[其他]三辊楔横轧轴件的方法及专用装置

说明书

本发明提供了一种自动进、出料的三辊楔横轧轴件的方法及专用装置。其特征在于通过在进料辊和出料辊上分别开有进、出料槽，实现了进、出料的自动化；该装置的三个轧辊轴线平行，进料辊和侧辊在上，出料辊在下。轧辊上的变形楔对应轧件的小直径部位采用咬合结构，在轧辊转动一周中，完成进料、轧制、出料全过程，可一次轧制成型各种变断面阶梯轴。本发明还提供了轧制铁路车辆Ｒ系列车轴的方法和专用装置。

本发明属于少无切削金属加工方法及其专用装置，即提供一种生产变断面阶梯轴件，特别是铁路车辆R系列车轴的方法及其专用装置。

工业上某些变断面轴对称的阶梯轴，如铁路车辆车轴、汽车轴、电机轴等，目前多采用精锻机锻造成型。这种生产工艺不仅易使产品表面出现残留的螺旋痕，原材料消耗也大，成本高，而且精锻机本身结构复杂，造价更高。日本专利特公昭52-32737，52-32854和52-34020曾报道过丰田中央技术研究所粟野泰吉等人发明的三辊楔横轧装置及方法，该装置通过带楔的轧辊使坯料从中间部位开始变形，开创了制造这类圆断面轴对称变断面产品更合理的加工成型工艺。但是使用该轧机进行轧制时，需要停机从端头进料和出料，不能进行连续性生产，并且由于几何条件，使辊径受限制，造成辊面不够用。美国专利US3869895报道了捷克Jiri Holub发明的三辊楔横轧成型实心回转件的装置，提出了咬合楔的构思，增大轧辊直径，但只限于楔展段的一般咬合，未涉及精整段的咬合，并且也未见有应用的实例。显然，三辊楔横轧轴件作为生产阶梯轴的少无切削金属加工工艺，目前尚处于基础研究和小型工艺研究阶段。

本发明提供了一种自动进出料的三辊楔横轧轴件的方法及其专用装置。一方面，通过在进料辊和出料辊上分别开设的进、出料槽，实现了进出料的自动化，可连续生产;另一方面，对应轧件的小直径部位在轧辊的变形楔中采用了咬合结构，通过对稳定转动条件、楔展变形条件和咬合条件的综合分析，给出合理的成形角和楔展角，使该装置适合于轧制各种变断面阶梯轴。

本发明的目的是这样实现的：在轧辊转动过程中，进料台架上的坯料靠自重掉入进料辊上的进料槽中，随着轧辊的转动，将坯料带入变形区中;轧件在其中边定位转动边用变形楔轧制成变断面阶梯型，对应轧件小直径部位采用咬合楔，轧制成品热态轴件靠自重掉入出料辊上的出料槽中，并随着轧辊的转动带出变形区，完成了整个轧制过程。轧辊每转动一周（轧件在变形区内相应要转动若干周），就轧出一根轴件，可以连续轧制。

为实现上述自动轧制，专用装置的三个轧辊（进料辊〔12〕出料辊〔13〕和侧辊〔11〕成倒三角形布置，其轴线互相平行，与轧件轴线相互成120°，进料辊〔12〕和侧辊〔11〕在上，出料辊〔13〕在下（图1）、（图2）。进料辊上开设有进料槽〔22〕，出料辊上开设有出料槽〔23〕，这样可以完全消除进料时的导向装置，使轧制工艺简化。轧辊辊面展开来看，沿轧辊圆周方向可将整个辊面分为进出料段（Ⅰ）和变形段（Ⅱ）两个区（图3）。在变形段中对应轧件小直径部位采用咬合结构变形楔，根据轧件的形状和尺寸的不可，变形楔的数量和形状相应的会有所改变。进料槽〔22〕的位置在进出料段（Ⅰ）位于变形楔尖前方沿轧辊轴线方向，槽长略大于轧件坯料长度的热态尺寸，直径与坯料热态尺寸相适应，使坯料从进料台架上靠自重能够落入进料槽〔22〕中，并可随着进料辊〔12〕的转动而进入变形区内。出料槽〔23〕的位置在进出料段（Ⅰ）位于变形楔精整段的尾部，沿轧辊轴线方向，槽长略大于成品轧件长度的热态尺寸，直径同成品轧件最大直径的热态尺寸相适应，从而保证成品轴件靠自重能落入出料槽〔23〕并随出料辊〔13〕转动而被带出变形区。

侧辊〔11〕上不开槽。

与已有技术相比，本发明的优点是：使用该专用装置-三辊楔横轧机轧制轴件，特别是铁路车辆R系列车轴，实现了进、出料的自动化，可使生产效率得到大幅度的提高。仅以轧制铁路车辆R系列车轴为例，轧辊每转动一周即能轧出一根车轴，纯轧时间约为20～22秒钟（用精锻机锻打一根车轴至少需要两分钟）。产品轴向阶梯过渡角可为任意值，加工后的轧件尺寸和形状确确。后续工序的加工余量少，产品质量高，符合世界上主要国家所制订的车轴技术标准。

图1是该装置三个轧辊的布置图。

图2是轧辊的立体图。

图3是轧制铁路车辆R系列车辆侧辊辊面展开图。