橫軋方法與流程

本發(fā)明涉及一種橫軋方法(querwalzverfahren)以及一種用于執(zhí)行該方法的裝置、一種按照該方法制造的構(gòu)件以及一種橫軋模具。

背景技術(shù)：

橫軋方法由現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)充分公開。在橫軋時(shí)，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的坯件的成型在兩個(gè)橫軋模具之間進(jìn)行。在此要區(qū)分圓模橫軋(rundquerwalzenverfahren)和平模橫軋(flachbackenquerwalzenverfahren)。

對(duì)于圓模橫軋，坯件或者說軋件在兩個(gè)沿相同方向回轉(zhuǎn)的軋輥(werkzeugwalzen)之間圍繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。在此，成型通常通過至少一個(gè)軋輥的進(jìn)給以及基于軋制模具表面的幾何形狀進(jìn)行。借助已知圓模橫軋方法，能夠以最優(yōu)的質(zhì)量分布制造分級(jí)的、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的工件或者對(duì)應(yīng)的預(yù)成型件。

對(duì)于平模橫軋，坯件或者說軋件在兩個(gè)彼此相對(duì)的平行或者豎直的或者說平移延伸的模具板之間成型。與圓模橫軋方法圓形的橫軋模具相反，平模橫軋的模具的特征在于基本上面狀的幾何形狀。

所述橫軋方法的特征此外還在于實(shí)現(xiàn)工件高的形狀和尺寸精確性、相對(duì)于切削方法相對(duì)更高的工件序列(stückfolge)、高的材料利用率和高的產(chǎn)量、對(duì)于材料結(jié)構(gòu)小的損害、高的模具耐用度以及低的模具成本和加工成本。因此，橫軋方法構(gòu)成了一種經(jīng)濟(jì)上尤其具有吸引力的用于成型尤其是長(zhǎng)形構(gòu)件的方法。

然而，至今的橫軋方法限制于制造旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的工件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，拓展橫軋方法的應(yīng)用范圍。

按照第一方面，本發(fā)明涉及一種橫軋方法，該橫軋方法特征在于如下步驟，即圍繞主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件坯件借助至少兩個(gè)相對(duì)于構(gòu)件坯件基本上彼此對(duì)置的橫軋模具成型；并且通過橫軋模具沿著其主運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)制造相對(duì)于主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線至少部分非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的并且非循環(huán)對(duì)稱的構(gòu)件。

“至少部分”應(yīng)理解為，構(gòu)件(坯件)的僅沿著主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線觀察環(huán)繞的單獨(dú)區(qū)域或者說區(qū)段沿著主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線觀察非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地成型；又或者是整個(gè)構(gòu)件。在所提到的第一種情況下，構(gòu)件(坯件)另外的區(qū)域/區(qū)段在此可以完全不成型，或者為了實(shí)現(xiàn)例如構(gòu)件相對(duì)于其主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的輪廓而成型。

“非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱以及非循環(huán)對(duì)稱”應(yīng)理解為構(gòu)件的各種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，例如在其橫截面中(至少從軸向觀察在構(gòu)件的部分區(qū)域中；例如見圖3)或者相對(duì)于其整個(gè)幾何形狀構(gòu)造(例如見圖2)尤其是相對(duì)于其主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線或者其“主對(duì)稱軸”。例如至少從軸向觀察構(gòu)件的部分區(qū)域偏心形式的(例如使質(zhì)量重心從主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線或者說“主對(duì)稱軸”偏移)和/或非圓形的(例如卵形的)構(gòu)造在此是可以想到的，在此并不限于這種情況。

所述橫軋模具的主運(yùn)動(dòng)方向在此可以是旋轉(zhuǎn)的或者平移的主運(yùn)動(dòng)方向。它們的組合也是可以想到的，于是此時(shí)至少平移的主運(yùn)動(dòng)方向的至少一部分例如可以構(gòu)成橫軋模具相對(duì)于(例如垂直于)構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平移的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

