專利名稱：工件成型方法以及輥軋機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工件成型的方法和適用于實(shí)施本發(fā)明的方法的輥軋機(jī)。
背景技術(shù)：
為了把工件從起始的形狀成型為所希望的中間形狀(半成品、預(yù)型)或者成品(制成產(chǎn)品、完成型狀)與其它方法并列地還公知有輥軋法，所述的輥軋方法屬于壓制成型的方法。在輥軋時(shí)把工件(輥壓制品)安排在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的軋輥之間，并且通過用旋轉(zhuǎn)的軋輥施加成型壓力改變其形狀。在型材輥軋方法中把模具型件安排在軋輥的圓周上，所述的軋輥使之可以在工件中產(chǎn)生相應(yīng)的剖面。在平坦輥軋時(shí)軋輥的圓柱形或者圓錐形的外表面直接作用在工件上。
對(duì)于模具或者軋輥?zhàn)鳛橐环矫婧凸ぜ鳛榱硪环矫娴南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)方面把輥軋方法區(qū)分為縱軋、橫軋和斜軋?？v軋中把工件垂直于軋輥的旋轉(zhuǎn)軸以平移運(yùn)動(dòng)并且無軋輥間的中間空間(輥隙)轉(zhuǎn)動(dòng)地運(yùn)動(dòng)。在橫軋中工件不相對(duì)軋輥或者其旋轉(zhuǎn)軸平移地運(yùn)動(dòng)，而是只繞其本身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的其本身的軸線一般地是主支承軸，尤其是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的工件的對(duì)稱軸。通過在縱軋和橫軋時(shí)結(jié)合這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就稱為斜軋。在此軋輥一般地相互斜向并且對(duì)工件斜向，平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所述的工件。
其中帶有安排在外周上的楔形型材模具的兩個(gè)軋輥繞相互平行的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的型材橫軋機(jī)有時(shí)也稱為楔橫軋輥。在此楔形模具具有楔形或者在截面上三角形的幾何形狀并且可能沿其徑向測(cè)度的圓周沿一個(gè)方向增加地走行和/或斜向軋輥的旋轉(zhuǎn)軸走行。
所述的楔橫軋輥或者說型材斜軸使之能夠達(dá)到較高精確度或者說尺度準(zhǔn)確性進(jìn)行多種多樣的工件成型。由于楔形的模具作用在工件上的壓力，在輥軋運(yùn)行過程中由于工件中的蠕變而改變工件中的材料分布。楔形的模具可以在旋轉(zhuǎn)的工件產(chǎn)生圓周的槽溝和其它的縮窄。通過在沿圓周方向的軸向給進(jìn)或者相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸斜向安排模具楔可以例如產(chǎn)生對(duì)旋轉(zhuǎn)軸軸向地改變的結(jié)構(gòu)并且在工作中產(chǎn)生縮窄。通過在繞旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)增加或者減少模具楔的外徑，可以結(jié)合斜向的安排軸產(chǎn)生軸向走行的傾斜和兩個(gè)縮窄之間的連續(xù)的過渡。模具的楔形使之能夠通過楔外棱或者楔外面制造細(xì)致的結(jié)構(gòu)。特別適當(dāng)?shù)厥切M軋輥用于制造縱向延伸的、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，帶有諸如凸臺(tái)或筋條之類的缺口或者隆起的工件。
成型壓力以及成型溫度取決于構(gòu)成工件的材料以及對(duì)成型后的尺寸精確度和表面質(zhì)量的要求。特別是在鐵材料或者鋼材料的情況下一般地在較高的溫度用軋輥成型，以達(dá)到成型所要求的可成型性或者材料的蠕動(dòng)性。這尤其是在鍛造時(shí)發(fā)生，在所謂的冷成型時(shí)溫度可以在室溫范圍內(nèi)，在半熱成型時(shí)溫度在550℃和750℃之間而在所謂的熱成型時(shí)溫度在900℃以上。成型溫度或者說鍛造溫度一般地設(shè)在工件中還正在恢復(fù)結(jié)晶或者再結(jié)晶而且還可同時(shí)避免不希望的相變的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
公知一些楔橫軋輥機(jī)(或者型材橫輥機(jī))，其中在輥軋過程的開始時(shí)借助于包含兩個(gè)定位支座的定位裝置(所謂螺旋導(dǎo)桿)，把工件定位在兩個(gè)軋輥之間的起始位置，所述的兩個(gè)軋輥一般地對(duì)應(yīng)于輥隙的幾何中間或者說輥隙的中間。這時(shí)抽回定位裝置的定位支座，使得工件在軋輥之間自由旋轉(zhuǎn)，并且在模具之間捏合成所希望的形狀。在這種輥軋過程或捏和過程以及相應(yīng)地工件制成以后經(jīng)旋轉(zhuǎn)的輥軋模具中的空隙抓住和取出工件。
