【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属塑性成形工艺及装备，特别涉及一种单辊式弧形轧机及轧制方法。
技术介绍
1、轴承在机械制造中应用非常广泛、是非常重要的一种机械基础零件、滚动体作为轴承中非常重要的零件，轴承滚动体的生产制造与质量控制是保证轴承质量中非常关键的一部分。随着制造业的发展滚动体的生产技术要求也随着不断提高，高效率、高质量、绿色制造是未来轴承滚子的发展方向。
2、目前我国生产滚动体的主要方式有两种，一种是墩粗，直径小于20mm的滚动体常常采用冷镦、直径大于20mm的滚动体采用热墩；墩粗加工产品质量好，但是生产效率低，模具磨损问题不易解决；另一种是车削加工、车削加工生产质量低、材料损耗大、生产率低在使用要求不高的情况下使用。
3、与其他成形方法相比采用单辊式弧形轧制可以提高滚动体质量，生产过程中无需挡板，生产率高、材料无料损、是未来滚动体生产的趋势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种单辊式弧形轧机及轧制方法，采用单辊弧形式冷轧工艺与装备，无需挡板结构且实现了自动化进出料，可显著提高材料利用率，易于实现自动化生产，显著提高生产效率。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一方面，本专利技术一种单辊式弧形轧机，包括机架、弧形模具、悬臂式辊系、模具径向压下单元、模具压紧单元、进料单元；
4、所述悬臂式辊系，包括一个轧辊，呈悬臂状态安装在主轴上；
5、所述弧形模具，与所述悬臂式辊系相对设置，所述
6、所述模具径向压下单元，用于控制所述弧形模具相对于所述轧辊的径向移动量；
7、所述模具压紧单元，用于限制所述弧形模具的轴向移动，将所述弧形模具固定在设定位置；
8、所述进料单元，用于棒坯料的放置与进料；
9、所述弧形模具、悬臂式辊系、模具径向压下单元、模具压紧单元、进料单元均设置在所述机架上。
10、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述悬臂式辊系包括轧辊、轴承、减速器、伺服电机；所述伺服电机与减速器连接，减速器和轴承均安装于机架上，主轴安装在轴承内，减速器输出轴与主轴通过键连接，所述轧辊安装在主轴上用于提供轧制动力。
11、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述弧形模具为凹模具，所述轧辊上设置圆形模具，所述圆形模具为凸模具，所述弧形模具和所述圆形模具相对设置，辊面均包括至少两条沿周向延伸的成形楔；所述弧形模具和所述圆形模具均设置有对应的半成形孔型，相对应的两个半成形孔型组成一个完整的成形孔型，所述成形孔型用于一次对金属棒坯料横轧获得多个滚动体零件。
12、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述弧形模具和所述圆形模具沿周向均包括楔入段、成形段、过渡段和分离段；
13、所述楔入段，用于对金属棒坯料的楔入；
14、所述成形段，用于将棒坯料成形为彼此端部相连接的若干个滚动体；
15、所述过渡段，所述圆形模具设置有沿垂直于辊面周向方向逐步抬高的折断凸台，所述弧形模具设置有与所述折断凸台对应的折断凹台；所述折断凸台和折断凹台配合，用于使相邻的滚动体之间受到折弯力，并在连接部分产生并扩大分离裂纹；
16、所述分离段，用于切断相邻滚动体之间的连接部，形成若干个分离的滚动体零件。
17、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述成形楔的凸棱在楔入段的高度从0逐渐上升至第一设定高度，在成形段保持在所述第一设定高度不变，在过渡段保持在所述第一设定高度不变或逐渐升高，在分离段所述凸棱高度继续升高至第二设定高度。
18、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述折断凸台沿垂直于辊面周向方向逐步抬高的角度为从0°至5°-7°。
19、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述模具径向压下单元包括调节丝杠、刻度盘、楔块；所述楔块与调节丝杠为传动配合关系，旋转所述调节丝杠带动所述楔块上下移动，实现所述弧形模具与所述轧辊之间径向间隙的调整；所述刻度盘用于测量楔块的下移量。
20、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述模具压紧单元包括模具压板和螺钉，调整好弧形模具位置后，使用螺钉固定模具压板，模具压板的压力保证弧形模具在轴向无移动。
21、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述单辊式弧形轧机还包括底座，所述机架设置在底座上，所述底座上设置排水装置。
22、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述单辊式弧形轧机还包括出料单元，所述出料单元包括弧形接料桶和成品箱，所述弧形接料桶位于所述弧形模具出料端，使用螺钉安装在机架上。
23、另一方面，本专利技术还提供了一种单辊式弧形轧制方法，用于滚动体的轧制，所述方法使用上所述的单辊式弧形轧机，所述方法包括：
24、s1、通过模具径向压下单元调整弧形模具相对于轧辊的径向移动量，使得弧形模具与轧辊之间的径向间隙与棒坯料的直径匹配；
25、s2、通过模具压紧单元固定弧形模具的轴向位置；
26、s3、棒坯料放入进料单元中，在进料单元出口处，棒坯料被送到轧辊的起始轧制位置；
27、s4、轧制开始，棒坯料经过楔入、成形、过渡、分离四个阶段轧制成滚动体零件成品；