按照本發(fā)明的橫軋方法在此可以是任意的橫軋方法，亦即例如是圓模橫軋方法或者平模橫軋方法。因此，按照本發(fā)明的橫軋方法可以應(yīng)用于所有已知的橫軋方法。即使當(dāng)之前將橫軋模具平移的運(yùn)動(dòng)方向在相對(duì)于構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中的選項(xiàng)描述為可能的選項(xiàng)，所述構(gòu)件坯件優(yōu)選(唯一)通過橫軋模具的模具幾何形狀成型。以這種方式還可以簡(jiǎn)化地構(gòu)造相應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)。

所述橫軋模具可以是兩個(gè)優(yōu)選以相同方向旋轉(zhuǎn)的軋輥，所述軋輥圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線具有旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)方向；或者兩個(gè)彼此平移延伸的模具板，所述模具板在其延伸平面上具有平移的主運(yùn)動(dòng)方向。

原則上，也可以想到多于兩個(gè)相應(yīng)的橫軋模具，這大多由于空間原因不是始終期望的。在借助軋輥執(zhí)行所述橫軋方法時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行對(duì)應(yīng)圓模橫軋方法的方法，而在使用模具板用于橫軋方法時(shí)優(yōu)選執(zhí)行對(duì)應(yīng)平模橫軋方法的方法。

在本發(fā)明的框架下，“延伸平面”應(yīng)理解為例如用于一種平模橫軋方法的優(yōu)選面狀構(gòu)造的橫軋模具(模具板)的平行于主運(yùn)動(dòng)方向并且優(yōu)選也平行于構(gòu)件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線延伸的平面。

所述軋輥的旋轉(zhuǎn)軸線或者所述模具板或者其延伸平面平移的主運(yùn)動(dòng)方向優(yōu)選彼此平行地定向，以便由此優(yōu)選在橫軋方法中彼此相對(duì)置并且由此實(shí)現(xiàn)盡可能有效的成型，因?yàn)闃?gòu)件此時(shí)居中地設(shè)置/裝入在模具中。

所述橫軋模具至少在這樣的區(qū)域中具有復(fù)雜的并且優(yōu)選應(yīng)用材料流fem(有限元方法)得到的表面輪廓，在所述區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成。所述表面輪廓在此基于構(gòu)件坯件所期望的最終輪廓、要使用的模具、橫軋方法的類型、一方面構(gòu)件坯件的另一方面橫軋模具的和/或所使用的材料的尺寸得出，在此的列舉并不完全。

在此，例如所述橫軋模具的表面在其周緣上觀察至少在這樣的區(qū)域(在所述區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成)中相對(duì)于其對(duì)稱軸線沿軸向方向觀察可以具有與旋轉(zhuǎn)軸線非恒定的距離。這尤其是適用于前述圓模橫軋方法的軋輥的設(shè)計(jì)。

在本發(fā)明的框架下，“與旋轉(zhuǎn)軸非恒定的距離”表示：在橫軋模具相應(yīng)的區(qū)域中，借助所述橫軋模具，構(gòu)件坯件相應(yīng)的部分/區(qū)段應(yīng)該以非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地方式成型，非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地相對(duì)于模具的旋轉(zhuǎn)軸線構(gòu)成。相反，所述橫軋模具在相應(yīng)的區(qū)域/區(qū)段中在周緣上觀察具有變化的半徑，該半徑在周緣上觀察可以以任意方式對(duì)應(yīng)所期望的構(gòu)件最終幾何形狀而變化，例如跳躍式的、流暢的(fliessend)、線性的、非線性的由此的組合以及以其他任意的方式變化。

所述橫軋模具的表面沿著其延伸平面至少在這樣的區(qū)域(在所述區(qū)域中構(gòu)件非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成)中沿著平移的主運(yùn)動(dòng)方向觀察具有與所述延伸平面非恒定的距離。這尤其適用于平模橫軋方法的模具板。

