專利名稱：高速生產(chǎn)用鍛細機與鍛細加工方法
該發(fā)明涉及能達到下述目的高速生產(chǎn)用鍛細機與鍛細加工方法，即在提高鍛細機對金屬材料加工的生產(chǎn)率的同時，提高金屬材料的密度，得到結(jié)晶的細化，而且可以防止金屬畸變的偏在。
大家熟知的以前的鍛細機是把金屬材料沿半徑方向以鍛細金屬模進行加壓加工，用來加工金屬線材、或金屬管材(以下統(tǒng)稱金屬材料)等。
如依前述原來的鍛細金屬模進行加壓加工，在金屬模內(nèi)的膨出方向金屬材料產(chǎn)生了橫向延伸，同時還沿金屬材料的長度方向伸長，但打壓次數(shù)與打壓位置的變化轉(zhuǎn)動在實用上有一定的限度，所以生產(chǎn)率低。而如果要提高生產(chǎn)率的話，因為擔心由于金屬材料超出充滿金屬模膨出部的橢圓形的界限，生成凸片，或者由于加壓壓入的金屬材料在鍛模內(nèi)部產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩的增大，而產(chǎn)生金屬材料整體振擺回轉(zhuǎn)的結(jié)果，所以不得不保持低生產(chǎn)率。
例如，實心金屬線材的加工速度為20—30mm/s，金屬管材的加工速度為30—60mm/s，而相對于金屬材料的其它加工方式(拉伸加工或壓延加工)，其生產(chǎn)率僅為1/10—1/20。
雖然前述鍛細加工生產(chǎn)率低，但由于鍛細加工有許多的有優(yōu)點(如可以對應(yīng)于不同金屬材料性質(zhì)而采取常溫加工或熱加工，也可對斷面成三角形、四角形的異形線材成形加工)，故為多數(shù)的金屬材料加工所采用。
該項發(fā)明靠數(shù)組鍛細金屬模保持一定角度進行串聯(lián)配置，即可以解決現(xiàn)有的問題。
即所發(fā)明的這種機構(gòu)作為高速生產(chǎn)用的鍛細機具有如下的特征在被加工材料的長度方向串聯(lián)設(shè)置數(shù)組鍛細金屬模，將相鄰鍛細金屬模相互對接設(shè)置，同時各組鍛細金屬模被配置成對著加壓時材料變形膨出方向，而在遮擋著膨出金屬材料的方向的面上同時加壓。此外，串聯(lián)配置的鍛細金屬模的組數(shù)取2—6組。
其次，所發(fā)明的加工方法，作為用于高速生產(chǎn)的鍛細加工方法，其特征在于在沿著被加工金屬材料的長度方向串聯(lián)配置的多個鍛細金屬模進行的連續(xù)加工方法中，相鄰后位鍛細金屬模的加壓方向?qū)χ拔唤饘倌＜訅簳r材料膨出方向，而在遮擋著脹出金屬材料的方向的面上加壓。相鄰鍛細金屬模的加壓是以抑制由于金屬塑性產(chǎn)生的材料變形流動阻力緩慢的增加為特征。
另外，本發(fā)明的其他的加工方法，乃是具有如下特征的高速生產(chǎn)用鍛細加工方法在以沿著被加工金屬材料的長度方向串聯(lián)排列的鍛細金屬模進行連續(xù)加工的方法中，相鄰后位的鍛細金屬模的加壓方向?qū)χ拔诲懠毥饘倌＜訅簳r材料膨出方向，而在遮擋著膨出金屬材料的方向的面上加壓，至少不對相鄰金屬模同時加壓。再有，本發(fā)明的其他的加工方法，作為高速生產(chǎn)用的鍛細加工方法具有如下特征在以沿著被加工金屬材料的長度方向串聯(lián)設(shè)置的多個金屬模進行連續(xù)加工的加工方法中，相鄰后位的鍛細金屬模的加壓方向?qū)χ拔诲懠毥饘倌＜訅簳r材料膨出方向，而在遮擋著金屬膨出的方向的面上加壓，同時使整個金屬模加壓時間保持所規(guī)定的錯開量，而不同時加壓。
