CN2267111Y - 一种新型冷碾环机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型冷辗环机，用装在主轴座上的同步小滑块联结辗轮与芯辊并引导芯辊和以多辊支承结构适应有限工作空间，实现了工作机构的对称高刚性支承。采用杠杆式工件尺寸控制器，借助辗扩工作的运动关系实现了对辗扩工件内径尺寸的模糊控制。该控制器的随动机构，最大限度地消除了工作机构系统变形误差对尺寸控制精度的影响。从而使这种冷辗环机具有很强的适应能力而结构简单，造价大为降低。

Description

一种新型冷辗环机

本实用新型属于以轴承内外圈为代表的环形零件精密冷锻加工领域，是一种在常温下对环形零件进行精辗(环形零件精密辗扩)加工的自动机。

国内外行家公认精辗是一项经济和社会效益显著的先进技术，其应用的关键条件是需要一种先进而实用的精辗机。目前德国Bad Düben公司研制的URWA型套圈自动辗扩机(Automatic Ring Rolling  Machine)处于国际领先地位，其机构完整，加工精度和自动化程度高。

现有技术的缺点是：一对作为芯辊负载支承的支承轮为悬臂安装，圆度辊和芯辊都以杠杆机构支承，结构复杂，占据空间大而刚性差；

在以轴承套圈为代表的环形零件加工中，内径尺寸精度远比外径重要。但在辗扩加工过程中难以对工件内径进行直接测量，辗扩用的坯料在大批量生产条件下又不可避免的存在体积(重量)和硬度差异，这种差异对辗扩工件尺寸精度有显著影响。现有技术拥有光栅(磁尺)-计算机-伺服阀为主组成的复杂控制系统，采用控制工件外径尺寸的常规方法，要求对坯料选重(重量公差0.7-1％)和严格限制坯料硬度(HRB≤90-94)：

其结果是机床结构复杂、造价高而适应能力差，限制了其实际应用。

本实用新型的目的在于研制一种控制工件内径尺寸而结构简化的冷辗环机。

本实用新型实现上述目的的技术方案是；

用一对与主轴相联系的小滑块作为芯辊部件的安装座，实现辗轮与芯辊的联结，并对芯辊进行引导。

用一对同轴安装的中间支承轮与一对平行安装的支承辊构成芯辊的负载支承，中间支承轮相对两个支承辊浮动安装。

中间支承辊和支承辊作为圆度辊的负载支承，圆度辊和中间支承辊相对支承辊浮动安装。

上述结构，与主轴部件一起在小工作空间条件下，使工作机构具有对称高刚性支承；

工件尺寸控制器的活动部分为一杠杆机构，其上端带有测杆和开关触点，中部支点设置在右随动座上旦与中间支承轮同步运动，下部测板与工件接触。该机构将辗扩过程中工件长大和中间支承轮的进给转换为开关触点的单向位移信号，完成对工件内径尺寸的模糊控制。

与固定座弹性连接的右随动座下部刚性连接有右随动板，它紧贴在中间支承轮的基准外径上。工件尺寸控制器固定部分的左随动座下部刚性连接有左随动板，左随动板贴紧在辗轮的基准外径上。随动机构有效的减小工作机构系统变形误差对尺寸控制精度的影响。

本实用新型的结构设计较为简单合理，加工精度较高：在利用常规辗扩用坯料，坯料硬度HRB88.5-102.9和对坯料不必选重的条件下，冷辗小型轴承内外圈其工件精度仍可达到：内径尺寸公差0.15，内径圆度公差0.05，内径锥度公差0.1，沟位差0.08，壁厚差0.04，宽度公差0.08。可节省轴承钢材料(25％左右)和车、磨加工量(20％左右)。还全面改善了工件内在质量，晶粒度提高3-4级，热处理后得到细密、均匀的组织，沟道流线致密完整，成倍提高了使用寿命。

本实用新型提出的结构设计降低了设备造价。

说明书附图为：

图1为本实用新型工作机构结构示意图。

图2为本实用新型工作机构结构俯视图。

图3为本实用新型工件尺寸控制器结构示意图。

实施例结合附图说明如下

辗轮1固定在主轴2上，主轴2的两端以对称支承结构安装在可分式主轴座3上，主轴2由主传动部件通过联轴器驱动旋转。主轴座3的右端构成前后对称的两个叉形导轨，其上各安装一个小滑块4和5，它们在导轨上的右极限位置由螺杆6调定，在左方各装有两个复位弹簧7。当二者同处右极限位置时，其内孔同处于一根轴线上，并与辗轮1的轴线平行。小滑块4的孔内装有滑动芯辊座8，小滑块5的孔内装有固定芯辊座9，滑动芯辊座8由油缸带动。芯辊座8和9上都通过轴承各安装一件芯辊套10、11，芯辊12即以后端的螺杆固定在芯辊套10上。油缸推动滑动芯辊座8带12向前达前位时，芯辊12的前端轴颈即准确插入芯辊套11的轴孔内(芯辊闭合)。