在本發(fā)明的框架下，“與延伸平面非恒定的距離”應(yīng)理解為：類似于前述軋輥“與旋轉(zhuǎn)軸非恒定的距離”，剛好有效的橫軋模具的表面與構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離沿著主運(yùn)動(dòng)方向變化并且同樣例如沿著主運(yùn)動(dòng)方向跳躍式的、流暢的、線性的、非線性的、恒定的、非恒定的由此組合以及以其他任意的方式變化。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所涉及的幾何形狀-橫軋模具對(duì)于成型有效的表面區(qū)域可以始終精確地對(duì)置于構(gòu)件坯件同一要成型的表面區(qū)域。

根據(jù)方法技術(shù)的觀點(diǎn)優(yōu)選的是，在所述構(gòu)件坯件和橫軋模具之間的軋制過程如此相互協(xié)調(diào)，使得在構(gòu)件坯件的周緣上觀察，始終將橫軋模具的同一(至少涉及幾何形狀，亦即幾何形狀相同的)區(qū)域配設(shè)給構(gòu)件坯件的同一區(qū)域。例如對(duì)于圓模橫軋，橫軋模具優(yōu)選圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線(為了加工工件)精確地一次旋轉(zhuǎn)360°，其中所述工件在此至少同樣一次或者優(yōu)選也多次圍繞其主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)。

“至少涉及幾何形狀”表示：實(shí)際上不必須是橫軋模具的同一區(qū)域，該區(qū)域配設(shè)給構(gòu)件坯件的同一區(qū)域。原則上還可以想到，將幾何形狀的同一區(qū)域分別始終配設(shè)給構(gòu)件坯件的同一區(qū)域，這例如是在對(duì)應(yīng)表面輪廓的周期性重復(fù)時(shí)。還可以想到，如此設(shè)計(jì)橫軋模具，使得剛好總是橫軋模具的其他區(qū)域(所述區(qū)域優(yōu)選在沿著主運(yùn)動(dòng)方向觀察的運(yùn)動(dòng)過程期間為了成型而與構(gòu)件坯件有效接觸)與構(gòu)件坯件的同一區(qū)域接觸，以便因此實(shí)現(xiàn)例如連續(xù)的成型，亦即相應(yīng)區(qū)域分段地(stufenweise)成型。

按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述橫軋模具之一至少在這樣的表面區(qū)域(在所述表面區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成)中，沿著其表面在主運(yùn)動(dòng)方向上觀察可以具有至少一個(gè)帶有這樣的輪廓的部分區(qū)域，通過該輪廓，垂直于構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(優(yōu)選沿徑向方向朝向主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線觀察)，優(yōu)選徑向地?cái)D壓材料?；旧蠈?duì)置的橫軋模具在此可以具有配設(shè)于橫軋模具的部分區(qū)域并且優(yōu)選在部分區(qū)域中對(duì)置對(duì)應(yīng)的輪廓，以便將垂直于構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線擠壓的材料容納在對(duì)應(yīng)的輪廓中。以這種方式，構(gòu)件坯件或者構(gòu)件相關(guān)的部分/區(qū)段的重心例如也可以借助橫軋方法從主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線偏移。

備選地或者附加地，所述橫軋模具之一優(yōu)選可以至少在這樣的表面區(qū)域(在所述表面區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成)中，沿著其表面在主運(yùn)動(dòng)方向上觀察具有至少一個(gè)帶有一輪廓的部分區(qū)域，以便垂直于構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，優(yōu)選徑向地?cái)D壓材料，其中基本上對(duì)置的橫軋模具具有配設(shè)給橫軋模具的部分區(qū)域并且優(yōu)選在部分區(qū)域中相對(duì)置的輪廓，以便以相同的方式垂直于構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，優(yōu)選徑向地?cái)D壓材料。以這種方式，構(gòu)件坯件的材料由兩個(gè)相對(duì)置的側(cè)部互相擠壓，以便在橫軋模具周側(cè)的亦即軸向優(yōu)選受限的部分區(qū)域中實(shí)現(xiàn)例如構(gòu)件的非圓形的形狀。

