CHINA ASS OF INV S (CN)
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| JP2009154191A | 2009-07-16 |
南京知识律师事务所 (CN)
| WO 2012/100374 权 利 要 求 书 PCT/CN2011/000139 1. 浮法均应力金属型材的制造方法， 即金属材料在被加工成型后内部保持均 应力成为一条直线的浮法加工方法， 其特征是， 将两个推力调心滚动轴承 相对安装在可旋转的活动轴承壳体内， 形成浮法模座， 浮动体随同推力调 心滚动轴承的内圈成为一个中心不变的浮动球体， 在工作时根据材料进出 主轴线的不一致性， 该浮动球体能自动调整， 使生产出来的型材的主轴线 始终为一条直线。 2. 浮法均应力金属型材的生产装置， 其特征是， 由轴和在轴上相对安装的两 个推力调心滚动轴承 15组成， 滚动轴承外壳安装在活动轴承壳体 5上， ' 活动轴承壳体 5上安装一个大齿轮 6， 大齿轮 6由安装在电机 2上的小齿 轮 7带动， 形成一个可旋转的内球体， 从而实现球体的灵活转动； 活动轴 承壳体 5上安装两个深沟球轴承 14和深沟球轴承主壳体 3组成一个外壳 体， 外壳体可以与相应的拉拔、 轧制和挤压的主机机座连接； 调节弹簧 17 为 4个， 安装在平衡翼 1的两端， 防止主轴 19空载时偏离中心， 以及在 工作时防止随同轴承转动而转动， 使主轴始终保持中心位置； 在工作时， 由于作用力和反作用力的共同作用， 使该装置所加工的型材轴线与模具型 腔、 腔内缘周长为最小， 即最小截面的端面与产品的中心轴线在任意角度 内始终成为 90度， 所加工出来的产品始终因受均匀应力而成一条直线。 3， 根据权利要求 1和 2， 用本方法与装置可生产出均应力的产品， 其特征 是金相结构在截面上均匀分布。 如轧制钢导轨， 各式拉拔、 轧制和挤压金 属型材。 ' |
本发明涉及基本上无切削的金属机械加工技术 领域。
背景技术
目前钢材等金属材料的轧制、 拉拔和挤压出都是在轧机或拉拔机前端、 中 间或尾端安装若干轧辊或拉拔模座制造而成。 多组轧辊、_单组轧辊或多组拉丝 模、 单个拉拔模座是用紧固件或电悍焊牢或铸件将 轧辊和模座固定在机座上。 模座在工作时由于推力和拉拔力的巨大牵引作 用， 在被拉或被轧制受力的瞬间 造成了生产产品的轴线端面与轧辊拉拔型腔的 中心线端面或模具定径出口的端 面不能一致。 材料在成形时， 由于拉拔的作用力与模座的反作用力及模座型 腔 的端面与加工材料的轴线不能成 90度角而形成为三个点， 使拉拔出来的材料内 部应力不一致。 当拉拔出的产品在脱机后一般都有无法预计或 无法计算的弯曲 外型， 为此必须经矫直， 方可作为材料或工艺上的半成品进入下一程序 。 材料 的成型由三个或者三个以上的力点来完成， 其材料的弯曲和静不定性无法解决， 这些因素造成被加工材料不能成为一条直线， 从而需要另外进行矫直处理； 但 是矫直又会导致材料内部产生新的静不定， 所以材料的内部应力是紊乱的。 为 了解决这些一直不能攻克的难题， 人们用热处理、 机械物理矫直等方法来达到 材料的表相平直状态。 但是这些方法费工费时造成大量的能源消耗。 为提高工 程或机械材料的保险程度， 只能加大材料的用量， 造成了材料的极大浪费， 致 使生产成本增加。 由于材料内应力不均匀， 机械设备、 车辆、 舰船、 航空及枪 炮管等产品在变温、 变速或变负荷等情况下容易发生还原变形， 材料应力不均 等还会造成噪音和共振， 导致材料抗疲劳时间缩短， 使用寿命缩短， 造成大量 的材料、 能源及资源的浪费。
发明内容
本发明要解决的是目前金属材料在轧制、 拉拔或挤压加工成型后， 应力不均 匀， 轴线不能成为一条直线， 需要后续热处理和矫直处理的技术问题。
本发明的设计思想是将原来的材料由三个或三 个以上的力点来形成各种几何 尺寸型材改为两个力点来形成， 即将刚性受力改为柔性受力。 这样， 金属材料 在轧制、 拉拔或挤压加工成型后， 其内部应力均匀， 就不存在弯曲变形， 型材 端面 360度呈均应力状态。
本发明采用的技术方案是： 将两个推力调心滚动轴承相对安装在可旋转的 活动轴承壳体内， 形成浮法体， 浮动体随同推力调心滚动轴承的内圈成为一个 中心不变的浮动球体， 在工作时根据材料进出主轴线的不一致性， 该浮动球体 能自动调整， 使生产出来的型材的主轴线始终为一条直线。