一对中间支承轮13、14都通过轴承以合适的间距安装在小轴15上，再用压板16、17，并加弹簧18，将小轴15安装在主滑块19的左端。两个结构相同的支承辊20、21都通过轴承安装在各自的支承轴22、23上，支承轴22、23则呈上、下布置安装在主滑块19上。其相互关系为：小轴15、支承轴22、23轴线平行，且其轴心点连线构成以支承轴22、23的轴心点连线为底边的等腰三角形。在弹簧18的作用下，使中间支承轮13、14的外径始终同时贴紧支承辊20、21。主滑块19的右端与主油缸连接。主滑块19的安装以主轴2和主轴座3为基准。

圆度辊部件也以主轴2和主轴座3为基准安装在辗轮1的右下方。导向座24竖直安装在底座25的导轨内，导向座24的上部通过各自的销轴和轴承从上向下依次装有圆度辊26、中间支承辊27、支承辊28。圆度辊26、中间支承辊27的销轴在导向座24的长圆孔内呈浮动安装，与支承辊28轴线平行，辗压受力时，使三者外径依次贴紧。导向座24的下面有斜铁29，上部的两个弹簧30使导向座24始终压在斜铁29上，斜铁29前方的螺杆31可调定圆度辊26的最高位置。

工件尺寸控制器由活动部分和固定部分组成。活动部分是一个可随动的杠杆机构，通过固定座32安装在主滑块19上，右随动座33通过四连杆式弹性机构与固定座32连接，右随动座33上装有右随动板34，弹性机构使右随动板34始终贴紧中间支承轮14的基准外径，并在当中间支承轮13、14因辗压力而相对主滑块19产生位移时右随动座33只作平移。通过销轴35和轴承将主测架36也安装在右随动座33上。主测架36下方安装测板37，上方装有横测杆38，上面安装有作为开关触点使用的螺杆39。固定座32上还装有右弯板40，它与测杆38之间以复位拉簧41连接，上面还装有螺杆42，用以调定主测架36向右摆动时的极限位。

该活动部分装在主滑块19上时，使测板37刚好位于中间支承轮13、14之间。还要求其结构尺寸，L₁/L₂＝K(常数)。在不同坯料体积条件下若要求控制工件内径尺寸为定值，则K＝1。若要体积越大的坯料，对应工件内径尺寸越小，则K＞1。固定部分通过左固定座43安装在主轴座3上。左随动座44上装有左随动板45。该固定部分的随动结构、原理与活动部分相同，左随动板45始终贴紧在辗轮1的基准外径上。左随动座44上还装有作为开关固定触点的螺杆46、47，与螺杆39处于同一轴线(当螺杆37在水平位置时)。在辗扩过程中，螺杆39接通螺杆46时，辗扩进入精整阶段，进而接通螺杆47时，工件即达到预定的内径尺寸。为得到预定的工件内径尺寸，还要求调定螺杆47相对螺杆39和螺杆46相对螺杆47各开关触点之间的合适距离。

