專(zhuān)利名稱(chēng)：用于大型滾柱軸承罩的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的軋制與彎曲工藝的制作方法
用于大型滾柱軸承罩的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的軋制與彎曲工藝相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)涉及于2010年2月I日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/300，175，并要求其優(yōu)先權(quán)。關(guān)于聯(lián)邦政府資助研究的聲明不適用。
背景技術(shù)：
本公開(kāi)內(nèi)容主要涉及一種用于制造大直徑的錐形滾柱軸承罩的方法，并且特別地，涉及一種利用直鋼帶或板材料來(lái)制造該種錐形滾柱軸承罩的方法。
制造直徑通常大于500mm的大型錐形滾柱軸承罩是充滿(mǎn)挑戰(zhàn)性的工作，這是以下事實(shí)所導(dǎo)致的這些軸承罩必須滿(mǎn)足高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通常產(chǎn)量較低，需要大型工具，并且可經(jīng)歷頻繁的設(shè)計(jì)改變。目前，大型錐形滾柱軸承罩通過(guò)旋壓加工或環(huán)軋/機(jī)加工工藝來(lái)制造。旋壓加工是一種高成本的工藝，它需要部分專(zhuān)用的巨型心軸和尾架。隨著罩尺寸的增大，旋壓加工變成一種昂貴的工藝，這是由找出用于心軸的足夠大的坯料以滿(mǎn)足所需的罩尺寸的難度所導(dǎo)致的。大型鋼板的成本也按指數(shù)規(guī)律地增大。同樣，用于大型罩的環(huán)軋和機(jī)加工工藝同樣是非常昂貴的。因此，有利的是，不利用部分專(zhuān)用的巨型心軸和尾架以顯著降低大直徑的錐形滾柱軸承罩的制造成本，特別是在罩類(lèi)型的數(shù)量較大并且每種類(lèi)型的罩年銷(xiāo)量較小的情形下更是如此。更為有利的是，在制造工藝中，僅將直金屬帶、卷、或板用作原材料，從而甚至是在罩尺寸較大時(shí)也減少了材料供應(yīng)問(wèn)題并且實(shí)現(xiàn)材料的最大利用。用于制造大直徑的錐形滾柱軸承罩的諸如旋壓加工或環(huán)軋/機(jī)加工工藝之類(lèi)的傳統(tǒng)制造方法被局限于與具有最大厚度的材料一起使用，受到材料可成形性和成形過(guò)程的工具載荷承載能力的限制。因此，更為有利的是，提供了一種不局限于可成形的罩的最大厚度的制造方法。最后，有益的是，提供一種用于大直徑的錐形滾柱軸承罩的制造工藝，該工藝對(duì)于快速的部件轉(zhuǎn)換和尺寸調(diào)節(jié)是極為靈活的，并且在利用先進(jìn)的厚度控制統(tǒng)、反饋系統(tǒng)以及數(shù)字控制系統(tǒng)時(shí)，該工藝可實(shí)現(xiàn)高尺寸和幾何精度。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)述之，本公開(kāi)內(nèi)容提供了一種用于將直金屬帶、卷、或板用作原材料來(lái)制造包括大直徑錐形滾柱軸承罩在內(nèi)的錐形滾柱軸承罩的方法。該方法始于將直金屬帶、卷、或板(在下文中稱(chēng)作罩毛坯)供給到滾軋機(jī)中，該直金屬帶、卷、板在寬度、長(zhǎng)度和厚度上被精確地確定尺寸，并且具有或不具有預(yù)制的窗口或凹口。滾軋機(jī)結(jié)合有一對(duì)非平行的成形輥，該成形輥設(shè)置成使得在成形輥之間的間隙呈楔形構(gòu)型。當(dāng)將罩毛坯供給穿過(guò)楔形的成形輥間隙時(shí)，使罩毛坯的一側(cè)塑性地變形以減小其厚度并且延長(zhǎng)其長(zhǎng)度，而未將變形或僅將非常微小的變形引入罩毛坯的另一側(cè)。這引入了厚度的從一個(gè)橫向邊緣處的零值到另一橫向邊緣處的預(yù)定值的線(xiàn)性且均勻的減小。由此，將起初直的罩毛坯成形為弧形。