從DE1477088C公知一種楔橫軋輥機(jī)用于橫向輥軋旋轉(zhuǎn)體或者平坦的工件，具有兩個(gè)沿相同的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的工作軋輥，在其輥軋面上可更換地安排楔形模具。所述的楔形模具各自具有楔形或者三角形走行的、從輥罩向外直到與要制造的工件匹配的空心端位隆起的、能夠通過壓花或者以其它的方式起毛的還原的并且在相同的間隔向輥罩走行的、楔形的、光滑的有精整作用的成型面。所述的楔形模具構(gòu)成為應(yīng)變部分并且只在所屬的軋輥表面的部分范圍上走行。兩個(gè)工作軋輥的相向的表面和模具在工件上相對(duì)運(yùn)行地運(yùn)動(dòng)或者相互反向地運(yùn)動(dòng)。
EP 1256 339A1公開了一種橫軋輥機(jī)，帶有由相應(yīng)的兩個(gè)沿相同的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥平行驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)模型，半殼形構(gòu)成的模具在其圓周表面上帶有徑向凸起的模具楔，其中工件的成型只要求繞軋輥對(duì)之一的半圓周的旋轉(zhuǎn)、所有四個(gè)軋輥只由一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)經(jīng)過相應(yīng)的一個(gè)插入在其中間的傳動(dòng)單元和傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)。
從DE 195 26 071公知一種輥軋工件中的輪廓的裝置，尤其是螺紋、花紋、齒輥輪廓或類似物的橫輥、縱輥和斜輥，具有兩個(gè)成型軋輥，所述兩個(gè)成型軋輥繞相互平行的旋轉(zhuǎn)軸以相同的旋轉(zhuǎn)方向被轉(zhuǎn)動(dòng)并且各由一個(gè)所屬的驅(qū)動(dòng)裝置用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其中對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置安排一個(gè)制動(dòng)裝置。
DE21 31 300B公開了一種橫軋輥機(jī)，帶有兩個(gè)軸線平行地水平上相互重疊放置的型材軋輥用于形成和堆棧出于軋輥間隙的工件。
以上橫軋輥機(jī)的軋輥在對(duì)工件進(jìn)行軋輥的過程中，軋輥的轉(zhuǎn)速是保持恒定的，這樣非常不利于工件的安裝和卸下，而當(dāng)工件安裝到位之后，不變的軋輥轉(zhuǎn)速又不利于生產(chǎn)率的提高。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新穎的軋輥機(jī)，其不僅可以便于工件的安裝和卸下，還可極大地提高生產(chǎn)率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的提供了一種輥軋機(jī)，該輥軋機(jī)包括a)至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)的、裝備有模具的軋輥，用于成形設(shè)置在該軋輥問的工件，b)至少一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)所述軋輥的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包含至少一個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)，具體地說是力矩電動(dòng)機(jī)。其中至少一個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)優(yōu)選地有大約介于5,000Nm與80,000Nm之間的或者介于35,000Nm與60,000Nm之間的額定轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
由于該永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以控制，從而在工件的加工過程中可根據(jù)至少一個(gè)軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)位置控制至少一個(gè)軋輥的轉(zhuǎn)速，使得軋輥的轉(zhuǎn)速在不同的工序階段和/或在一個(gè)工序階段內(nèi)是變化的。由此可以較低的軋輥轉(zhuǎn)速安裝和卸下工件，而以較高的軋輥轉(zhuǎn)速對(duì)工件進(jìn)行軋制，從而提高生產(chǎn)率。
優(yōu)選地，每個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)在最大3°、2.2°、1°或者0.5度的旋轉(zhuǎn)角度之內(nèi)加速或者減速到用于驅(qū)動(dòng)軋輥的標(biāo)稱轉(zhuǎn)速。
優(yōu)選地，每個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)具有大約20轉(zhuǎn)/分和800轉(zhuǎn)/分之間的額定轉(zhuǎn)數(shù)，或者大約30轉(zhuǎn)/分至500轉(zhuǎn)/分之間的額定轉(zhuǎn)數(shù)。