橫軋模具還可以具有多于一個(gè)前述部分區(qū)域。在此，同樣不限制數(shù)量和(軸向)寬度。不言而喻，也可以如之前所述在各種不同的部分區(qū)域處設(shè)置任意的數(shù)量。所述部分區(qū)域也可以在軸向上或者說沿著其寬度在整個(gè)橫軋模具上延伸(至少在橫軋模具的有效區(qū)域中)。

所述輪廓可以關(guān)于所述橫軋模具相對(duì)于構(gòu)件坯件的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的中間表面距離構(gòu)成凸起和/或腔體。簡(jiǎn)單地或者概括地說，所述輪廓優(yōu)選具有凸起和/或腔體作為在模具表面的幾何形狀。

所述輪廓可以具有在橫軋模具的軋制長(zhǎng)度上周期性重復(fù)的幾何形狀。因此，所定義的凸起和/或腔體尤其是在橫軋模具的軋制長(zhǎng)度上周期性地(重復(fù)地)延伸。

按照另一方面，本發(fā)明還涉及一種用于制造至少部分非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱以及非循環(huán)對(duì)稱的構(gòu)件的橫軋模具。這樣的橫軋模具的一些構(gòu)造形式之前已經(jīng)描述過。因此，也完全參考前述設(shè)計(jì)。

所述橫軋模具可以至少在這樣的區(qū)域(在所述區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地并且非循環(huán)地構(gòu)成)中具有復(fù)雜的并且優(yōu)選應(yīng)用材料流fem得到的表面輪廓。

至少在這樣的區(qū)域(在所述區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成)中在相對(duì)于橫軋模具的旋轉(zhuǎn)軸線的軸向方向上觀察，橫軋模具的表面在其周緣上觀察可以具有至橫軋模具的旋轉(zhuǎn)軸線非恒定的距離。關(guān)于該特征同樣參考前述設(shè)計(jì)。

按照一種備選實(shí)施方式，沿著橫軋模具的延伸平面至少在這樣的區(qū)域(在所述區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成)中沿著橫軋模具平移的主運(yùn)動(dòng)方向觀察，橫軋模具的表面具有與延伸平面非恒定的距離。關(guān)于該特征同樣參考前述設(shè)計(jì)。

所述橫軋模具優(yōu)選至少在這樣的表面區(qū)域中，即在所述表面區(qū)域中構(gòu)件應(yīng)該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成，沿著其表面在主運(yùn)動(dòng)方向上觀察具有至少一個(gè)帶有以下輪廓的部分區(qū)域，即通過該輪廓，材料可以被橫軋模具擠壓離開或者被容納在所述輪廓中。所述輪廓在此可以具有凸起和/或腔體作為在模具表面的幾何形狀。此外，所述輪廓可以具有在橫軋模具的軋制長(zhǎng)度上周期性重復(fù)的幾何形狀。還可以想到，所述凸起和/或腔體在橫軋模具的軋制長(zhǎng)度上周期性地(重復(fù)地)構(gòu)成。所述重復(fù)的幾何形狀在此可以如此每次轉(zhuǎn)動(dòng)稍稍彼此偏離，以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件(坯件)分段地成型。

按照另一方面，本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的裝置，所述裝置優(yōu)選使用按照本發(fā)明的橫軋模具。

按照另一方面，本發(fā)明此外還涉及一種根據(jù)按照本發(fā)明的方法制造的構(gòu)件。

附圖說明

在后文中描述的附圖中示意性地示出了兩種可能的構(gòu)件幾何形狀，所述構(gòu)件幾何形狀能夠通過新式的橫軋方法制造。圖中：

圖1以簡(jiǎn)化視圖示意性地示出用傳統(tǒng)橫軋方法制造的構(gòu)件，其中僅示出相對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(上部)的一側(cè)，

圖2示意性地示出按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的本發(fā)明的構(gòu)件，以及

圖3以兩個(gè)彼此不嚴(yán)格按照比例的圖示示意性地示出本發(fā)明的第二實(shí)施例的本發(fā)明構(gòu)件。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出的構(gòu)件10描繪了一種借助常規(guī)橫軋方法制造的構(gòu)件10，該構(gòu)件相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸r10旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)成(僅示出了相對(duì)于構(gòu)件10的旋轉(zhuǎn)軸(上部)的一側(cè))。

