三辊立式楔横轧机

摘要

三辊立式楔横轧机，包括机架、分别通过上轧辊轴承座和下轧辊轴承座安装在机架上的上轧辊和下轧辊，其中在上轧辊与下轧辊之间还设置有中轧辊，中轧辊通过固接在机架上的轴承座安装在机架上，该三辊立式楔横轧机还包括用于带动上轧辊、下轧辊以及中轧辊同向同速度转动的动力传动系统。本发明的三辊立式楔横轧机相较于两辊式楔横轧机可以显著提高生产率，且设备与两辊式楔横轧机通用性强，便于企业在原有基础上进行升级改造，减少投资。

说明书

技术领域

本发明属于轴类零件连续局部塑性成形设备技术领域，尤其涉及一种三辊立式楔横轧机。

背景技术

楔横轧技术是最近几十年发展起来的一种轴类零件加工新工艺,它是利用两个装在同向旋转轧辊上的楔形模具,使坯料产生连续局部变形，最终轧成各种阶梯轴类零件。该技术因具有高效、节材、节能等特点而广泛应用于各种带旋转体类零件的生产。目前，应用最多的是辊式楔横轧机，而辊式楔横轧机有两辊式和三辊式两种，其中两辊立式楔横轧机应用最为广泛。三辊式楔横轧机的轧辊最大外径受到轧件最小直径的限制，否则三个轧辊会在最大直径处相碰，因此其较适用于轧制最小直径较大且长度较短的轴件。两辊立式楔横轧机，轧辊旋转一周，只能加工一个零件。随着企业对提高生产率的需要，两辊式楔横轧机的生产率已慢慢达到瓶颈，而企业只有通过投入大量资金新增生产线来满足对产量的需求。

发明内容

(一)发明目的

本发明克服了上述技术的不足，提供一种高生产率的三辊立式楔横轧机，以适合于小型轴类零件的大批量生产。

(二)技术方案

本发明提供一种三辊立式楔横轧机，包括机架、分别通过上轧辊轴承座和下轧辊轴承座安装在机架上的上轧辊和下轧辊，其中在上轧辊与下轧辊之间还设置有中轧辊，中轧辊通过固接在机架上的轴承座安装在机架上，该三辊立式楔横轧机还包括用于带动上轧辊、下轧辊以及中轧辊同向同速度转动的动力传动系统。

优选地，其中上轧辊轴承座上方安装有用于调节上轧辊径向位置的上轧辊径向调节装置，下轧辊轴承座下方安装有用于调节下轧辊径向位置的下轧辊径向调节装置。

优选地，其中上轧辊还设置有用于调节上轧辊相位的上轧辊相位调节装置，下轧辊还设置有用于调节下轧辊相位的下轧辊相位调节装置。

优选地，其中上轧辊还设置有用于调节上轧辊轴向位置的上轧辊轴向调节装置，下轧辊还设置有用于调节下轧辊轴向位置的下轧辊轴向调节装置。

优选地，其中在上轧辊轴承座和中轧辊轴承座之间设置有上预应力杆，在中轧辊轴承座和下轧辊轴承座之间设置有下预应力杆。

优选地，其中还包括送料装置，其包括送料滑道、与送料滑道连接的上送料导轨和下送料导轨，以及用于将待加工零件分别从上送料导轨和下送料导轨推入楔横轧机内的上送料推杆和下送料推杆。进一步优选地，其中，在送料滑道上设置有将待加工零件分送到上送料导轨和下送料导轨上的分料装置，该分料装置包括设置在送料滑道内能够上下摆动的分料导板，用于支撑分料导板并带动分料导板摆动的支撑杆，步进电机、由步进电机驱动的转动轴，其中支撑杆和转动轴固接。进一步优选地，其中在机架外侧中轧辊轴承座上安装有可周向调整位置的限位开关装置，用于控制上送料推杆和下送料推杆做推料运动和回程运动，可周向调整位置的限位开关机构，包括固定在中轧辊轴承座上的圆形滑轨、在圆形滑轨上周向滑动的四个滑块以及分别固接在四个滑块上的四个限位开关，可周向调整位置的限位开关装置还包括安装在中轧辊轴伸出端上并沿径向伸出用于触发限位开关的支杆。