設(shè)置在成形輥的出ロ側(cè)上、處于預(yù)先計(jì)算好的位置中的第三輥將軋制好的罩毛坯彎曲成圓錐形環(huán)。在將整個(gè)罩毛坯軋制成圓錐形環(huán)之后，圓錐形環(huán)可經(jīng)過(guò)滾軋機(jī)一次或更多次以用于獲得最終尺寸。在對(duì)具有非精確的尺寸和幾何構(gòu)造的部分進(jìn)行任何必要的修整之后，將成形的錐形環(huán)的對(duì)接端接合在一起以形成完整的大直徑的維形滾柱軸承罩。在ー個(gè)替代實(shí)施方式中，第四輥設(shè)置于滾軋機(jī)的入口側(cè)處以解決成形的罩毛坯的尾端由于成形輥與第三輥之間的距離而具有平的或具有較小曲率的區(qū)段。第四輥上升至預(yù)定高度以在罩毛坯的尾部進(jìn)入滾軋機(jī)之前，使罩毛坯的尾部彎曲到所需的曲率。在本公開(kāi)內(nèi)容中闡述的前述特征和優(yōu)點(diǎn)以及目前優(yōu)選的實(shí)施方式將通過(guò)閱讀結(jié)合附圖進(jìn)行的下列描述而變得更加明白。


在形成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖中圖IA是本公開(kāi)內(nèi)容的用于標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)ー的罩軋制和彎曲エ藝的輥裝置在使用期間的側(cè)視圖；圖IB是圖IA的輥裝置的端視圖；圖2A是大直徑的錐形滾柱軸承罩的尺寸表示的視圖；圖2B是利用本公開(kāi)內(nèi)容的方法形成圖2A的錐形罩所需的帶或板材毛坯構(gòu)造的視圖；圖2C是圖2B的板材毛坯的截面圖；圖3A是示出了圖2的帶或板材毛坯的縮小側(cè)處的厚度尺寸的計(jì)算的俯視圖；圖3B是圖3A的帶或板材毛坯的截面圖；圖4A和4B示出了用于計(jì)算錐形滾柱軸承罩尺寸的尺寸表示；遍及附圖中的若干附圖，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記指代對(duì)應(yīng)的部件。將會(huì)明白的是，附圖用于示出在本公開(kāi)內(nèi)容中闡述的概念并且未按比例繪制。在對(duì)本發(fā)明的任何實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明之前，將會(huì)明白的是，本發(fā)明在其應(yīng)用中并非局限于在下列描述中闡述或在附圖中示出的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和部件的布置。
具體實(shí)施例方式下列詳細(xì)說(shuō)明作為示例而非限制示出了本發(fā)明。本說(shuō)明使所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┖屠帽竟_(kāi)內(nèi)容，并描述了本公開(kāi)內(nèi)容的若干實(shí)施方式、修改、變型、替代實(shí)施方式、及使用，本公開(kāi)內(nèi)容包括目前被認(rèn)為是實(shí)施本公開(kāi)內(nèi)容的最佳模式的內(nèi)容。轉(zhuǎn)向附圖，并特別參照?qǐng)DIA和1B，所看到的是，本公開(kāi)內(nèi)容的エ藝始于已經(jīng)在寬度、長(zhǎng)度和厚度上被精確地確定尺寸的直金屬帶或板(在下文中，稱(chēng)之為罩毛坯材料(10))。該罩毛坯材料(10)可由諸如鋼之類(lèi)的任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?，并且可包括用于容納軸承滾動(dòng)元件的預(yù)制窗口和凹ロ(未示出)?？稍谲堉普种盎蛑笸ㄟ^(guò)機(jī)械或非機(jī)械的方式制造位于罩上的用以限制軸承滾柱的窗ロ或凹ロ。當(dāng)在罩軋制之前預(yù)制窗ロ或凹ロ時(shí)，窗ロ或凹ロ或者可制成成品尺寸和幾何構(gòu)造，或者可制成半成品構(gòu)造，該半成品構(gòu)造在乳制罩之后可最終被精加工成符合規(guī)格的構(gòu)造。