在圖2中簡(jiǎn)化地示出了按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的本發(fā)明構(gòu)件1。在所示出的相對(duì)于構(gòu)件1的縱軸線或者說主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r1的區(qū)域a和c中，所述構(gòu)件1以傳統(tǒng)方式成型并且在所述區(qū)域a、c中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)成。然而，按照本發(fā)明的構(gòu)件1在中部區(qū)域b中相應(yīng)地如此成型，使得該區(qū)域b相對(duì)于構(gòu)件1的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r1非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地以及非循環(huán)對(duì)稱地構(gòu)成。尤其在所述區(qū)域b中，該區(qū)域b的(對(duì)稱)軸線rb從構(gòu)件1的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r1偏移或者說錯(cuò)開，并且因此在區(qū)域b中的質(zhì)量重心從在圖2中的主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r1向下偏移地設(shè)置。根據(jù)圖2的構(gòu)造例如可以裝入曲軸區(qū)域中。

在圖2中示出的構(gòu)件1通過按照本發(fā)明的方法，借助按照本發(fā)明的模具，如上所述地產(chǎn)生。例如通過提供彼此相對(duì)置的腔體(下部模具)和凸起(上部模具)，使得材料在相應(yīng)地相對(duì)作用的模具中被壓入或流入(fliesst)在圖2中示出的構(gòu)件1的下部區(qū)域中。

在圖3中示出了另一按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的按照本發(fā)明的構(gòu)件2。如圖3a所示，該構(gòu)件2也具有相對(duì)于其縱軸線或者主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r2對(duì)稱的區(qū)域a、c，所述區(qū)域尤其是相對(duì)于主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r2旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)成。根據(jù)圖3，所述構(gòu)件2同樣也具有相對(duì)于主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r2非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的以及非循環(huán)對(duì)稱的區(qū)域b。在該區(qū)域b中，不僅質(zhì)量重心相對(duì)于主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r2(在此向上)偏移。而且所述構(gòu)件2的幾何形狀在所述區(qū)域b中也構(gòu)成為非圓形的(在此例如是卵形的)，在圖3b示出圖3a中構(gòu)件2的不嚴(yán)格按比例的剖面iii-iii。這樣的構(gòu)造例如可以裝入凸輪軸區(qū)域中。

在圖3中示出的構(gòu)件2也通過按照本發(fā)明的方法，借助按照本發(fā)明的模具，如上所述地產(chǎn)生。在此，在圖3b中“卵形的”橫截面幾何形狀上部和下部的突出的(ausgebeutelt)區(qū)域o、u例如通過提供彼此相對(duì)置的腔體(下部模具)和凸起(上部模具)在模具或者說模具表面相應(yīng)旋轉(zhuǎn)的部分區(qū)段中產(chǎn)生，從而材料在相應(yīng)地相對(duì)作用的模具中被壓入或流入圖3b中示出的構(gòu)件1的上部區(qū)域o中。在圖3b中“卵形的”橫截面幾何形狀左邊的和右邊的區(qū)域l、r例如通過提供彼此相對(duì)置的凸起在模具或者說模具表面相應(yīng)旋轉(zhuǎn)的部分區(qū)段中產(chǎn)生，從而材料在相應(yīng)地相對(duì)作用的模具中在圖3b中示出的構(gòu)件1的側(cè)部區(qū)域l、r中相互推壓或者流動(dòng)。

要注意的是，在圖2和圖3中示出的按照本發(fā)明的構(gòu)件1、2的實(shí)施例不言而喻是非限制性的，并且相應(yīng)構(gòu)件的任意至少相對(duì)于主轉(zhuǎn)動(dòng)軸線r1、r2具有至少部分非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的以及非循環(huán)對(duì)稱的幾何形狀構(gòu)造的各種組合是可以想到的。

因此，本發(fā)明不限于前述實(shí)施例，只要它是被下列權(quán)利要求的主題方案所支持的。