环形坯件1装入装置中，因此坯件1可以安装在心轴上方。环形坯件1从一未示出的自动储料装置送出并通过一个增温站7，该增温站例如可以是一个感应炉或其它类型合适的加热装置，用于将坯件加热到一个温度范围，该温度范围能让坯件在插入心轴上时具有约725℃的温度，亦即基本上低于在热轧操作中所用的温度。一个预定用于旋转式驱动心轴2的电动机8安装成移向和移离一个驱动位置，因而将它设计成处于非驱动位置，以便让热的坯件1进入心轴2上的工作位置。尽管这可以用不同的方式完成，但此处示出的是一种优选的和有利的解决方案，并且电动机8通过连接杆9枢轴式悬挂在一个枢轴点10上。将一个铰接式支承的驱动轴11连接到电动机8的输出轴上，并且在它的相对端处这个驱动轴11装备一个任何已知类型的连接件12，该连接件12可以很容易地连接到心轴2的自由端上，用于将旋转运动传递到心轴2上。在图4中电动机8示出处于它的转开位置，在这里它不影响装入热的环形坯件1。
在图5中，已将热的环形坯件1向上推在心轴2上，并且电动机8已开始绕枢轴点10旋转使它朝向驱动位置。由此铰接式驱动轴11与它的连接件12一起装到可移动的立柱6b上，在这里它与这个立柱6b接合。当电动机8从这个运动朝同一方向继续它的旋转运动时，将推动可移动的立柱6b朝第一立柱6a运动，上述第一立柱6a优选的是固定到底座5上。
最后在图6中，驱动轴11和它的连接件12已到达心轴2与第一立柱6a相对的一侧，因而连接件12将心轴2连接到驱动轴11上，因此当电动机8运转时心轴旋转。
应该提到的是，为了清楚起见在图4-6中排除了受料辊和成形辊，因而应该理解，在这些图中按照送料功能和心轴驱动功能所示出的轧机当然包括按图1-3所示方式中的这些部件。
按照上述方法的步骤如下：
环形坯件1可以从管材或锻材切开，它们一个接一个或是成批地从自动储料装置或类似装置传送到加热站7，在加热站7各个坯件被加热到约725℃的温度。随后将热的环形坯件1上推在心轴2上，在这种运动下心轴2只由第一立柱6a旋转式支承。当热的环形坯件定位在心轴2上时，连接到驱动电动机8上的驱动轴11耦合到心轴2的悬臂端上，因而处于一个驱动心轴2旋转的位置。成形辊4定位到贴着环形坯件1的外部包络面安放，因而刚好在一心轴2与环形坯件内包络面具有线接触的位置相对的位置处，具有一基本上轴向上延伸贴着环形坯件的线接触。成形辊4朝与心轴2旋转方向相反的方向上旋转，因而将热的环形坯件材料挤压在它们之间，而同时受料辊3受挤压贴着心轴2的轴颈，由此心轴2被推动贴着瞬时位于心轴2和成形辊4之间轧制间隙中的环形坯件部分。受料辊3不直接被驱动，但它被自由旋转式支承，并因此它随着它与旋转式驱动的心轴2轴颈的接触而旋转。因为成形辊4和心轴2朝相反方向旋转，因而通过受料辊3的影响而把心轴朝成形辊方向推，所以环形坯件的厚度减少。由于成形辊4的形状，所以环的轴向宽度可以不增加，并且因为在加工过程中没有材料除去，所以随着与图3中连续减少部分1a，1b，1c密切相关的部分减少将造成环的直径增加。
对一种普通轴承钢，当用上述方法和机器时，业已证明最终可轧制性本身高达或甚至超过3.0，亦即生产率比用具有别的对照参数的冷轧技术时得到的生产率高约50％。与冷轧技术相比，它还得到轧制功率降低50％，结果在热的环形坯件中得到更好的材料流动性，并且还由于成形辊4和心轴2在新的热轧工艺中被旋转式驱动，因而冷轧工艺采用了驱动式成形辊和受料辊，因而心轴通过受料辊和环形坯件的接触旋转。
在轧制工作之后，最终的环将没有或至少有很低的变形倾向，因为约725℃的坯件温度不会象热轧时环件经受约1200℃那样产生这种内应力和翘曲的危险。合起来看，这些因素将使它能达到优于用冷轧技术所得到的生产效率，并且环形构件用所希望的温轧法生产。
本发明不限于上述方法及图示和说明的机器，而是在所附权利要求范围内进行各种修改和变体是可能的。

Claims (5)

1.一种通过轧制操作生产环形构件的方法，包括以下步骤：
加热一个环形坯件(1)，
将温热的环形坯件(1)定位在一个心轴(2)上，上述心轴(2)可绕一第一轴线旋转，
将一成形辊(4)定位，该成形辊(4)可绕一第二轴线旋转，上述第二轴线与第一轴线平行，以便与心轴(2)形成轧制间隙，同时一部分环形坯件(1)设置在轧制间隙中，
驱动成形辊(4)朝一个旋转方向旋转，
驱动心轴(2)朝与成形辊(4)旋转方向相反的旋转方向旋转，
将心轴(2)朝成形辊(4)方向推，以便在成形辊(4)和心轴(2)旋转过程中，减少轧制间隙的尺寸，用于减少环形坯件的厚度而同时增加它的直径。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，环形坯件(1)被加热到725℃的温度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在轧制操作过程中利用一受料辊(3)将心轴(2)朝成形辊(4)方向推，上述受料辊(3)绕一第三轴线旋转式安装，该第三轴线与上述第一和第二轴线平行，受料辊(3)随着它与旋转式驱动的心轴(2)的接触旋转。
4.一种装置，用于实施权利要求1所述的生产环形构件的方法，该装置包括一个驱动式成形辊(4)，一个心轴(2)，和一个受料辊(3)，上述成形辊(4)绕第一轴线旋转式支承，上述心轴(2)绕一第二轴线旋转式支承，而上述受料辊(3)绕一第三轴线旋转式支承，上述第一，第二和第三轴线相互平行并间隔定位，以便在成形辊和心轴之间形成一个轧制间隙，因而心轴(2)在受料辊(3)的影响下活动，用于朝成形辊方向运动，由此而减少轧制间隙的尺寸，其特征在于：设置一个分开的电动机(8)驱动心轴(2)，因而将受料辊(3)安装成由于它贴着心轴(2)接触而旋转；并且，该装置包括一个加热站(7)，设置成在环形坯件(1)进入轧制间隙之前将该环形坯件(1)加热。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，分开的电动机(8)具有一个铰接式驱动轴(11)，上述驱动轴(11)具有一个连接件(12)，用于可拆卸式将驱动轴(11)连接到心轴(2)上，从而可方便地在轧制操作时将电动机连接到心轴(2)上，并且，在将一环形坯件(1)插入心轴(2)及从心轴取下轧制过的环形坯件时也可方便地将电动机与心轴分开。
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