為了滿(mǎn)足罩毛坯在軋制方向和橫向方向上的均勻且持續(xù)的變形，窗ロ或凹ロ的去除部可在軋制操作期間保持附接于罩毛坯材料(10)。最初，將罩毛坯材料(10)通過(guò)橫向?qū)蜉?101)供給到滾軋機(jī)(100)中，該滾軋機(jī)(100)構(gòu)造成用于本公開(kāi)內(nèi)容的方法，其具有設(shè)置成彼此不平行的ー對(duì)成形輥(102A、102B)，使得成形輥之間的間隙(G)是楔形的，如在圖IB中最佳所見(jiàn)。當(dāng)罩毛坯材料(10)通過(guò)該楔形的成形輥間隙( G)吋，罩毛坯材料(10)的ー個(gè)橫向側(cè)塑性地變形，使得其厚度減小并且其長(zhǎng)度延長(zhǎng)，而罩毛坯材料(10)的相対的橫向側(cè)不發(fā)生變形或發(fā)生非常輕微的變形。罩毛坯材料(10)的ー個(gè)橫向側(cè)的變形導(dǎo)致最初直且平的罩毛坯材料(10)成形為弧形，如圖2B中所見(jiàn)。當(dāng)成形的罩毛坯材料(10)離開(kāi)成形輥(102)時(shí)，成形的罩毛坯材料(10)接合處于預(yù)先計(jì)算好的位置中的第三輥(104)，該第三輥(104)使成形的罩毛坯材料(10)向上彎曲成錐形圓環(huán)(10A)。由于成形輥(102)與第三輥(104)之間的距離，成形的罩毛坯材料(10)的尾端可具有這樣的區(qū)段該區(qū)段是平的或在離開(kāi)成形輥(102)并經(jīng)過(guò)該第三彎曲輥(104)之后具有小曲率?？蛇x擇地，這可通過(guò)將可調(diào)節(jié)的第四輥(106)放置在滾軋機(jī)(100)的鄰近用于成形輥(102)的供給點(diǎn)的入口側(cè)中來(lái)實(shí)現(xiàn)。第四輥(106)構(gòu)造有受到適當(dāng)控制的致動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第四輥(106)上升至預(yù)定高度以在罩毛坯材料(10)的尾部進(jìn)入成形輥(102)之前，使罩毛坯材料(10)的尾部彎曲成所需的曲率。在上述操作之后，如果在成形的罩毛坯(IOA)的前端和尾端中依然存在不精確的構(gòu)造(例如較小的曲率)，則對(duì)成形的罩毛坯的這種部分進(jìn)行修整。因此，應(yīng)當(dāng)使罩毛坯材料(10)具有額外的長(zhǎng)度，使得成形的罩毛還(10A)獲得所需的尺寸。在將整個(gè)罩毛坯材料(10)軋制成成形的罩毛坯(IOA)的具有通常所需尺寸的錐形環(huán)構(gòu)造中之后，可使成形的罩毛坯(10A)可選擇地通過(guò)滾軋機(jī)一次或多次以獲得最終所要求的尺寸。一旦將最終的尺寸實(shí)現(xiàn)為處于所需公差內(nèi)，可通過(guò)諸如焊接或粘接之類(lèi)的適當(dāng)?shù)姆绞綄⒊尚蔚恼置€(10A)的相鄰的對(duì)接端(12A、12B)接合或緊固在一起，以形成完整的大直徑的錐形滾柱軸承罩結(jié)構(gòu)(10B)。在可將直帶或板材切割成罩毛坯(10)并且使其通過(guò)成形輥(102)之前，應(yīng)當(dāng)完成錐形滾柱軸承罩的設(shè)計(jì)，使得可獲得下列尺寸參數(shù)(如圖2A、2B、和2C中所示)T1 一成品罩(IOB)的小直徑端的厚度，其也是未加工的帶或板材在成形之前的原
始厚度。W—成品罩(IOB)于其中性面處測(cè)量到的斜高。R1—成品罩(IOB)的小直徑端的中性面處的半徑。α—成形的錐形罩(IOB)的坡口角度的一半。成形的罩(IOB)在其中性面處測(cè)量到的軸向高度H可根據(jù)下列等式通過(guò)斜寬計(jì)算而得H = Wcos α等式 I形成成形的罩(IOB)所需的平帶或板材的總長(zhǎng)度可通過(guò)下列等式來(lái)確定L = 2 31 R1等式 2最初，將具有諸如金屬級(jí)品位之類(lèi)的預(yù)定材料特性以及厚度T1的平帶或板材(I)切割為所需的長(zhǎng)度L和斜寬W。為了在最終的成品或成形的軸承罩(IOB)中實(shí)現(xiàn)高精度要求，帶或板材(10)應(yīng)當(dāng)在最終軋制エ藝期間在其厚度上具有緊公差，并且在切ロ加工或切割エ藝中在其寬度上具有緊公差。