比如，軟鋼的抗拉強度為30kgf/mm2，而鍛細加工中的金屬模上設(shè)的溝狀部的加壓全長若超過加工線材平均直徑的30倍，則變形阻力約變成5倍即150kgf/mm2(但假定無冷作硬化)，二維變形即不可能。然而若采用鍛細金屬模的溝槽，卻可以實現(xiàn)三維變形。所以，把該變形部以串聯(lián)配置的鍛細金屬模加壓變形，摩擦系數(shù)可大幅度減??；同時，前位鍛細金屬模內(nèi)沿橫向脹出的部分由于以后位的鍛細金屬模加壓，而不必擔心生成凸片。
如圖7所示，在3個串聯(lián)排列的鍛細金屬模中，以1、2號金屬模進行軋細，而以3號金屬模進行表皮光軋；而在圖8上的5個串聯(lián)排列的金屬模，以1、2、3、4號金屬模進行軋細，而以最后一個(第5個)金屬模進行表皮光軋。而整體上鍛細加工時的摩擦阻力變小，可以成為高速生產(chǎn)(比如每秒鐘超過300mm的加工)。
另外，鍛細金屬模串聯(lián)數(shù)理論上沒有限制，而實用上為2—6組。
該項發(fā)明加工的金屬材料，比如有鎢、鉬或鈦等，這些金屬主要進行熱鍛細加工或溫鍛細加工；而其常溫加工用于使銅質(zhì)股線絞成的纜索的間隙縮小也很有效。
如依照該發(fā)明，對著被加工金屬材料的長度方向?qū)?shù)組鍛細金屬模分別保持一定角度依次串聯(lián)排列，相鄰鍛細金屬模對接設(shè)置，同時各組鍛細金屬模的加壓對著由前位金屬模加壓而產(chǎn)生的材料的膨出方向，而在成直角配置的面上同時加壓，由前后金屬模對從正圓脹出的側(cè)壁加壓變形，因而變形阻力變?。欢?，對應(yīng)一定斷面積可以延伸變長。從而，比之于以前的沒有使金屬模保持一定角度串聯(lián)排列的多段鍛細機，變形阻力也變小了，而由串聯(lián)鍛細金屬模所進行的鍛細加工，可以將生產(chǎn)加工速度提高數(shù)倍。
圖面簡單說明

圖1、切開本發(fā)明實施例的一部分的側(cè)面圖，圖2、與圖1同樣，是省略一部分的正面圖，圖3、切開本發(fā)明其他實施例的一部分的側(cè)面圖，圖4、與圖3相同省略一部分的正面圖，圖5、切取本發(fā)明另一實施例的一部分的側(cè)面圖，圖6、與圖5相同省略一部分的正面圖，圖7、依本發(fā)明表示3段鍛細金屬模配置進行加工省略一部分的放大斜視圖，圖8、同樣由5段鍛細金屬模配置進行加工省略一部分的放大斜視圖，圖9、同樣表示其他鍛細金屬模例子的斜視圖，圖10、同樣表示金屬材料斷面變形方向的放大圖，圖11、同樣，斷取采用了3段鍛細金屬模的鍛細機一部、省略了一部分的放大斜視圖，圖12、同前，表示3段鍛細金屬模的模座相互關(guān)系的圖，圖13(a)、同前，背襯的最大膨出位置在中央部的場合的說明圖，圖13(b)、同前，背襯的最大膨出位置從中央移動θ角的場合的說明圖。
符號說明1—鍛細機，2—殼體，3—耐壓環(huán)，4—背襯滾子，5—背襯，6—模子，7-金屬線材，8、9-環(huán)，1O-軸承，11-心軸，12、l4-V形皮帶輪，15-V形皮帶，16-模座，17-溝槽，19-耐壓環(huán)，20-V形溝槽，21、23-V形皮帶輪，22-馬達，24-V形皮帶，25-支架，26-機體，27-固定螺釘，33-滾子軸承，34-貫通螺栓，38-單向超越離合器。
實施例 1現(xiàn)將該發(fā)明的第1實施例借圖l、2、8、l0、12進行說明(心軸驅(qū)動型)。