优选地，其中上轧辊与中轧辊之间安装有上轴向挡料杆，中轧辊与下轧辊之间安装有下轴向挡料杆，在机架的前侧和后侧还分别设置有位于上轧辊与中轧辊之间的上挡料导板，以及位于中轧辊和下轧辊之间的下挡料导板。

优选地，其中齿轮分速器包括规格相同的第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，以及规格相同的第一惰轮和第二惰轮，其中第一惰轮分别与第一传动齿轮和第二传动齿轮啮合，而第二惰轮分别与第二传动齿轮和第三传动齿轮啮合，且第一惰轮和第二惰轮的轴线与第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮的轴线垂直。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的三辊立式楔横轧机通过在上轧辊与下轧辊之间增加了中轧辊，使得中轧辊转一圈，其先后与上轧辊和下轧辊配合完成一次加工过程。在加工条件不变的情况下，本发明所提供的三辊立式楔横轧机的生产率相较于两辊式提高了一倍，即便是单条生产线，也能显著提高产量。此外，该三辊立式楔横轧机与两辊式楔横轧机通用性强，便于企业在原有基础上进行升级改造，减少投资。

附图说明

图1为根据本发明的三辊立式楔横轧机的整体主视图；

图2为根据本发明的三辊立式楔横轧机的机架侧视图；

图3为根据本发明的三辊立式楔横轧机的传动系统简图；

图4为根据本发明的三辊立式楔横轧机的分料装置的结构示意图；

图5为根据本发明的三辊立式楔横轧机的分料装置的平面示意图；

图6为根据本发明的三辊立式楔横轧机的分料导板的工作示意图；

图7为沿图6中A-A的剖视图；

图8为根据本发明的三辊立式楔横轧机的周向可调整的限位开关装置的结构示意图；以及

图9为根据本发明的三辊立式楔横轧机的轧辊轧制过程简图。

其中：1.主电机；2.皮带减速器；3.齿轮减速器；4.齿轮分速器；5.下轧辊相位调节装置；6.上轧辊相位调节装置；7.万向转动轴；8.下挡料导板；9.上挡料导板；10.左机架；11.上轧辊；12.上轴向挡料杆；13.下轴向挡料杆；14.离合器；15.中轧辊；16.上轧辊轴承座；17.中轧辊轴承座；18.中轧辊轴伸出端；19.上送料导轨；20.上送料推杆；21.下送料导轨；22.下送料推杆；23.下轧辊；24.下轧辊轴承座；25.右机架；26.机座；27.下轧辊径向调节装置；28.下调节手轮；29.下轧辊轴向调节装置；30.下预应力杆；31.周向可调整的限位开关装置；32.上预应力杆；33.上轧辊轴向调节装置；34.吊耳；35.上轧辊径向调节装置；36.上调节手轮；37.第一惰轮；38.第一传动齿轮；39.第二传动齿轮；40.第二惰轮；41.第三传动齿轮；42.步进电机；43.转动轴；44.链传动机构；45.分料导板；46.支撑杆；47.送料滑道；48.棒料；49.第一限位开关；50.圆形滑轨；51.径向支杆；52.滑块；53.第四限位开关；54.紧固螺钉；55.第三限位开关；56.第二限位开关；57.下轧辊凹槽；58.中轧辊凹槽；59.中轧辊模具楔入尖。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的三辊立式楔横轧机。本领域技术人员应当理解，下面描述的实施例仅是对本发明的示例性说明，而非用于对其作出任何限制。在所有附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

图1至图6示出本发明的三辊立式楔横轧机的一个优选实施例。如图1所示，该三辊立式楔横轧机包括机架、分别通过上轧辊轴承座16和下轧辊轴承座24安装在机架上的上轧辊11和下轧辊23，其中在上轧辊11与下轧辊23之间还设置有中轧辊15，中轧辊15通过固接在机架上的中轧辊轴承座17安装在机架上，该楔横轧机还包括用于带动上轧辊11、下轧辊23以及中轧辊15同向同速度转动的动力与传动系统。

具体地，如图1所示，机架通过螺栓固接于机座26上，机座26通过地脚螺丝固接于地基上。其中机架包括左机架10和右机架25，在左机架10和右机架25上对称安装有上轧辊轴承座16、中轧辊轴承座17、下轧辊轴承座24，其中中辊轴承座17固接于机架上。