優(yōu)選地，該至少兩個(gè)軋輥具有一個(gè)共用的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置除至少一個(gè)的永磁電動(dòng)機(jī)之外，還包含至少一個(gè)傳動(dòng)裝置，用于把永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩或者說旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到至少兩個(gè)軋輥上；其中所述傳動(dòng)裝置包含至少一個(gè)與永磁電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸耦連的中心傳動(dòng)齒輪以及兩個(gè)軋輥齒輪，所述軋輥齒輪與所述傳動(dòng)齒輪嚙合或者可嚙合并且與相應(yīng)的一個(gè)軋輥耦連；和/或傳動(dòng)裝置從驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)至每個(gè)軋輥的傳動(dòng)比是相同的，或者在1∶1和1∶1.5的范圍之間。
優(yōu)選地，該輥軋機(jī)可以調(diào)節(jié)或者說校正軋輥齒輪與驅(qū)動(dòng)齒輪的齒緣間隙或者說嚙合，優(yōu)選地設(shè)有用于移動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪，優(yōu)選地與永磁體電動(dòng)機(jī)一起相對(duì)于軋輥齒輪移動(dòng)的裝置，具體地說設(shè)有至少一個(gè)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置。
優(yōu)選地，上述輥軋機(jī)帶有用于調(diào)節(jié)兩個(gè)軋輥的彼此相對(duì)角位置的裝置，所述的裝置優(yōu)選地包含一個(gè)耦連至該軋輥的蝸輪。
優(yōu)選地，對(duì)每個(gè)軋輥至少配備有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置用于獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)該軋輥。
優(yōu)選地，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置具有一個(gè)逆變器，用于為電動(dòng)機(jī)供電。
優(yōu)選地，該軋輥機(jī)還包含有至少一個(gè)定位裝置用于檢測(cè)或者確定至少一個(gè)軋輥的旋轉(zhuǎn)位置。
優(yōu)選地，所述的輥軋機(jī)構(gòu)形成為型材橫輥機(jī)或者橫楔輥軋機(jī)，和/或其中所述軋輥在截面上具有楔形或者三角形的型材模具，所述型材模具的徑向尺寸沿周向的一個(gè)方向上增大，和/或該模具沿與相關(guān)軋輥的旋轉(zhuǎn)軸傾斜地延伸。


下面參照附圖借助于實(shí)施例進(jìn)一步地說明本發(fā)明，其中圖1帶有兩個(gè)軋輥和一個(gè)共用的驅(qū)動(dòng)裝置的輥軋機(jī)的部分剖面圖；圖2圖1所示的輥軋機(jī)于部分剖視的俯視圖；圖3圖1和圖2所示的輥軋機(jī)的側(cè)視圖；圖4輥軋機(jī)的兩個(gè)工作軋輥在加入工件前的橫剖視圖；圖5輥軋機(jī)的兩個(gè)工作軋輥在加入工件時(shí)；圖6工作軋輥的橫剖面圖，帶有兩個(gè)受加工的工件；圖7在取出工件時(shí)兩個(gè)工作軋輥；和圖8圖表表示的工作軋輥與旋轉(zhuǎn)角的可能的函數(shù)關(guān)系；圖9圖表表示的工作軋輥與旋轉(zhuǎn)角的另一個(gè)可能的函數(shù)關(guān)系；圖10帶有兩個(gè)軋輥和軋輥的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的裝置的輥軋機(jī)的一個(gè)實(shí)施形式的部分剖面圖；和圖11根據(jù)圖10所示的輥軋機(jī)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
互相相應(yīng)的部分和量在圖1至11中用相同的標(biāo)號(hào)示出。
圖1至3中示出一個(gè)構(gòu)成為橫楔輥或者橫楔輥軋機(jī)的輥軋機(jī)1，包含一個(gè)第一工作軋輥2和一個(gè)第二工作軋輥3，所述的第一工作軋輥可繞旋轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的第二工作軋輥可繞旋轉(zhuǎn)軸B轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)工作軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方向用圖示的箭頭示出，并且是相同的。旋轉(zhuǎn)軸A和B大體上相互平行地安排，在圖1至3的示例中沿重力方向上看是上下重疊的，從而工作軋輥2和3也相互重疊地安排。所述的工作軋輥具有一個(gè)實(shí)質(zhì)上圓柱形的外表面。兩個(gè)工作軋輥2和3的圓柱形外表面之間的距離用W標(biāo)出。
在工作軋輥2和3的外表面或者罩表面上相應(yīng)地固定尤其是張緊截面呈楔形的模具20和21或30和31。在圖示的實(shí)施例中，第一工作軋輥2的模具20和21以及第二工作軋輥3的模具30和31相應(yīng)較傾斜并且對(duì)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸A和B成一個(gè)角度地安排，其中第一工作軋輥2的模具20和21關(guān)于兩個(gè)軋輥之間平行于旋轉(zhuǎn)軸走行的、確定幾何中間的中軸軸向地安排在實(shí)質(zhì)上相同的位置上。模具20和21以及30和31沿圓周方向看去其模截面加大，其中模具20和21處的截面增加是沿相同的旋轉(zhuǎn)方向或者取向的，并且第二工作軋輥3的模具30和31中第二工作軋輥是對(duì)置的或者對(duì)第一工作軋輥2的模具20和21是反方向的。