鍛細機1的殼體2內(nèi)側(cè)設(shè)有環(huán)狀耐壓環(huán)3，它的內(nèi)側(cè)等問隔可轉(zhuǎn)動地配設(shè)有背襯滾子4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h(指全體時符號為4)。背襯滾子4內(nèi)壓入背襯5a、5b、5c、5d、5e(指全體時符號為5)，由于要使金屬模6a、6b、6c、6d、6e(指全體時符號為6)向金屬線材7的加工一側(cè)移動；滾子4安裝在按規(guī)定間隔所配置的環(huán)8、9上。
在前述的殼體2上，通過軸承10橫架著心軸11，在心軸11的外端固定著皮帶輪12，該皮帶輪12與馬達13的皮帶輪14間裝有皮帶15；在心軸11的內(nèi)端連接著模座16，在模座l6的溝槽17中順序沿半徑方向可滑動地安裝著前述的金屬模6、背襯5。
在前述模座16上，對著金屬線材7的移動方向(箭頭36所指方向)，從心軸11的相對的一側(cè)順序設(shè)置了第一溝槽17a、與第一溝槽成直角的第二溝槽17b、與第二溝槽成直角的第三溝槽17c(見圖12)。在各溝槽內(nèi)安裝了前述的鍛模的第1模6a、第2模6b、第3模6c與背襯的第l背襯5a，第2背襯56、第4背襯5c(見圖7)。
在前述的鍛細機1上，起動馬達l3，通過皮帶輪l4、皮帶15、皮帶輪12使心軸1l沿箭頭18的方向旋轉(zhuǎn)(圖2)。由背襯轉(zhuǎn)子4a、4e對第1對模6a、6a、第3對模6c、6c加壓，由背襯轉(zhuǎn)子4c、4g對第2對模6b、6b加壓。從而，由第1對模6a、6a加壓形成的膨出部由第2對模6b、6b加壓，而由第2對模加壓形成的膨出部由第3對模加壓，這樣金屬線材7即可形成橫斷面為正圓的線材7a。
前述那樣的分3段鍛細金屬模的場合，鍛細是由第1對模與第2對模進行的；而在圖8所示的5段的場合，則由第1—第4對模進行鍛細。第1對模中由于在往橫向膨出變形，所以變形阻力比較??；第2對模對膨出部加壓使其變形，因此變形阻力也比較小；第3對模由于只進行表皮光軋，變形阻力當然也比較小。因此，整個變形阻力都小，可以得到高的生產(chǎn)效率。前述的第1模按箭頭25a所示的方向(圖10)加壓，金屬材料則沿箭頭26a所示的方向膨出，第2對模按箭頭29的方向加壓，則金屬線材可以很容易變形。
實施例2現(xiàn)以圖3、4說明本發(fā)明的第2實施例。
在實施例1中，是由心軸11給予回轉(zhuǎn)力，而在本實施例中，則是在耐壓環(huán)19的外側(cè)壁上設(shè)有V形溝槽20而形成V形皮帶輪21，它與馬達22的皮帶輪23間裝有V形皮帶24。圖中的25作為機體26的支架以螺釘27、27固定之。本實施例中前述實施例提到的背襯滾子4、背襯5和模子6與第1實施例中作用相同，這里省去說明。
在本實施例中，轉(zhuǎn)動V形皮帶輪21，背襯滾子4即按箭頭28所示的方向移動，順序?qū)Ρ骋r5加壓，由于各鍛細金屬模的角度通常保持一定的位置關(guān)系，所以變形阻力變小，關(guān)于這一點，與第1實施例相同。上述的鍛細機主要用于提高扭絞線纜各線間的密度。在這里把模的全長(溝槽)加長了，即做成金屬線材直徑的20—30倍長。從而，材料在長度方向不變化，而使直徑減小，而且不會產(chǎn)生變形凸片，而成為高速生產(chǎn)用鍛細機。
