CN86100832A - 实现理论曲面辊辊形的机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属管棒材基本无切削加工或工艺领域。本发明的机构是在给定曲面矫直辊参数的情况下(R0、r、α、φ或L)，通过变换机构参数的办法，实现理论曲面辊辊形曲线。使用本发明的机构并附之以相应的执行装置，例如：车削、磨削、检测装置，便可实现对理论曲面辊辊形曲线的加工、检测目的。本发明机构与国内外目前存在的曲面辊辊形曲线加工机构相比，具有调整方便、无需烦杂的理论计算，精度高、机构简单等特点，可广泛应用于曲面辊的加工检测，并可提高管棒材的矫直质量和效率。

Description

本发明属于金属管棒材基本无切削加工或工艺领域。国际专利分类号为B21D。

一般矫直金属管棒材通常采用曲面辊，曲面辊的加工通常采用以下四种方法：

1.双园弧法：就是用两段不同曲率半径的园弧近似地代替理论辊形曲线。

2.双曲线法或等距双曲线法：就是用一空间与旋转轴线交角为α的直线，绕其轴线旋转轴线一周而形成的双曲面近似地代替理论辊形曲线。

3.靠模法：就是用理论公式计算出辊径R_X，然后在其轴线上依依对应确定出R_X点，将若干个R_X点用曲线板连结起来制成模板，使用该模板用靠模机床加工曲面辊。

4.数控机床加工法：就是依据理论公式用电子计算机计算出R_X值，采用数控机床加工曲面辊〔参见美国专利3780558号、1973年12月25日〕。

上述前三种方法，由于机构和计算精度的限制，都不能使辊形适应被矫直管棒材的变化，都是用近似的曲线代替理论曲线，致使被矫直管棒材在矫直过程中，与矫直辊接触为点或直线接触，而且接触也不是连续的，这样使被矫直管棒材存在螺旋压痕、划伤、残余应力大等缺陷。同时，双曲线法容易出现中凸现象，双园弧法容易出现中凹现象，严重影响辊形质量。靠模法虽然加工方便，但其加工精度依赖于理论计算值的精度以及选取点的多少，而且每加工一种辊子就要加工相应一种靠模板，生产准备时间长。第四种方法虽然可以在一定精度下加工出质量较高的具有理论接触线的矫直辊，但对设备性能要求较高。

本发明针对已有技术存在的缺点提出了一种实现理论曲面辊辊形的机构，目的在于免去繁杂的理论计算，是用简单变换机构参数的方法，实现对给定矫直辊参数喉径（R₀），管材半径（r），管棒材与辊子交角（α），辊子对管棒材的包角（ψ）或辊身长（L）的情况下，加工出具有理论接触线的曲面矫直辊。

本发明机构的具体内容是，该机构由1、2、3、5、6、7、8、9、10共九种基本构件组成，构件1、2可根据给定辊子参数R₀、r、α、ψ或L调节长度，构件5中心线垂直于构件6中心线，构件6中心线与构件7中心线交叉形成α角，当E点沿构件6中心线运动时，G点始终在构件5的中心线上，同时和构件8一起沿构件7中心线运动，这样，改变DG两点垂直于构件7中心线的距离，则在D点上形成具有理论接触线的曲面辊辊形的平面轨迹。

经过简单地几何推导，D点轨迹方程为：

$\mathrm{Rx=}\sqrt{\mathrm{((R}{}_O\mathrm{+r)}{}^2\mathrm{+y}{}^2\sin {}^2\cos {}^2\alpha }\mathrm{［1-}\frac{r}{\sqrt{{\mathrm{(R}}_o{\mathrm{+r)}}^2{\mathrm{+y}}^2{\sin }^2\alpha }}］$

${\mathrm{X=Y\; ［cos}}^2\mathrm{\alpha +}\frac{{\mathrm{rsin}}^2\alpha }{\sqrt{{\mathrm{(R}}_0{\mathrm{+r)}}^2{\mathrm{+Y}}^2{\sin }^2\alpha }}$

〔参见《重型机械》“斜辊式管棒材矫直机矫直辊辊形曲线的研究”刘天明1980    12期〕

本发明机构中1、2两种构件调节长度l₁、l₂是根据下式确定的：

l₂≥X₁tgα

其中：X₁＝ (tgφ)/(tgα) C₀sα（Ro+r）

或：l₂≥ (L)/2 tgα

$l_1=\sqrt{l{}_2{}^2\mathrm{+(Ro+r)}{}^2}$

在构件3上的D点可根据r的大小在其中心线上滑动，使O′D点距离为r。

本发明机构中由构件1与构件2构成的平面可以是异面。其构件6的中心线可以是直线，可以是具有反弯曲率半径ρ的平面曲线，如若E点沿其平面曲线运动，则D点的轨迹便是具有反弯曲率半径的理论曲面辊辊形曲线。

下面结合附图说明本发明的实施过程。

图1是实现本发明的机构简图，构件1与构件3，与构件2，分别在O点和构件10上铰接，构件2又在构件5上4点处铰接，构件8与构件9铰接，并使铰接点在构件5的沟槽内，当沿构件6推动E点运动时，构件10沿构件7滑动，构件3沿构件8相对滑动，同时又随构件9沿构件7滑动，则D点轨迹就是理论曲面辊辊形的平面轨迹。参照同样的方法，如若沿具有反弯曲率半径平面曲线推动E点运动，则D点轨迹便为具有反弯曲率半径的曲面辊辊形曲线。利用此机构，首先是根据前述内容确定机构的l₁、l₂O′D长，然后在D点处安装相应的执行装置（例如，车削装置，磨削装置，检测装置等），并将机构中的O点对准，被加工或被检测，曲面辊辊身中点便可，完成相应的加工、检测任务。

图2，是本发明机构的异面形式，动作原理与前述过程类同。

图3，是曲面辊与管棒材空间接触情况的简图。

仿此原理，以G点为主动点，推动其G点沿构件7运动，在D点可形成同样的辊形曲线。

本发明同已有技术相比，具有机构简单、调整方便，无须烦杂的理论计算，精度高，对工作母机性能要求不高等特点，尤其是在技术上提出了加工具有反弯曲率半径曲面矫直辊辊形的切实可行的方案，因而有助于提高金属管棒材的矫直质量和效率。

Claims (5)

1、一种实现理论曲面辊辊形的机构，其特征在于，其机构是由1、2、3、5、6、7、8、9、10共九种基本构件组成，其中1、2两构件(l₁、l₂)可调长，构件6中心线与构件7的中心线交叉形成α角，构件5中心线垂直于机构件6中心线。

2、一种如权利要求1所说的机构，其特征在于，在给定R₀、r、α、ψ或L值的情况下，l₁、l₂的长度由下式确定：

l₁≥X₁tg_α

其中：X₁＝ (tgφ)/(tgα) ·C₀sα·（R₀+r）

l² ₁＝l² ₂+（R₀+r）²

或：l₂≥ (L)/2 tgα

l² ₁＝l² ₂+（R₀+r）²

3、一种如权利要求1所说的机构，其特征在于，两个构件2所构成的平面与两个构件1所构成的平面，可以是异面。

4、一种如权利要求3所述的机构，其特征在于，构件6的中心线可以是直线的，亦可以是具有反弯曲率半径为ρ的平面曲线。

5、一种如权利要求1所说的机构，其特征在于，机构上的D点可以沿构件3中心线滑动，O′D点距离为r。

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