每個(gè)工作軋輥2和3可拆卸地固定在由兩個(gè)部分組成的固定裝置中并且可以以其松開的狀態(tài)從所述固定裝置中取出以更換模具20和21及30和31或者更換帶有模具20和21及30和31的整個(gè)工作軋輥2和3。工作軋輥2所用的固定裝置用12標(biāo)示出并且工作軋輥3的固定裝置用13標(biāo)示出。在圖1和2的左邊安排的固定裝置12的第一部分12A包含圓錐形的承受部分14，用于容納軸向?qū)πD(zhuǎn)軸A向外從工作軋輥2伸出的截圓錐形的凸肩24(軸端)。第二部分12B相應(yīng)地包含圓錐形地離工作軋輥2而去漸細(xì)的并且沿旋轉(zhuǎn)軸A向走行的工作軋輥2的肩臺(tái)25。在得到的楔作用和卡緊作用下把工作軋輥2牢靠地張緊在固定裝置12的承受部分14和15中，其中用彈簧16或者其它的造成軸向力的零件對(duì)承受部分15產(chǎn)生沿旋轉(zhuǎn)軸A方向的軸向壓力向著工作軋輥來固定工作軋輥2。
承受部分14向旋轉(zhuǎn)軸A延伸成為空心的軸并且在其背離工作軋輥2的末端區(qū)域中有一個(gè)齒輪18，所述的齒輪18與相應(yīng)配屬于第二工作軋輥3的齒輪19一樣，與一個(gè)控制齒輪(小齒輪、驅(qū)動(dòng)齒輪)嚙合。通過固定裝置12起驅(qū)動(dòng)第一工作軋輥2作用的齒輪18在此從上方嚙合進(jìn)控制齒輪5和齒輪19，所述齒輪19通過固定裝置12與第二工作軋輥3嚙合，從下方嚙合進(jìn)控制齒輪5。
這樣控制齒輪5經(jīng)驅(qū)動(dòng)軸45與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4耦合?？刂讫X輪5、驅(qū)動(dòng)軸45和圖中未示的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)子在此可繞共同的旋轉(zhuǎn)軸45轉(zhuǎn)動(dòng)。由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4、驅(qū)動(dòng)軸45和控制齒輪5構(gòu)成的齒輪(軋輥齒輪)18和19的驅(qū)動(dòng)裝置，并且與齒輪18和19同步旋轉(zhuǎn)的工作軋輥2和3是直接傳動(dòng)的。
驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4做的機(jī)械功率相應(yīng)于轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與角速度或者說角頻率ω的乘積，其中角頻率ω等于2π乘以轉(zhuǎn)數(shù)n的積。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)優(yōu)選地是力矩馬達(dá)并且在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)有較小的轉(zhuǎn)數(shù)n時(shí)也有較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩以為驅(qū)動(dòng)軋輥2和3產(chǎn)生所要求的驅(qū)動(dòng)功率。
控制齒輪5對(duì)齒輪18和19的傳動(dòng)比可以在1左右的范圍選擇，尤其是在約1∶1至約1∶2之間。在傳動(dòng)比為2時(shí)驅(qū)動(dòng)軋輥2和3是控制齒輪5和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4的轉(zhuǎn)速之一半，而1∶1的傳動(dòng)比時(shí)則轉(zhuǎn)速相同。驅(qū)動(dòng)軋輥2和3的典型轉(zhuǎn)數(shù)在約每分種10轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)/分鐘)和約40轉(zhuǎn)/分鐘之間，典型地為15轉(zhuǎn)/分鐘。
用這樣的低轉(zhuǎn)數(shù)或者說低轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)就可以實(shí)現(xiàn)非常動(dòng)態(tài)的匹配或者控制或者調(diào)節(jié)工作軋輥2和3的轉(zhuǎn)數(shù)。
驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式是永磁電動(dòng)機(jī)，其中，一般地是在轉(zhuǎn)子上安排永磁體(永磁鐵)，所述的永磁體在通過電磁或者說線包產(chǎn)生的定子感生磁場(chǎng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通量，其中由于永磁體的磁通量的變換作用和感生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)是電感原理或者電動(dòng)力學(xué)原理。一般地力矩電動(dòng)機(jī)的是同步電動(dòng)機(jī)，就是說轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)的磁通量同步地旋轉(zhuǎn)。