本实用新型采用微机控制，自动循环工作过程如下。坯料从料道加入，循环启动后，油缸推动机械手(由钳板50、钳口51和簧片52组成)下降，将一件处于进料位的坯料由导向板53引导准确推人辗轮1的型槽内，坯料由簧片52压住，保持在上料位。油缸推动芯辊座8带动芯辊12前进，芯辊12串入坯料内孔闭合，上料即完成。主缸即推动主滑块19快速前进，带动中间支承轮13、14、支承辊20、21、固定座32、右随动座33、销轴35、测板37、螺杆39等一起向辗轮1进给，当中间支承轮13和14距芯辊12为0.5mm左右时，主缸即以第一工进速度推动主滑块19前进，使中间支承轮13、14很快接触并推动芯辊12在小滑块4和5的共同引导下同步进给。在芯辊12进给中，坯料进入芯辊12的型槽，在辗轮1与芯辊12之间受到挤压，并由辗轮1带动，通过工件再带动芯辊12、圆度辊26以及中间支承轮13、14、支承辊20、21、28、中间支承辊27也都同步旋转。主缸压力立即升高至某一数值，油缸即带动机械手上升至上位。被钳口51隔在料道内的下一坯料滚到进料位，作好下一循环的准备。这期间主滑块19通过中间支承轮13、14推动芯辊12继续以合适的第2、第3……工进速度向辗轮1进给。工件即在辗轮1与芯辊12共同构成的型槽内并在圆度辊26引导下逐渐成形和直径长大。当工件直径长大到一定尺寸时，外径开始接触测板37，工件尺寸控制器开始工作，杠杆机构摆动使螺杆39随工件长大和中间支承轮13、14的进给向螺杆46位移，螺杆39与46接通时，主缸推动芯辊12以最低工进速度进给，辗扩过程进入对工件精整阶段，直到进一步接通螺杆47时，工件内径达到了预定尺寸，辗扩结束。主缸换向，带动主滑块19快速返回，中间支承轮13、14、支承辊20、21、固定座32、右随动座33、销轴35、测板37、螺杆39等也一同后退。工件由于仍被测板37抵住而停在原位。由于弹簧7的复位作用，小滑块4、5共同带动并引导芯辊12随中间支承轮13、14同步后退，直至右极限位(即上料位)。主缸带动主滑块19快退至中间支承轮13、14脱离芯辊12时暂停。油缸带芯辊12退至芯辊12从工件内孔中抽出，卸料结束。主缸二次带主滑块19快退，工件即在圆度辊26、中间支承辊27、中间支承轮13、14、测板37的引导下准确进入出料道，滚入料箱。随后主滑块19回到后位，下一循环又开始。尺寸控制器两部分的随动机构则自动补偿在循环工作中因系统受力变形引起的作为杠杆支点的销轴(35)相对辗轮(1)的位移误差。

Claims (8)

1、本实用新型涉及一种新型冷辗环机，其具有辗轮(1)、芯辊(12)、圆度辊(26)、主滑块(19)、尺寸控制器等组成的完整工作机构，其技术特征为：

用一对与主轴(2)相联系的小滑块(4、5)作为芯辊(12)部件的安装座，实现辗轮(1)与芯辊(12)的联结，并对芯辊(12)进行引导；

用一对同轴安装的中间支承轮(13、14)与一对平行安装的支承辊(20、21)构成芯辊(12)的负载支承，中间支承轮(13、14)相对支承辊(20、21)为浮动安装；

中间支承辊(27)和支承辊(28)作为圆度辊(26)的负载支承，圆度辊(26)和中间支承辊(27)相对支承辊(28)为浮动安装；

工件尺寸控制器的活动部分为一杠杆机构，其上端带有测杆(38)和开关触点(39)，中部支点(35)设置在右随动座(33)上且与中间支承轮(13、14)同步运动，下部测板(37)与工件接触；

与固定座(32)弹性连接的右随动座(33)下部刚性连接有右随动板(34)，它紧贴在中间支承轮(14)的基准外径上，工件尺寸控制器固定部分的左随动座(44)下部刚性连接有左随动板(45)，它紧贴在辗轮(1)的基准外径上。

2、根据权利要求1所述的冷辗环机，其特征是一对小滑块(4、5)直接安装在主轴座(3)的导轨上。

3、根据权利要求1所述的冷辗环机，其特征是中间支承轮(13、14)浮动的安装在主滑块(19)上，圆度辊(26)和中间支承辊(27)浮动的安装在导向座(24)上。

4、根据权利要求1所述的冷辗环机，其特征是两个结构相同的支承辊(20、21)通过各自的支承轴(22、23)呈上、下布置安装在主滑块(19)上。

5、根据权利要求1所述的冷辗环机，其特征是工件尺寸控制器活动部分通过固定座(32)安装在主滑块(19)上。

6、根据权利要求1所述的冷辗环机，其特征是工件尺寸控制器杠杆比L₁/L₂≥1。

7、根据权利要求1所述的冷辗环机，其特征是螺杆(46)、(47)都安装在左随动座(44)上，并处于同一轴线上。

8、根据权利要求1所述的冷辗环机，其特征是主测架(36)通过作为杆杆支点的销轴(35)和轴承安装在右随动座(33)上，主测架下方安装测板(37)，上方装有横测杆(38)。

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