如图2所示，上轧辊轴承座16上方安装有上轧辊径向调节装置35，例如压下螺丝，通过上调节手轮36调节上轧辊径向调节装置35，以推动上轧辊轴承座16做径向调整运动。下轧辊轴承座24下方安装有下轧辊径向调节装置27，例如压上螺丝，通过下调节手轮28调节下轧辊径向调节装置27，以推动下轧辊轴承座24做径向调整运动。进一步地，上轧辊11还设置有上轧辊相位调节装置6，用于调节上轧辊11的相位，下轧辊23还设置有下轧辊相位调节装置5，用于调节下轧辊23的相位。此外，上轧辊11还设置有上轧辊轴向调节装置33，用于调节上轧辊11的轴向位置，下轧辊23还设置有下轧辊轴向调节装置29，用于调节下轧辊23的轴向位置。相邻的轴承座间安装有预应力机构。具体地，在上轧辊轴承座16和中轧辊轴承座17之间设置有上预应力杆32，在中轧辊轴承座17和下轧辊轴承座24之间设置有下预应力杆30。此外，在机架上还设置有凸耳34，以便于吊装。

如图3所示，动力与传动系统包括顺次连接的主电机1、皮带减速器2、齿轮减速器3、齿轮分速器4和万向转动轴7。齿轮分速器4的输入轴为中轴，其与齿轮减速器3的输出轴通过联轴器相连。齿轮分速器4包括上输出轴、中输出轴、下输出轴，其分别与上轧辊11、中轧辊15、下轧辊23的轴通过万向连接轴7相连。齿轮分速器4包括规格相同的第一传动齿轮38、第二传动齿轮39和第三传动齿轮41，以及规格相同的第一惰轮37和第二惰轮40，其中第一惰轮37分别与第一传动齿轮38和第二传动齿轮39啮合，而第二惰轮40分别与第二传动齿轮39和第三传动齿轮41啮合，且第一惰轮和第二惰轮的轴线与第一传动齿轮38、第二传动齿轮39和第三传动齿轮41的轴线垂直，从而使得齿轮分速器4的三个输出轴输出扭矩和转向相同，从而保证三个轧辊能够同向和同速转动，以实现零件的轧制加工。

优选地，三辊立式楔横轧机还包括送料装置，其包括送料滑道47、与送料滑道47连接的上送料导轨19和下送料导轨21，以及用于将待加工零件分别从上送料导轨19和下送料导轨21推入轧机内的上送料推杆20和下送料推杆22。本发明的进料方式采用侧面轴向进料，棒料48由加热炉输出后直接通过送料滑道47滑入轧机侧面的上送料导轨19和下送料导轨21上，然后再分别由上送料推杆20和下送料推杆22将其推入轧机内进行轧制加工。由于该三辊立式楔横轧机有上下两个加工区，需增设分料装置，将棒料48分送到上送料导轨17和下送料导轨19上。具体地，如图4至图6所示，该分料装置包括设置在送料滑道47内能够上下摆动的分料导板45，用于支撑分料导板45并带动分料导板45摆动的支撑杆46，步进电机42、由步进电机42驱动的转动轴43，其中支撑杆46和转动轴41固接。通过步进电机42，可控制转动轴43正反转以及转动的角度与速度，即控制分料导板45上下摆动以及上下摆动的速度和角度。通过调整分料导板45的上下位置，可将加热后的棒料48分别送入上送料导轨19或下送料导轨21。如图5所示，当分料导板45处于位置A时，送料滑道47与上送料导轨19相接，即此时棒料48将被送入上送料导轨19上；当分料导板处于位置B时，送料滑道47与下送料导轨21相接，即此时棒料48将被送入下送料导轨21上。在该实施例中，步进电机42经由链传动机构44驱动转动轴43，具体地，转动轴43的一端安装有链轮，步进电机输出端亦安装有链轮，两链轮通过链条相连。

此外，上轧辊11与中轧辊15之间安装有上轴向挡料杆12，中轧辊15与下轧辊23之间安装有下轴向挡料杆13，上轴向挡料杆12和下轴向挡料杆13的方向与棒料48的进料方向相对，可使被送入轧机的棒料48正好处于轧辊中间位置。此外，在机架的前侧和后侧还分别设置有位于上轧辊11与中轧辊15之间的上挡料导板9，以及位于中轧辊11和下轧辊15之间的下挡料导板8，用于防止棒料48从轧机中跑出。

