[发明专利]可减小异形环件环轧表面速度差的分体式芯辊结构

说明书

本发明公开了可减小异形环件环轧表面速度差的分体式芯辊结构，包括芯轴和环形芯辊片，芯轴是从上到下直径逐级增大、表面光滑的台阶轴结构，根据制件尺寸大小，芯轴上每一级台阶的高度比对应环形芯辊片的轴向长度大0.2～0.5mm，避免压死现象；环形芯辊片至少分为两段，分段时按芯辊直径大小，将存在直径差较大的区域分开；通过滑动配合方式将环形芯辊片逐级装配到芯轴上，以保证每段环形芯辊片可以自由转动，用紧固螺母和垫片从一端台阶处固定。本发明结构简单，用不同形状的环形芯辊片构成分体式芯辊，在环件轧制生产中，可降低模具制备成本、提高生产力、减小环件环轧时的表面材料流动速度差，使环件轧制时表面材料均匀流动，减少表面缺陷的产生。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形领域，具体涉及一种可减小异形环件环轧表面速度差的分体式芯辊结构。

背景技术

环轧(或“辗环”)工艺是一种利用环轧机使金属环形零件产生局部、连续塑性变形，实现环件的直径扩大、壁厚减小以及截面轮廓成型的特种成形工艺。相比整体模锻成形工艺，环轧具有所需设备吨位低、节省材料、生产成本低等优势，在环形零件的生产中应用极其广泛。

环轧机是实现环轧成形的核心设备，其工作部件主要包括驱动辊、芯辊、锥辊和导辊。成形过程中，驱动辊在环件的外侧，芯辊在环件内侧靠近驱动辊的位置，轧制时芯辊与驱动辊一起构成径向轧辊对，通过驱动辊的转动和芯辊的径向进给，将咬入上述径向轧辊对之间的金属环坯进行压制并成形。导辊和锥辊主要起到规整坯料形状以及轴向压制的作用。

矩形截面环件是最简单、最常见的环件形状。随着技术的发展，各种异形截面的环件应用越来越多。在环轧过程中，环坯在驱动辊带动下，各个部分均按照近似相等的角速度旋转。对于形状规则的矩形截面环件来讲，环件内侧圆柱面上各点都有相同的切向线速度，不同位置的切向线速度能够与芯辊表面的切向线速度相匹配。但对于异形截面环件而言，由于环件内侧不同位置的径向尺寸不同，在相同旋转角速度下其切向线速度必然不一致；对于芯辊而言，由于传统的芯辊通常设计为整体，因此其不同位置旋转的角速度相同，而且由于芯辊表面不同位置的径向尺寸不同，其线速度也存在差异。这种情况下，环件内表面与芯辊接触面的线速度始终存在不匹配的现象。实际生产中，这种不匹配通常靠环件内侧与芯辊接触面之间的少量“打滑”、以及环坯的异常变形来修正，但如果速度差超过一定幅度，环坯就会受到较大的不均匀附加作用力，可能导致表面裂纹、环体畸变等成形缺陷。因此，有必要减小环轧过程中环坯内表面与芯辊表面的切向速度差。

现有技术中，除了常规的整体芯辊以外，也有通过多片不同形状尺寸的辊片组合构成异形芯辊的设计方案，紧固螺母从一端将辊片紧固在中间芯轴的轴肩上，可以降低芯辊的制造成本。但由于所有辊片与中间芯轴上通过键连接，紧固螺母将所有辊片压在一起形成整体，因此实际上和普通的整体式芯辊一样，芯辊各个部分(辊片)以相同角速度进行同步旋转，同样存在上述接触面切向速度不匹配的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种可减小异形环件环轧表面速度差的分体式芯辊结构。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，可减小异形环件环轧表面速度差的分体式芯辊结构，包括芯轴、紧固螺母和分体式芯辊套环。

所述芯轴为竖直设置的台阶轴，从上至下，芯轴的直径逐级增大。所述芯轴上装配有分体式芯辊套环，分体式芯辊套环包括N个环形芯辊片，N为大于等于2的正整数。

所述环形芯辊片的分段原则，是按芯辊外轮廓直径的大小，将直径相差较大的区域分开。

N个所述环形芯辊片分别安装到芯轴对应的台阶上，每个环形芯辊片与芯轴之间均滑动配合。

所述芯轴的上端旋入紧固螺母，紧固螺母对最上端的环形芯辊片轴向固定。

工作时，驱动辊带动环坯转动，N个所述环形芯辊片在环坯内表面摩擦力的带动下以各自的角速度自由转动，从而自动匹配环坯内表面的线速度。