實施例3下邊再把本發(fā)明就著圖5、圖6上所示的實施例3加以說明。
即在耐壓環(huán)19的外側(cè)設(shè)有V形溝槽20，構(gòu)成V形皮帶輪21，V形皮帶輪21與馬達22的V形皮帶輪23間裝有V形皮帶24，可以帶動耐環(huán)19旋轉(zhuǎn)。另外，在心軸的外端固定著V形皮帶輪12，與固定在馬達13的軸上的V形皮帶輪14間裝有皮帶15，而且中間夾裝著單向超越離合器38，而在前述心軸11的內(nèi)端裝有模座16。如前所述，耐壓環(huán)19的旋轉(zhuǎn)與實施例2相同；心軸11的旋轉(zhuǎn)情況與實施例相同。比如，將耐壓環(huán)19按箭頭32所示的方向旋轉(zhuǎn)；心軸11按箭頭31所示的方向旋轉(zhuǎn)(圖6)。
因而，實施例3成了耐壓環(huán)19與心軸11間夾裝著單向超越離合器、兩者都旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
在加工斷面很小的金屬線材(細線，比如直徑2—6mm)的場合，鍛細加壓時的力矩傳給被加工材料，細線材料為能彈性地耐著扭轉(zhuǎn)彈力，鍛細加壓時的力矩在到下一次打壓前成為無負荷的瞬間里，要能使加工材料扭轉(zhuǎn)復(fù)元。
另外在加工粗線材(或棒材)的場合與細線材時不同，心軸的旋轉(zhuǎn)有必要放在低速。
實施例4下邊就圖7、8、9上給出的實施例4加以說明。圖7所示的實施例中是3段串聯(lián)，而在圖8所示的實施例中則是5段串聯(lián)。各模6a、6b、6c、6d、6e與各背襯5a、5b、5c、5d、5e，每一對相鄰件都成直角配置。圖9所示的實施例中，鍛細金屬模30a、30b、30c互成120°角成放射狀配置。
從而，作為本發(fā)明的實施例，將3組鍛細金屬模成串聯(lián)排起來(圖7)，第1組的鍛細金屬模6a、6a與第2組的鍛細金屬模6b、6b互成90°；而第2組的鍛細金屬模6b、6b對第3組的金屬模6c、6c互成90°，而與第4組的同一角度(即前后重疊)。從而，形成了對著材料從前位金屬模膨出的方向，而從遮擋它的方向的面上加壓。
同樣，若將5組鍛細金屬模串聯(lián)排起來(圖8)，前述的第3組鍛細金屬模6c、6c與第4組鍛細金屬模6d、6d成90角，而第4組鍛細細金屬模6d、6d與第5組鍛細金屬模6e、6e成90°角。從而，作為整體，鍛細金屬模6a、6c、6e以及6b、6d分別處于同一角度(前后重疊)。
另外，圖11是本發(fā)明配置有3段鍛細金屬模的鍛細機的實施例。而心軸11由滾子軸承33支承。模座16則由貫通螺栓34、34連結(jié)成一體。還有，在心軸11上固定有V形皮帶輪3)，在V形皮帶輪37上裝著皮帶35。圖12乃是表示3段鍛細金屬模的模座16a、16b、16c相互關(guān)系的斜視圖。
實施例5若依前述實施例1、2、3、4，其生產(chǎn)加工的速度可達到原來加工方法的數(shù)倍?？墒窃谶@些加工中，由于鍛細金屬模在相鄰金屬模間前后同時加壓，金屬材料的變形受到限制，對于高變形率(如10％以上)的鍛細加工場合達不到圓滑加工。而實施例5，至少不對相鄰金屬?；蛘麄€金屬模同時加壓，使加壓時間稍稍錯開一點，有可能得到30％那樣高的鍛細率。
上述的錯開加壓時間，乃是改變背襯5的對接面的形狀(如錯開最大膨出部位置)，從而錯開背襯滾子的加壓時間。如圖13(a)、(b)那樣，由于背襯5的最大膨出部36與最大膨出部36a保持一定的角度θ，從而可以防止同時加壓。另外，如能錯開背襯滾子的安裝位置也能起到同樣的作用。