本发明的三辊立式楔横轧机在中轧辊轴承座17外侧上安装有可周向调整位置的限位开关机构31，在该限位开关机构31上周向分布有四个限位开关，分别用于控制上送料推杆20做推料运动和回程运动以及下送料推杆22做推料运动和回程运动。如图7和图8所示，可周向调整位置限位开关机构29，包括通过螺钉固定在中轧辊轴承座17上的圆形滑轨50、四个滑块52、四个限位开关，限位开关可粘接在滑块52上，滑块52可以在圆形滑轨50上周向滑动并可通过紧固螺钉54固定在圆形滑轨50上。随着中轧辊15的转动，安装在中轧辊轴伸出端18上并沿径向伸出的支杆51会依次触发四个限位开关，此径向支杆51的伸出方向与安装在中轧辊15上的中轧辊模具楔入尖60相对。当径向支杆51触发第一限位开关49，下送料推杆22开始做推料运动，将棒料48送入轧辊中间，接着径向支杆51触发第二限位开关56，下送料推杆22开始做回程运动。随着轧辊继续转动，径向支杆51触发第三限位开关55，上送料推杆20开始做推料运动，接着径向支杆51触发第四限位开关53，上送料推杆20开始做回程运动。

在整个送料过程中，轧辊保持转动，轧机不停机。

开启主电机1后，动力经过皮带减速器2，齿轮减速器3后，再通过齿轮分速器4将扭矩分别传递给轧机的三个轧辊：上轧辊11、中轧辊15、下轧辊23，使其同向、同速转动，同时经加热炉的加热后的棒料46，落入送料滑道47，通过PLC控制的步进电机42，带动分料装置的转动轴43转动，使分料导板45将落入送料滑道47的棒料依次分别送入上送料导轨19与下送料导轨21上。如图6所示，随着中轧辊15的转动，安装在中轧辊轴伸出端18上的径向支杆51将会先后触发第一至第四限位开关。当径向支杆51触发第一限位开关49，下送料推杆22开始做送料运动，将棒料送入轧辊中间，接着径向支杆51触发第二限位开关56，下送料推杆22开始做回程运动。随着中轧辊15的继续转动，径向支杆51触发第三限位开关55，上送料推杆20开始做推料运动，接着径向支杆51触发第四限位开关53，上送料推杆20开始做回程运动。

如图9所示，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)表示轧制起始至中轧辊15与上轧辊11以及中轧辊15与下轧辊23分别配合完成一次加工时的过程。以中轧辊模具楔入尖60旋转的角度表示各过程，若起始状态为(a)且此时旋转角度为0度，则过程(b)、(c)、(d)、(e)时的旋转角度分别为180度、270度、360度、450度。如图6和图7所示，在起始状态(a)时，下送料推杆22已将棒料48先送入轧机，中轧辊15与下轧辊23首先配合开始轧制，同时第二限位开关56也被径向支杆51触发,下送料推杆22开始做回程运动。之后，随着中轧辊15的转动，第三限位开关55被触发，启动上送料推杆20将一次轧制完成的棒料48A推入轧机，中轧辊15旋转180度时，径向支杆51触发第四限位开关53，上送料推杆20开始做回程运动，同时，中轧辊15与上轧辊11开始配合轧制棒料48A。中轧辊15旋转270度时，棒料48A轧制加工结束，并落入下轧辊凹槽57内，随下轧辊23的旋转被带出轧机，落入送料机构里，被带到下一个工序。紧接着，随着中轧辊15的旋转，第一限位开关49被触发，启动下送料推杆20将棒料48B送入轧机内。当中轧辊15旋转360度时，中轧辊15与下轧辊23开始配合轧制棒料48C，同时，第二限位开关56被触发，下送料推杆20开始做回程运动。随后，中轧辊15旋转450度时，棒料48B加工完成并落入中轧辊凹槽59内，亦随中轧辊15的旋转被带出轧机，落入送料机构里，并被带到下一个工序。继续分析，当轧机连续运行后，中轧辊15旋转一周，可完成加工两次。

上面描述的以及图中所示出的三辊立式楔横轧机的具体形状和构造都仅仅是示例性的，在本发明的教导下，本领域普通技术人员能够进行各种改变或变型，所有这些变型都不脱离由权利要求书所限定的本发明的范围。