定子的電感線包一般與旋轉(zhuǎn)磁通量的相位相關(guān)聯(lián)并且相互錯(cuò)開120°。優(yōu)選地使用盡可能高能量產(chǎn)生的永磁體，例如稀土鉆磁體。對(duì)此定子一般地具有一個(gè)帶有三相繞組的鐵芯，而轉(zhuǎn)子具有一個(gè)帶有永磁體圓柱形鐵芯。這樣的力矩電動(dòng)機(jī)可以有達(dá)80,000Nm的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩還可以產(chǎn)生非常快的旋轉(zhuǎn)加速度。尤其是永磁電動(dòng)機(jī)或者力矩電動(dòng)機(jī)把軋輥在轉(zhuǎn)角由僅1°，優(yōu)選地甚至在0.5°的范圍內(nèi)，加速到額定轉(zhuǎn)數(shù)，例如30轉(zhuǎn)/分鐘。這種力矩電動(dòng)機(jī)高度動(dòng)態(tài)或者說旋轉(zhuǎn)加速度使得能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。
彼此的相聯(lián)并且同步旋轉(zhuǎn)的工作軋輥2和3根據(jù)本發(fā)明用特別的控制方法或者說調(diào)整方法匹配輥軋工序。為此把工作軋輥2和3的轉(zhuǎn)數(shù)n或者角速度ω與工作軋輥2和3的相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)位置或者說角位置φ相匹配并且依據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)位置φ進(jìn)行控制。從而可以根據(jù)各個(gè)輥軋機(jī)的相應(yīng)工序并且首先是取決于加工的工件，通過工作軋輥2和通過控制轉(zhuǎn)數(shù)n或者角速度ω＝dφ/dt優(yōu)化成型。
圖4至圖7示出輥軋工序的一種可能的流程，在工件10上依轉(zhuǎn)動(dòng)位來達(dá)到轉(zhuǎn)數(shù)控制或者調(diào)整。用于工件10的定位裝置用60標(biāo)示并且包含兩個(gè)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定位部件(螺紋導(dǎo)桿)61和62。
圖4示出在加入工件前的工作軋輥2和3的位置。繞各自的旋轉(zhuǎn)軸A和B的兩個(gè)軋輥2和3同向的旋轉(zhuǎn)方向用相應(yīng)的箭頭示出，在工作軋輥2的外表面上并且繞旋轉(zhuǎn)軸A弧形地走行的模具20中設(shè)有缺口23。在第二工作軋輥3中同樣地在弧形的模具30中設(shè)有缺口33。
在此借助于沒有進(jìn)一步示出的定位裝置的兩個(gè)螺紋導(dǎo)桿把工件10放到工作軋輥之間的位置，其中由第一工作軋輥2的模具20中的缺口抓住所述的工件10。圖5示出把模具10放到起始位置中的這種工序階段。工作軋輥2和3的相互對(duì)置的表面相互反方向或者對(duì)抗地在工件10上運(yùn)動(dòng)。
在工作軋輥2和3相互進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把工件10帶入到模具20和30之間，并且在模具20和30的壓力下把工件10的直徑縮小，所述的模具20和30相互之間的距離d小于工件10原來的直徑。工件10的成型以后減少了的直徑(壓入)在剖視圖中所述的位置在很大程度上相應(yīng)于工作軋輥2和3的模具20和30之間的最小距離。在真正的輥軋工序中，帶有在其問揉捏的工件10的工作軋輥2和3的一個(gè)位置示于圖6中。
接著在圖7中示出工作軋輥2和3的另一個(gè)位置，在該位置工件10落入第二工作軋輥3的模具30的缺口33中，在工作軋輥3的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)中，把工件10從工作軋輥2和3之間的中間空間中取出來。
原則上還可以在軋輥工序中區(qū)分三個(gè)工序階段，也就是預(yù)備輥軋工序和把工件定位在起始位置的第一工序階段，也就是如圖4和5所示的工序階段；此外還有一個(gè)第二工序階段，在此工序階段進(jìn)行真正的輥軋工序，并且在兩個(gè)工作軋輥的模具之間成型工件，相應(yīng)于圖6，接著是一個(gè)第三工序階段，在該工序階段把工件再從模具中取出，相應(yīng)于圖7。
圖8示出一個(gè)圖表，工作軋輥2和3的轉(zhuǎn)數(shù)作為轉(zhuǎn)速的直接尺度以赫茲(Hz)為測(cè)量單位，或者用經(jīng)過工作軋輥2的旋轉(zhuǎn)位置或者轉(zhuǎn)角φ的每秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)(或者也可以是每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù))。在φ軸上示出了九個(gè)相繼的角位置φ1至φ9并且在角位置φ1至φ9之間把轉(zhuǎn)數(shù)n作為轉(zhuǎn)角φ的函數(shù)。由此得出曲線的用K標(biāo)示出。該曲線K又劃分為七個(gè)曲線段K1至K7，其中第一曲線段K1在φ1和φ2之間走行，第二曲線段K2在φ2和φ3之間走行，第三曲線段K3在φ3和φ4之間走行，第四曲線段K4在φ4和φ6之間走行，第五曲線段K5在φ6和φ7之間走行，第六曲線段K6在φ7和φ8之間走行，第七曲線段K7在φ8和φ9之間走行。第一曲線段K1和第二曲線段K2示出工作軋輥2和3在角位置φ1與φ2之間的預(yù)備和這定位工件10的第一工序階段中的工作軋輥的一個(gè)可能的轉(zhuǎn)數(shù)曲線。在角位置φ1與φ2之間曲線段上的陡然上升中轉(zhuǎn)數(shù)從0提高到第一轉(zhuǎn)數(shù)n1＞0，然后在角位置φ2和φ3之間曲線段保持恒定，這相應(yīng)于曲線段K2。與曲線K2相應(yīng)，在φ2與φ3之間的時(shí)間空間中，相應(yīng)于曲線段K2，把工件10定位在工作軋輥2和3之間并且接著大致在角位置φ3由模具20的缺口23抓住工件10。