如上所述的那樣改變背襯5的最大膨出部位置、或錯開背襯滾子的安裝位置等以外，采取什么樣的手段，以求至少相鄰的金屬模不會同時加壓，或整個金屬模不會同時加壓，也是本發(fā)明的技術(shù)范圍。
如依本發(fā)明，由于數(shù)組鍛細金屬模分別成一定角度順序串聯(lián)排列，對金屬材料加工時的變形阻力變小，可取得以高速生產(chǎn)進行加工的效果。同時還可以取得提高制品的密度、得到金屬結(jié)晶的細化、防止金屬畸變的偏在、防止產(chǎn)生凸片等諸效果。
另外，由于避開了至少相鄰金屬?；蛘麄€金屬模對金屬材料加工時的同時變形的限制，所以即使在進行比較高的鍛細率(如15％以上)的鍛細加工時，也可以得十分滿意的效果。
權(quán)利要求
1.一種高速生產(chǎn)用的鍛細機，其特征在于在被加工材料的長度方向串聯(lián)排列了多組鍛細金屬模，相鄰的鍛細金屬模相互對接設(shè)置，而各組相鄰的鍛細金屬模被配置成對著加壓時材料的變形膨出方向，而在遮擋膨出材料的方向的面上同時加壓。
2.按權(quán)利要求1的該鍛細機，其特征在于串聯(lián)配置的鍛細金屬模的組數(shù)為2—6組。
3.一種高速生產(chǎn)用的鍛細加工方法，在以沿著被加工金屬材料的長度方向串聯(lián)排列的多個鍛細金屬模進行的連續(xù)的加工方法中，其特征在于毗鄰后位鍛細金屬模的加壓方向?qū)χ拔诲懠毥饘倌＜訅簳r材料的膨出方向，而在遮擋著膨出金屬的方向的面上加壓。
4.按權(quán)利要求3的該加工方法，其特征在于相鄰鍛細金屬模加壓時能抑制由于金屬塑性產(chǎn)生的材料變形流動阻力緩慢地增加。
5.一種高速生產(chǎn)用的鍛細加工方法，在以沿著被加工金屬材料的長度方向串聯(lián)排列的多個鍛細金屬模進行連續(xù)加工的方法中，其特征在于毗鄰后位的鍛細金屬模的加壓方向?qū)χ拔诲懠毥饘倌＜訅簳r的材料膨出方向，而在遮擋著材料脹出的方向的面上加壓，至少不對相鄰金屬模同時加壓。
6.一種高速生產(chǎn)用的鍛細加工方法，在以沿著被加工金屬材料的長度方向串聯(lián)排列的多個鍛細金屬模進行連續(xù)加工方法中，其特征在于，毗鄰后位的鍛細金屬模的加壓方向，對著前位鍛細金屬模加壓時材料膨出方向，而在遮擋著膨出金屬材料的方向的面上加壓，保持整個金屬模的加壓時間以所規(guī)定的錯開量，而不對各組金屬模同時加壓。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于在提高由鍛細機進行金屬材料加工的生產(chǎn)率的同時，提高制品的密度、得到金屬結(jié)晶的細化、而且可以防止金屬畸變的偏在。為達此目的發(fā)明的高速生產(chǎn)用的鍛細機具有如下特征對著被加工金屬材料的長度方向串聯(lián)排列數(shù)組鍛細金屬模，把相鄰金屬模對接設(shè)置，同時對著各組鍛細金屬模加壓時材料的變形膨出方向，在直角面同時加壓。而本發(fā)明的方法的特點為上述裝置所體現(xiàn)。
文檔編號B21C3/00GK1135385SQ9610133
公開日1996年11月13日 申請日期1996年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月31日
發(fā)明者吉田桂一郎 申請人:吉田桂一郎