將平的罩毛坯材料(10)供給到滾軋機(jī)(100)中，在該滾軋機(jī)上，成形輥(102A、102B)之間的間隙(G)呈楔形，這意味著兩個(gè)成形輥(102)并未設(shè)置成是平行的，以實(shí)現(xiàn)從罩毛坯材料(10)的一側(cè)處的零值到另ー邊緣處的預(yù)定量的線(xiàn)性且均勻的厚度減小。因此，這種厚度減小將遍及罩毛坯材料(10)的寬度在長(zhǎng)度上導(dǎo)致線(xiàn)性増大的延長(zhǎng)。當(dāng)軋制平的罩毛坯材料(10)而不存在來(lái)自第三輥(104)的任何彎曲吋，罩毛坯材料(10)將形成弧形，如在圖2B中所見(jiàn)。該弧形的尺寸！·和Θ可出于驗(yàn)證的目的而使用，并且可從對(duì)罩表面積和罩毛坯弧形表面積的計(jì)算來(lái)獲得。該軸承罩的表面積表示為Aw= n W( + )等式 3式中R2= Rj+ffsin α等式 4 弧形的表面積表示為為U形=~ VV {Ir +の·沒(méi)等式5
ム式中r =こ^等式6
U由于A罩=A弧形，因此，將會(huì)看出Θ = 2 sin α等式 7以及r = 等式8軋制后，罩毛坯(IOA)的ー側(cè)將具有如圖2C和3B中所示的減小的厚度T2。T2的理論值可從下列等式計(jì)算出罩毛坯(10Α)的減小側(cè)處始于原始厚度T1的厚度減小量為ΛΤ = Τ「Τ2等式 9罩毛坯的體積是V0 = LT1W等式 10同一罩毛坯的軋制弧形的體積是
WF1 = JLJ Jx等式 11
O式中Lx = (r+x) · Θ等式 12沒(méi)=土等式13むニ I； —^Δ7'等式 14通過(guò)代入法，等式11現(xiàn)在可表示為
η. IXIV2IF1 = i-(/· + .v)[7；-—八/']み=/..[7;妒 + — (37; —2Δ7.)--Ι^Δ7']等式 15
J0 rW6r2通過(guò)使Vtl和V1相等，罩毛坯(10A)在其經(jīng)過(guò)成形輥(102A、102B)時(shí)的厚度減小量可獲得為
權(quán)利要求
1.一種用于制造大直徑的錐形滾柱軸承罩(IOB)的方法，包括 提供罩毛坯材料(10)的直段，所述直段在寬度、長(zhǎng)度和厚度上被精確地確定尺寸，所述寬度、長(zhǎng)度和厚度被選定為獲得所述錐形滾柱軸承罩(IOB)的成品尺寸； 將所述罩毛坯材料(10)的直段供給到滾軋機(jī)(100)中，所述滾軋機(jī)結(jié)合一對(duì)非平行的成形輥(102A、102B)，所述成形輥(102A、102B)設(shè)置成使得在所述成形輥之間的間隙(G)具有楔形形狀，所述罩毛坯材料通過(guò)所述間隙供給； 通過(guò)使直的所述罩毛坯材料(10)穿過(guò)所述間隙(G)而使所述罩毛坯材料(10)塑性地變形為弧形形狀，以使所述罩毛坯材料(10)的一個(gè)橫向側(cè)的厚度減小并且長(zhǎng)度延長(zhǎng)； 使所述罩毛坯材料的所述弧形經(jīng)過(guò)彎曲引入輥(104)，所述彎曲引入輥(104)使所述罩毛坯材料的所述弧形彎曲成圓錐形環(huán)(IOA);以及 將所述罩毛坯材料(IOA)的所述錐形環(huán)的相對(duì)的對(duì)接端(12A、12B)緊固在一起以形成所述錐形滾柱軸承罩(10B)。
2.如權(quán)利要求I所述的制造方法，還包括在所述供給步驟之前，在所述罩毛坯材料(10)的所述直段中預(yù)制出窗口或凹口的步驟。
3.如權(quán)利要求I所述的制造方法，還包括相對(duì)于所述成形輥(102)選擇性地定位所述彎曲引入輥(104)以將選定的半徑給予穿過(guò)所述間隙(G)的所述罩毛坯材料(IOA)的所述錐形環(huán)的步驟。
4.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，所述將所述罩毛坯材料(IOA)的所述錐形環(huán)的相對(duì)的對(duì)接端(12A、12B)緊固在一起的步驟包括將所述相對(duì)的對(duì)接端接合在一起。