這時(shí)角位置φ3是第一軋輥2的角位置，其中把工件10固定在缺口23中并且可以開始輥軋工序。在此要注意，第二工作軋輥3的角位置或者說轉(zhuǎn)動(dòng)位置與工作軋輥2的角位置直接相關(guān)并且是同步的，然而與第一工作軋輥的角位置反方向改變，其中工作軋輥2和3的轉(zhuǎn)動(dòng)相互同方向地進(jìn)行，因此考慮第一工作軋輥3的轉(zhuǎn)動(dòng)位置就足夠了。當(dāng)然也可以把第二工作軋輥3的角位置取變量或者說參數(shù)，與轉(zhuǎn)數(shù)n相關(guān)地進(jìn)行。同樣地在兩個(gè)工作軋輥2或3上設(shè)置一個(gè)位置測(cè)量裝置足以確定相對(duì)于基準(zhǔn)位置或者說零位置φ0，所述的基準(zhǔn)位置或者說零位置在圖4至7中選擇向下方并且標(biāo)示出來。
在達(dá)到角位置φ3并且把工件3嚙合在缺口23中時(shí)，就在角位置φ3和在其后的角位置φ4之間把轉(zhuǎn)數(shù)n以相當(dāng)高的轉(zhuǎn)動(dòng)加速度或者說高的特性曲線K的斜率快速地提高到曲線段K3。然后在角位置φ4達(dá)到較高的轉(zhuǎn)數(shù)n2，在曲線段K4上至一個(gè)新的角位置φ6把轉(zhuǎn)數(shù)n保持在此轉(zhuǎn)數(shù)n2。在角位置φ4和φ5之間的該曲線段K4標(biāo)示出真正的輥軋工序。圖6示出在工作軋輥2的角位置φ5時(shí)該輥軋時(shí)段的瞬時(shí)圖。
第二工作軋輥3的模件30的缺口33抵達(dá)工件前不久，在第一工作軋輥2的所屬的角位置φ7之前的第一工作軋輥2的角φ6處轉(zhuǎn)數(shù)n在曲線段K5期間又下降，優(yōu)選地再用高的制動(dòng)加速度，然后使用較低的制動(dòng)加速度，相應(yīng)于在角位置φ7和φ8之間的曲線段K6的平緩的斜率，進(jìn)一步地降低轉(zhuǎn)數(shù)n。也就說在較低轉(zhuǎn)數(shù)n和較低的轉(zhuǎn)動(dòng)加速度時(shí)取出工件，以良好呵護(hù)地取出工件。取出工件在曲線段K6的終點(diǎn)在第一工作軋輥2的角位置φ8結(jié)束，并且通過完成工件10的加工工序把轉(zhuǎn)數(shù)n在轉(zhuǎn)角φ8和φ9之間相應(yīng)于曲線段K7重新返回到轉(zhuǎn)數(shù)n＝0Hz。從而結(jié)束一個(gè)工作周期或者說成型工序。
當(dāng)然也可以進(jìn)行其它的轉(zhuǎn)數(shù)n的角位置相關(guān)的特性曲線。從而也可能在工序的分階段中把兩個(gè)工作軋輥2和3用彼此不同的轉(zhuǎn)數(shù)或者甚至不同的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。此外可以依據(jù)工作軋輥上的模具的數(shù)量和安排控制特性曲線n(φ)。
圖9示出函數(shù)關(guān)系n(φ)，通過該函數(shù)關(guān)系在成型工序中駕馭較復(fù)雜的特性曲線。首先在角位置φ1從角位置φ0出發(fā)并且把轉(zhuǎn)數(shù)n＝n2制動(dòng)到轉(zhuǎn)數(shù)N1。該轉(zhuǎn)數(shù)n1保持到角位置φ2并且然后在角位置φ3再重新加速到轉(zhuǎn)數(shù)n2并且把該轉(zhuǎn)數(shù)保持到角位置φ4。轉(zhuǎn)數(shù)n的下降在裝料或者握持工件10時(shí)是有利的。對(duì)用第一模具的第一成型階段，這時(shí)在角位置φ4與φ5之間從轉(zhuǎn)數(shù)n2加速到較高的轉(zhuǎn)數(shù)n8，并且把該轉(zhuǎn)數(shù)n8保持到角位置φ6。然后再制動(dòng)地在角位置φ7和φ8之間從轉(zhuǎn)數(shù)n8制動(dòng)到轉(zhuǎn)數(shù)n5。在角位置φ7與φ8之間保持轉(zhuǎn)數(shù)n5，并且然后在φ8與φ9之間又加速到轉(zhuǎn)數(shù)n7，該轉(zhuǎn)數(shù)再加速到轉(zhuǎn)速n7，在φ9與φ10之間的平臺(tái)相中又保持該轉(zhuǎn)數(shù)n7。這個(gè)在φ9與φ10之間的轉(zhuǎn)數(shù)為n7的平臺(tái)相應(yīng)于用另一個(gè)模具進(jìn)一步成型。接著再制動(dòng)地在角位置φ10和φ11之間從轉(zhuǎn)數(shù)n7制動(dòng)到轉(zhuǎn)數(shù)n4，把轉(zhuǎn)數(shù)n4保持到角位置φ12，并且然后在φ12與φ13之間的間期又加速到轉(zhuǎn)數(shù)n6。把該轉(zhuǎn)數(shù)n6再保持為常數(shù)至角位置φ14。然后再一次地在角位置φ14與φ16之間加速到最高轉(zhuǎn)數(shù)n9，并且φ16與φ17之間的最后的成型階段中保持轉(zhuǎn)數(shù)n9。接著在成型工序的末尾在φ17與φ18制動(dòng)到原來的轉(zhuǎn)數(shù)n2。在此成立0＜n1＜n2＜n3＜n4＜n5＜n6＜n7＜n8＜n9。
