[其他]双向圆弧形矫直辊

说明书

一种用于二辊式棒材矫直机的辊子。

二辊式管棒材矫直机的矫直辊辊型过去一直延用双曲线形。如我国济南锻压铸造机械研究所设计的二辊式矫直机，太原矿山机械厂设计制造的二辊式矫直机等，所采用的矫直辊都是双曲线形。双曲线辊型有两个缺点，一是设计和制造比较复杂，一般要用数控机床进行加工，以保证辊型的足够精度；二是双曲线辊型在矫直圆材时，曲率的变化梯度较大，矫直速度必须很慢才能达到工艺要求，因此对于中小型圆棒材的矫直并非适应。为此，双曲线辊型在二辊式矫直机上被淘汰的趋势越来越明显。目前在国外出现了单向圆弧辊型，如苏联的A·M·马斯基列逊著的《管材矫直机》中曾有介绍；国内上海冲剪机床厂生产的二辊矫直机的矫直辊也开始采用单向圆弧辊形，单向圆弧辊型能够部分弥补双曲线辊型制造较难的缺点，但在矫直中小型圆材时，由于弯曲的曲率进一步增大，进料与出料方向相互倾斜，代之而来的是操作不便，甩尾严重，易发生人身事故及质量事故，同时又因为辊端直径与辊腰直径之差较大（最大达25％），增大了圆材与辊子之间的相对滑动（有时竟达1.3m／s），即降低了工作效率、磨损辊面，又影响被加工件的表面质量，而且矫直合格率较低，特殊的仅达50％。

本发明创造的目的在于，寻找一种比双曲线辊型及单向圆弧辊型更合理的辊型，使其加工制造容易，且能满足矫直工作的要求。这就是双向圆弧辊型。

双向圆弧辊型的辊面母线对称于辊长中线，其特征在于凹辊和凸辊的辊面母线由包括反向相切的三段圆弧在内的曲线平滑连接而成。

附图1是双向圆弧矫直辊的凹辊辊形示意图，附图2是双向圆弧矫直辊凸辊辊形示意图，凹辊（见附图1）的辊面母线是由三段等曲率圆弧反向相切而成，其曲率半径ρ与辊长L之比为7－8；辊腰直径D₀与辊长L之比为0.65－0.70；中段圆弧的圆心在辊长L的中心线上且距辊轴轴线 (D₀)/2 ＋ρ处，即O₁点。两侧圆弧和的圆心是这样确定的，以O₁点为圆心，以2ρ为半径划弧，分别于辊面两侧端线延长线相交，则两交点O₂、O₃即为两侧弧的各自圆心。

凸辊（见附图2）的辊面母线是由两等长直线段EA′、D′F和三段反向相切的圆弧等曲线平滑（相切）连接而成。凸辊和凹辊工作面所相对的轴线长度L相等。辊腰直径与辊长L之比为0.65－0.70，D^′₁与D^′₀之差和凹辊D₁与D₀之差相等，即D^′₁－D^′₀＝D₁－D₀＝2δ；中段圆弧的曲率半径ρ′等于凹辊圆弧曲率半径ρ与被矫直件的下限直径dmin之差，即ρ′＝ρ－dmin圆心在辊长L的中线上且距辊轴线ρ′－处，即O^′₁点。两侧圆弧的曲率半径ρ″与ρ′之比为0.65－0.70，其圆心的确定方法是：于辊面母线外侧距两等长直线段EA′、D′F为ρ″处作辊轴轴线的平行线，以O^′₁点为圆心，以ρ′＋ρ″为半径划弧，分别与辊轴轴线平行线相交于两点，则两相交点O^′₂、O^′₃即为两侧圆弧的圆心。

双向圆弧型矫直辊其凸辊和凹辊的工作布置位置及工作过程与其它两辊式矫直机的矫直辊基本相同。

双向圆弧型矫直辊的矫直工作如附图3所示意，其中凹辊1、凸辊2、矫直件3；单向圆弧型矫直辊的矫直工作示意图如附图4所示，其中凹辊4，凸辊5，矫直件3，图3和图4各自对应的下半部分是其使用该辊型工作时矫直件矫直曲率的变化示意图。

与单向圆弧矫直辊相比（见附图3、4），双向圆弧矫直辊的优点是：

1.显著加长了等曲率塑性弯曲变形区S。单向圆弧矫直辊的两端不起矫直作用，只有在中部较窄的区间S′内才能保证矫直件的等曲率塑性弯曲矫直，这是至使该种辊型加工合格率低的主要原因。双向圆弧矫直辊的等曲率变形区明显增长，当被矫的棒材通过此区域时，受到稳定的等曲率拉伸与压缩，进而得到充分的矫直。产品矫直合格率可达90％以上。