28、楔入：轧辊带动圆形模具转动，毛坯金属棒坯料在进料口被推入，接触到弧形模具时，金属棒料开始转动进入楔入段；
29、成形：随着金属棒坯料轧入，在圆形模具和弧形模具的成形段的成形孔型作用下，被轧制成若干个在端部连接的滚动体；
30、过渡：在过渡段，折断凸台沿垂直于辊面周向方向逐步抬高，滚动体受到的折弯力增大，滚动体连接部v型槽尖端出现裂纹并扩展；
31、分离：在分离段，相邻的滚动体连接部沿v型槽尖端断裂分离，若干滚动体零件成品脱离模具。
32、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，成形楔的数量大于2个，一次成形的滚动体数量为3、5、7或9个；通过模具径向压下单元调节弧形模具和设置在轧辊上的圆形模具之间的距离轧制不同直径的滚动体，通过调整相邻两条成形楔的间距轧制不同长度的滚动体。
33、本专利技术的有益效果为：
34、1、采用弧形式结构、轧机整体结构简单，稳定性好。
35、2、相比双动力立式轧机，弧形式轧机只需一个伺服电机驱动，整体设备空间小、成本低。
36、3、采用特制模具，成形效率极大提高。
37、4、弧形式结构易实现自动化、生产效率高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种单辊式弧形轧机，其特征在于，所述单辊式弧形轧机包括机架、弧形模具、悬臂式辊系、模具径向压下单元、模具压紧单元、进料单元；
2.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述悬臂式辊系包括轧辊、轴承、减速器、伺服电机；所述伺服电机与减速器连接，减速器和轴承均安装于机架上，主轴安装在轴承内，减速器输出轴与主轴通过键连接，所述轧辊安装在主轴上用于提供轧制动力。
3.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述弧形模具为凹模具，所述轧辊上设置圆形模具，所述圆形模具为凸模具，所述弧形模具和所述圆形模具相对设置，辊面均包括至少两条沿周向延伸的成形楔；所述弧形模具和所述圆形模具均设置有对应的半成形孔型，相对应的两个半成形孔型组成一个完整的成形孔型，所述成形孔型用于一次对金属棒坯料横轧获得多个滚动体零件。
4.如权利要求3所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述弧形模具和所述圆形模具沿周向均包括楔入段、成形段、过渡段和分离段；
5.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述模具径向压下单元包括调节丝杠、刻度盘、楔块；所述楔块
6.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述模具压紧单元包括模具压板和螺钉，调整好弧形模具位置后，使用螺钉固定模具压板，模具压板的压力保证弧形模具在轴向无移动。
7.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述单辊式弧形轧机还包括底座，所述机架设置在所述底座上，所述底座上设置排水装置。
8.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述单辊式弧形轧机还包括出料单元，所述出料单元包括弧形接料桶和成品箱，所述弧形接料桶位于所述弧形模具出料端，使用螺钉安装在机架上。
9.一种单辊式弧形轧制方法，用于滚动体的轧制，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-8任一项所述的单辊式弧形轧机，所述方法包括：
10.如权利要求9所述的单辊式弧形轧制方法，其特征在于，成形楔的数量大于2个，一次成形的滚动体数量为3、5、7或9个；通过模具径向压下单元调节弧形模具和设置在轧辊上的圆形模具之间的距离轧制不同直径的滚动体，通过调整相邻两条成形楔的间距轧制不同长度的滚动体。
...【技术特征摘要】
1.一种单辊式弧形轧机，其特征在于，所述单辊式弧形轧机包括机架、弧形模具、悬臂式辊系、模具径向压下单元、模具压紧单元、进料单元；
2.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述悬臂式辊系包括轧辊、轴承、减速器、伺服电机；所述伺服电机与减速器连接，减速器和轴承均安装于机架上，主轴安装在轴承内，减速器输出轴与主轴通过键连接，所述轧辊安装在主轴上用于提供轧制动力。
3.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述弧形模具为凹模具，所述轧辊上设置圆形模具，所述圆形模具为凸模具，所述弧形模具和所述圆形模具相对设置，辊面均包括至少两条沿周向延伸的成形楔；所述弧形模具和所述圆形模具均设置有对应的半成形孔型，相对应的两个半成形孔型组成一个完整的成形孔型，所述成形孔型用于一次对金属棒坯料横轧获得多个滚动体零件。
4.如权利要求3所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述弧形模具和所述圆形模具沿周向均包括楔入段、成形段、过渡段和分离段；
5.如权利要求1所述的单辊式弧形轧机，其特征在于，所述模具径向压下单元包括调节丝杠、刻度盘、楔块；所述楔块与调节丝杠传动配合，旋转所述调节丝杠带...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宝雨，朱乐，孙朝阳，周靖，马龙，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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