如圖根據(jù)圖8和9的特性曲線所示，本發(fā)明角函數(shù)的轉(zhuǎn)數(shù)控制能夠得到許多匹配的輥旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用于不同的工序、模具和工件。
此外圖1和3示出一種蝸輪9，所述的蝸輪9與用于工作軋輥2的齒輪18耦連并且使得能夠相對(duì)于工作軋輥3調(diào)整或者說調(diào)節(jié)工作軋輥2的相對(duì)角位置。從而可以在匹配于不同的模具時(shí)或者為校正工作軋輥2和3的角位置時(shí)相互相對(duì)地調(diào)節(jié)。
為了調(diào)節(jié)或者說校正軋軋輥齒輪18和19以及中心控制齒輪5之間的齒隙或者嚙合還可以設(shè)置圖中未示出的調(diào)整驅(qū)動(dòng)器，所述的調(diào)整驅(qū)動(dòng)器可以把帶有永磁體馬達(dá)4的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置以及帶有傳動(dòng)軸45和控制齒輪的傳動(dòng)裝置相對(duì)于兩個(gè)軋輥齒輪運(yùn)動(dòng)。從而可以校正不對(duì)稱的嚙合或者齒隙。此外還可以設(shè)置分開的驅(qū)動(dòng)裝置用于調(diào)整帶有其軋輥齒輪18和19的軋輥2和3，從而可以各自互相無關(guān)地調(diào)節(jié)軋輥齒輪18和19對(duì)中心控制齒輪5的嚙合。
兩個(gè)工作軋輥2和3的固定裝置12和13由支承裝置6支承并且安裝或者說錨固在其中。支承裝置6包含四個(gè)柱狀支承件6A至6D，所述的支承件6A至6D安排成矩形的布置方式，并且安裝或者說固定在底板6E上，所述的底板6E支撐在地板50上。在每個(gè)支承件6A至6D中一個(gè)所屬的定位錨7A至7B垂直地沿相應(yīng)的支承件縱向安排，所述的支承件下面固定在支承板6E上并且在上方借助于所屬的鎖緊螺帽，優(yōu)選地用液壓操作的鎖緊螺帽(圖3中的9B、9C)來張緊。在此在液壓螺帽下設(shè)置一個(gè)開槽的墊圈，如果所述的液壓螺帽處于松開的狀態(tài)并且通過加以液壓把所述螺帽壓在墊圈上。由此可以在一定的拉張力下固定支承裝置，所述的支承裝置構(gòu)成輥軋機(jī)的機(jī)座。這導(dǎo)致加固輥軋機(jī)機(jī)架。
圖10和11示出橫楔輥軋機(jī)1的另一個(gè)實(shí)施形式，其中與根據(jù)圖1至圖3的實(shí)施形式不同，第一工作軋輥2的第一驅(qū)動(dòng)裝置42和與第一驅(qū)動(dòng)裝置42無關(guān)的第二工作軋輥3的第二的驅(qū)動(dòng)裝置43。每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置42和43各包含一個(gè)所屬的永磁體電動(dòng)機(jī)44和45，和一個(gè)圖中沒有詳細(xì)示出的傳動(dòng)裝置，例如一個(gè)尤其是三級(jí)的齒輪傳動(dòng)器，用于把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳遞到所屬的工作軋輥2及3。每個(gè)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比例如可以是1∶35。在圖10和11所示的實(shí)施例中第一驅(qū)動(dòng)裝置42的永磁體電動(dòng)機(jī)44的傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸線C和第二驅(qū)動(dòng)裝置43的永磁體電動(dòng)機(jī)45的傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸線下交于相應(yīng)的工作軋輥2和3的旋轉(zhuǎn)軸A和B，并且電動(dòng)機(jī)相應(yīng)地側(cè)面安排在軋輥支座上。
每個(gè)永磁體電動(dòng)機(jī)44和45都電子控制，尤其是經(jīng)逆變器控制。由此可以把工作軋輥2和3或者電子地同步或者也同步地驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種輥軋機(jī)，其特征在于包括a)至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)的、裝備有模具的軋輥，用于成形設(shè)置在該軋輥間的工件；b)至少一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)所述軋輥的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包含至少一個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)，具體地說是力矩電動(dòng)機(jī)；其中，該至少一個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)具有介于大約5,000Nm與大約80,000Nm之間的額定轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，優(yōu)選地具有介于35,000Nm與60,000Nm之間的額定轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