5.如權(quán)利要求I所述的制造方法，還包括在將所述相對(duì)的對(duì)接端(12A、12B)緊固在一起以形成所述錐形滾柱軸承罩(IOB)之前，將所述罩毛坯材料(IOA)的所述錐形環(huán)供給通過(guò)所述滾柱軋機(jī)(100)至少一次的步驟。
6.如權(quán)利要求I所述的制造方法，還包括在使直的所述罩毛坯材料在所述成形輥(102)之間的所述間隙(G)內(nèi)塑料地變形之前，向直的所述罩毛坯材料(10)的尾端施加彎曲的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述施加彎曲的步驟還包括在利用所述成形輥(102)使直的所述罩毛坯材料(10)塑性地變形之前，使輥(106)與直的所述罩毛坯材料(10)的所述尾端選擇性地接合的步驟。
8.如權(quán)利要求I所述的制造方法，還包括在所述滾軋機(jī)(100)內(nèi)的塑性變形期間，防止所述罩毛坯材料(10)發(fā)生橫向移位的步驟。
9.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，響應(yīng)于第一橫向邊緣處的所述罩毛坯材料的厚度(T1)的測(cè)量值、第二橫向邊緣處的所述罩毛坯材料的厚度(T2)的測(cè)量值、以及所述第一橫向邊緣與第二橫向邊緣之間的橫向距離(W)的測(cè)量值來(lái)選擇所述成形輥之間的所述間隙(G)。
10.如權(quán)利要求I所述的制造方法，還包括步驟在通過(guò)所述成形輥(102)進(jìn)行的所述塑性變形期間監(jiān)測(cè)所述罩毛坯材料(10)的一個(gè)或更多個(gè)尺寸，并且在所述滾軋機(jī)(100)的自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)和閉環(huán)反饋系統(tǒng)中利用監(jiān)測(cè)到的所述尺寸來(lái)調(diào)節(jié)與所述成形輥相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)定值。
11.如權(quán)利要求I所述的制造方法，還包括在將所述相對(duì)的對(duì)接端緊固在一起以形成所述錐形滾柱軸承罩(IOB)的步驟之前，將所述罩毛坯材料(IOA)的所述錐形環(huán)修整成最終尺寸的步驟。
12.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，將所述相對(duì)的對(duì)接端緊固在一起以形成所述錐形滾柱軸承罩(IOB)的所述步驟形成具有至少500mm的內(nèi)徑的罩。
全文摘要
一種用于制造大直徑的錐形滾柱軸承罩(10B)的方法。將在寬度、長(zhǎng)度、和厚度方面進(jìn)行精確地尺寸確定的、具有或不具有預(yù)制窗口或凹口的直金屬帶、卷、板供給到滾軋機(jī)(100)中。滾軋機(jī)結(jié)合有一對(duì)非平行的成形輥(102A、102B)，該成形輥設(shè)置成使得在成形輥之間的間隙(G)呈楔形。當(dāng)將罩毛坯材料(10)供給穿過(guò)楔形的成形輥間隙(G)時(shí)，罩毛坯材料的一個(gè)橫向側(cè)塑性地變形，以減小其厚度(T)并且延長(zhǎng)其長(zhǎng)度，而沒(méi)有變形或僅將非常小的變形引至罩毛坯的另一側(cè)，由此使罩毛坯形成弧形。設(shè)置在成形輥(102)的出口側(cè)上、處于預(yù)先計(jì)算好的位置中的第三輥(104)使軋制好的罩毛坯彎曲成圓錐形環(huán)(10A)。在將整個(gè)罩毛坯軋制成錐形環(huán)構(gòu)造之后，圓錐形環(huán)可再次經(jīng)過(guò)滾軋機(jī)(100)以獲得最終尺寸。在組裝過(guò)程期間，將成形的錐形環(huán)罩毛坯(10A)的相鄰的對(duì)接端(12A、12B)對(duì)齊并接合在一起以形成大直徑的錐形滾柱軸承罩(10B)。
文檔編號(hào)F16C33/46GK102740992SQ201180007858
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者何明, 邁克爾·D·西蒙斯 申請(qǐng)人:蒂姆肯公司