根据上述方案设计出浮法均应力金属型材的生 产装置， 见图 1， 由轴和在轴 上相对安装的两个推力调心滚动轴承 15组成， 滚动轴承外壳安装在活动轴承壳 体 5上， 活动轴承壳体 5上安装一个大齿轮 6， 大齿轮 6由安装在电动机 2上的 小齿轮 7 带动， 形成一个可旋转的内球体， 从而实现球体的灵活转动； 活动轴 承壳体 5上安装两个深沟球轴承 14和深沟球轴承主壳体 3组成一个外壳体， 外 壳体可以与相应的拉拔、 轧制和挤压的主机机座连接； 调节弹簧 17为 4个， 安 装在平衡翼 1的两端， 防止主轴 19空载时偏离中心， 以及在工作时防止随同轴 承转动而转动， 使主轴始终保持中心位置； 在工作时， 由于作用力和反作用力 的共同作用， 使该装置所加工的型材轴线与模具型腔轴线一 致， 腔内缘周长为 最小， 即最小截面的端面与产品的中心轴线在任意角 度内始终成为 90度， 所加 工出来的产品始终因受均匀应力而成一条直线 。 本发明的有益效果是： 1， 生产出的型材端面 360度呈均应力状态， 无需矫 直， 而且比矫直机矫直的型材更直。 2， 经过矫直机矫直的型材存在严重的静不 定现象， 其内部应力非常不均匀， 给机械工程、 舰船、 航天及兵器等的制造造 成不利的影响。 随着本发明的实施， 这些将成为过去式。 3， 材料应力不均， 工 作时产生噪音和共振的缺点也被本发明克服。 4， 目前生产的型材都为非均应力 状态， 工程技术人员在不了解材料内部应力状态的情 况下， 为了安全起见， 往 往增加安全系数 30-100 %， 造成了材料的极大浪费。 本发明的实施可大大节省 材料。
附图说明
图 1浮法均应力金属型材生产装置图
1 -平衡翼 2-电动机 3-深沟球轴承主壳体 4-衬套 5-活动轴承壳体 6-大齿轮 7-小齿轮 8-小齿轮轴承盖 9-电动机小齿轮深沟轴承 10-固定轴承副壳体 11- 喇叭口密封圈 12-轴承盖 13-进口柔性密封圈 14-深沟球轴承 15-推力调心滚 子轴承 16-止推轴承 17-平衡弹簧 18-出口柔性密封圈 19-主轴 20-拉拔模具
21-浮动模具盒。
图 2拉拔型材装置总成， 电动机后置式
图 3拉拔型材装置总成， 电动机前置式
图 4平衡翼，
图 5深沟球轴承主壳体
图 6衬套
图 Ί活动轴承壳体
图 8大齿轮
图 9固定轴承副壳体 图 9固定轴承副壳体
图 10喇叭口密封圈
图 1 1轴承盖
图 12主轴
图 13拉拔模具
图 14浮动模具盒
图 15热轧轨道钢的浮动轧辊机总成 a-主视图 b-俯视图
图 16热轧 H型钢的浮动轧辊机总成 a-主视图 b-俯视图
图 17热轧圆钢和无缝钢管的浮动轧辊机总成 a-主视图 b-俯视图
图 18热轧方钢或其它截面型材的浮动轧辊机总成 a-主视图 b-俯视图 图 19挤出钢材和有色材料的型材示意图 a-主视图 b-俯视图
对照图 1， 本发明的工作原理和运行如下， 电动机 2主轴上的小齿轮 7带动 大齿轮 6旋转， 大齿轮 6带动滚动轴承壳体 5旋转， 滚动轴承壳体 5轴向压紧 止推轴承 16端面， 使深沟球轴承 14内圈和推力调心滚子轴承 15的外圈及止推 轴承 16的端面随着滚动轴承壳体 5—起转动， 利用两个推力调心滚子轴承 15 相对安装， 轴承外壳转动， 由两个推力调心滚子轴承 15滚珠的外弧组成的一个 多个滚珠接触的球体， 这个球体理论上能进行 360度任意角度旋转。 两个相同 型号的推力调心滚子轴承 15相对安装， 它们的调心中心点在同一个中心点上叠 加， 实现球形运动， 获得浮动的中心轴， 从而保证了拉伸模具、 挤出模具、 轧 辊型腔的中轴线能与产品任意长轴线始终保持 在一条直线上， 在卸去作用力和 反作用力后也能使材料保持笔直的外观形态， 从而不必另外经过矫直机矫直， 且材料 360度的端面呈均应力状态。 具体实施方式
实施例一 钢材轧制
热轧轨道钢的浮动轧辊机总成为图 〗5， 热轧 H型钢的浮动轧辊机总成为图 16， 热轧圆钢、 圆铜棒材、 圆铝棒材、 无缝钢管、 圆铜管、 圆铝管等其它材质 的圆形材料的浮动轧辊机总成为图 17， 热轧方钢、 方铜、 方铝等其它有色型材 的浮动轧辊机总成为图 18。 轧制时坯料由喇叭口进入轧辊型腔， 由于轧辊型腔 是安装在浮动球的一端， 球体的外壳在进行径向的旋转， 所以球一端的轧辊型 腔也为浮动的状态， 因此轧制出来的型钢即为呈一条直线的均应力 钢材。
实施例二 有色金属挤压
有色金属挤压示意图为图 19， 挤出型材时， 材料由料口进入挤压型腔后， 由 于挤压活塞的压力使型腔内的材料通过浮动的 挤压模座挤出所需要的几何截面 的各种型材， 且都为呈一条直线的均应力材料。
实施例三 金属拉拔
图 1、 图 2、 图 3为拉制钢材、 铜材、 铝材、 钛合金等有色金属材料示意图。 图 2为电动机后置式， 图 3为电动机前置式。 拉制时坯料由喇叭口进入穿过拉 拔模由拉拔夹钳夹住， 启动模座上的电动机， 拉拔机再开始工作， 由于模具浮 动， 被拉拔材料不发生弯曲， 出来的材料即为呈一条直线的均应力材料。