2.如權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，其特征在于，每個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)在最大3°、2.2°、1°或者0.5度的旋轉(zhuǎn)角度之內(nèi)加速或者減速到用于驅(qū)動(dòng)軋輥的標(biāo)稱轉(zhuǎn)速，和/或具有大約20轉(zhuǎn)/分和800轉(zhuǎn)/分之間的額定轉(zhuǎn)數(shù)，或者具有大約30轉(zhuǎn)/分至500轉(zhuǎn)/分之間的額定轉(zhuǎn)數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，其特征在于，該至少兩個(gè)軋輥具有一個(gè)共用的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置除至少一個(gè)的永磁電動(dòng)機(jī)之外，還包含至少一個(gè)傳動(dòng)裝置，用于把永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩或者說旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到至少兩個(gè)軋輥上；其中所述傳動(dòng)裝置包含至少一個(gè)與永磁電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸耦連的中心傳動(dòng)齒輪以及兩個(gè)軋輥齒輪，所述軋輥齒輪與所述傳動(dòng)齒輪嚙合或者可嚙合并且與相應(yīng)的一個(gè)軋輥耦連；和/或傳動(dòng)裝置從驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)至每個(gè)軋輥的傳動(dòng)比是相同的，或者在1∶1和1∶1.5的范圍之間。
4.如權(quán)利要求3所述的軋輥機(jī)，其特征在于，可以調(diào)節(jié)或者說校正軋輥齒輪與驅(qū)動(dòng)齒輪的齒緣間隙或者說嚙合，優(yōu)選地設(shè)有用于移動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪，優(yōu)選地與永磁體電動(dòng)機(jī)一起相對(duì)于軋輥齒輪移動(dòng)的裝置，具體地說設(shè)有至少一個(gè)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的軋輥機(jī)，其特征在于，帶有用于調(diào)節(jié)兩個(gè)軋輥的彼此相對(duì)角位置的裝置，所述的裝置優(yōu)選地包含一個(gè)耦連至該軋輥的蝸輪。
6.如權(quán)利要求1所述的輥軋機(jī)，其特征在于，對(duì)每個(gè)軋輥至少配備有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置用于獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)該軋輥。
7.如權(quán)利要求1或6所述的輥軋機(jī)，其特征在于，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置具有一個(gè)逆變器，用于為電動(dòng)機(jī)供電。
8.如權(quán)利要求1或6所述的輥軋機(jī)，其特征在于，包含有至少一個(gè)定位裝置用于檢測(cè)或者確定至少一個(gè)軋輥的旋轉(zhuǎn)位置。
9.如權(quán)利要求1或6所述的輥軋機(jī)，其特征在于，所述的輥軋機(jī)構(gòu)形成為型材橫輥機(jī)或者橫楔輥軋機(jī)，和/或其中所述軋輥在截面上具有楔形或者三角形的型材模具，所述型材模具的徑向尺寸沿周向的一個(gè)方向上增大，和/或該模具沿與相關(guān)軋輥的旋轉(zhuǎn)軸傾斜地延伸。
全文摘要
一種用于成型工件的方法及一種輥軋機(jī)，該輥軋機(jī)包括a)至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)的、裝備有模具的軋輥，用于成形設(shè)置在該軋輥間的工件，b)至少一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)所述軋輥的驅(qū)動(dòng)裝置。該驅(qū)動(dòng)裝置包含至少一個(gè)永磁電動(dòng)機(jī)，具體地說是力矩電動(dòng)機(jī)。由于該力矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以控制，從而在工件的加工過程中可根據(jù)至少一個(gè)軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)位置控制至少一個(gè)軋輥的轉(zhuǎn)速，使得軋輥的轉(zhuǎn)速在不同的工序階段和/或在一個(gè)工序階段內(nèi)是變化的。由此可以較低的軋輥轉(zhuǎn)速安裝和卸下工件，而以較高的軋輥轉(zhuǎn)速對(duì)工件進(jìn)行軋制，從而提高生產(chǎn)率。
文檔編號(hào)B21B1/16GK1806953SQ200610007409
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者君特·霍夫曼, 斯特里奧斯·卡茨巴迪斯, 西格弗里德·豪斯多斯, 享利·茨維林, 京特·福格勒, 赫伯特·裕格 申請(qǐng)人:朗格斯坦和謝曼有限責(zé)任公司