[发明专利]锥面螺旋轧机

说明书

本项发明属于锥面体特种型材轧制用新型轧机。

在工业生产和日常生活中，具有较大长度的锥面体特种型材可被用作照明灯柱、旗杆、电视天线杆以及交通信号杆等，其横断面有多种形状，如横断面为圆环、椭圆环、三角环、多边环和与此相应的实心断面，若用于等强度设计或代替某些柱面能节省大量金属。因此，锥面体特种型材应用前景十分广阔。

目前，用于城市照明金属灯柱采用剪切梯形板、模具成形和直缝焊接技术分段生产锥面，然后将各段焊接成具有一定长度的产品。这种工艺过程复杂，设备投资大，生产成本高，并且不能生产实心体锥面型材。采用楔横轧或斜轧技术虽然能生产锥面体，如轴承锥柱等，但由于受机架宽度和工具制造上的限制而不能生产长度较大的锥面体。因此，寻求较小的设备投资，来生产各类长锥面体特种型材已受到国内外科技界的普遍关注。

本发明目的是研制一种新型锥面螺旋轧机，将给定的管棒料轧制成横断面具有一定几何形状的锥面体，解决长锥面体工业生产问题；实现管棒材深加工，实现节能、节材要求。因此，能产生巨大的经济效益和社会效益。

本发明采用变断面螺旋轧制法，以焊管、无缝管或实心棒料为原料，在螺旋轧机上直接轧制锥面体工业成形产品。该轧机从原理和结构上不同于楔横轧机，也不同于各类斜轧机。它在两个旋向相反的工作辊上开设螺旋孔型，孔型形状随轧辊转动而线性变化，孔型中心螺线的螺距不变，轧后锥面体长度取决于锥面螺旋孔型长度。因此，可生产出长度很大的锥面体。

锥面螺旋轧机是由上下工作辊(4，5)、轴承、轴承座、轧辊轴向调节系统(2)、轧辊相位调节系统、万向接轴、预应力机架(1，3)、传动系统和电机等零部件构成(图1和图2)。其要点在于：在两个工作辊上，一个(5)开左旋螺旋孔型，另一个(4)开右旋螺旋孔型(当生产三棱锥、横截面为半圆、半椭圆实空心锥体时，可只在一个轧辊开设螺旋孔型，另一轧辊为柱面，如图4g，h)，孔型中心螺线位于两轧辊名义辊面上且具有相同的螺距，孔型螺旋曲面的螺线束为变化螺距；两轧辊轴截面孔型最大开口度与轧辊转动角度呈线性变化，其孔型侧边螺线为变螺距，孔型中心螺线螺距相等；在沿两轧辊轴线的剖面上，圆锥面轧辊孔型是由两轧辊组合后在该面上形成一组半径连续变化的圆(图2)，六棱锥体为边长连续变化的正六边形(图3)等。锥面体轧辊孔型配置如图4，工件经过径向和周向变形后，能产生较大的延伸并沿轧辊轴向横移。

孔型中心螺线方程为：

    X＝D_o/2*cosθ

    Y＝D_o/2*sinθ

    Z＝D_o/2*tgα*θ式中D_o为轧辊名义直径；α为螺旋升角；

螺距为：

    b＝3.14*D_o*tgα

孔型中心螺线长度为：

    S＝D_o/2/cosα*θ_o