專利名稱：槽紋輥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種槽紋輥，尤其是用于波紋機(jī)的槽紋輥，以及該槽紋輥的一種制造方法。
該目的通過以下特征來達(dá)到提供一具有一個(gè)中央縱向軸線和與之平行的一個(gè)縱方向和一個(gè)表面的槽紋輥坯料；提供一用于在所述表面磨削出沿縱方向延伸的槽紋的磨削設(shè)備；由相互平行的并沿所述表面圓周規(guī)則地交替地分布的槽頂和槽根組成的槽紋；通過使用磨削設(shè)備在所述表面上磨削槽頂，槽頂在縱方向上具有相同的橫截面內(nèi)的彎曲部分。此外，該目的通過一個(gè)槽紋輥達(dá)到，它包括一個(gè)具有一個(gè)縱向中軸線和與之平行的一個(gè)縱方向和一個(gè)表面的槽紋輥基體；布置在表面上并沿其圓周規(guī)則分布且沿縱方向伸展的槽紋，且該槽紋包括沿徑向凸出的槽頂和沿徑向凹入的槽根，該槽頂與槽根相互平行并交替分布；其中槽頂在縱方向上具有相同的橫截面內(nèi)的彎曲部分。本發(fā)明的要點(diǎn)在于設(shè)計(jì)這樣一種槽紋輥，即使該槽紋輥是紡錘形的，其槽頂?shù)那€特征在槽紋輥的整個(gè)寬度上保持一致。意即即使在存在鼓凸的情況下，槽頂?shù)耐廨喞€，可能還包括與槽頂相鄰的一槽紋側(cè)邊的部分的外輪廓線形狀是一致的。
圖2為一根據(jù)

圖1的槽紋輥的一橫截面視圖。
圖3為一根據(jù)圖2的槽紋輥接觸區(qū)的比例放大了的局部視圖。
圖4為一對(duì)槽紋輥的示意圖，其中一個(gè)槽紋輥具有一鼓凸，圖中顯示的不是真實(shí)比例。
圖5為一槽紋輥槽紋的理想曲線的一個(gè)示圖。
圖6為從現(xiàn)有的紡錘形槽紋輥中截取一片斷的比例放大的局部視圖；圖7為一用于磨削槽紋輥的磨削設(shè)備的示意圖；圖8為圖7在VIII-VIII線的橫截面視圖；圖9為根據(jù)圖8磨削輪和一槽紋輥坯料之間的接觸區(qū)的比例放大的局部視圖；圖10為通過一根據(jù)本發(fā)明被磨削的槽紋輥中央的橫截面視圖；圖11為根據(jù)圖10的槽紋輥的槽紋的比例放大的局部視圖；圖12為一通過根據(jù)本發(fā)明被磨削的槽紋輥的中央靠近最大鼓凸處的放大比例的橫截面局部視圖。
由DE 10034780 A1中已知，如圖2所示可以一起擠壓槽紋輥1和槽紋輥2以在槽紋輥的整個(gè)寬度上的接觸區(qū)9內(nèi)產(chǎn)生一達(dá)到最大可能均勻的預(yù)先確定的擠壓力。由于自重及其引起的彎曲，一定寬度的槽紋輥不再能通過相互推壓軸3和4的支承達(dá)到一預(yù)先確定的擠壓力。因此，兩個(gè)槽紋輥1、2中至少一個(gè)——當(dāng)前情況下為下槽紋輥1——帶有一鼓凸的形狀，即該槽紋輥呈紡錘形。這意味著槽紋輥1的直徑從兩端向中央連續(xù)增加。假設(shè)槽紋輥1的寬度為B＝3.30m，則由槽紋輥1中央的直徑DM和槽紋輥1端部的直徑DE之差形成的鼓凸大約為4mm。這就意味著槽紋輥1中部的周長要長大約2π(DM-DE)/2≌12.6mm。圖4中所示不是圓柱形槽紋輥2與紡錘形槽紋輥1之間差別的真實(shí)比例。
圖5所示為槽紋7和8的理想曲線的細(xì)節(jié)。每一槽紋7、8具有一沿徑向突起的具有一預(yù)先確定的曲率半徑為RK恒定的彎曲部分的槽頂15，如圖5的橫截面視圖所示。槽頂15的彎曲相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線5和6為外凸的。槽頂15在其最高點(diǎn)具有一槽峰16。每個(gè)槽頂15相對(duì)于一個(gè)由槽峰16和對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線5和6限定的對(duì)稱平面為鏡面對(duì)稱的。每個(gè)槽頂15在兩側(cè)由一基本上由槽紋高度H的上四分之一處端點(diǎn)起一直延伸至下四分之一H起始處的直側(cè)邊17限定。側(cè)邊17與一相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線5和6為內(nèi)凹的槽根18相毗連。槽根18具有一預(yù)先確定的曲率半徑為RF的恒定彎曲部分。曲率半徑RK小于曲率半徑RF。這是因?yàn)楸仨氃谝粋€(gè)槽紋輥的槽頂15和另一個(gè)槽紋輥的槽根18之間保持一容納波紋狀介質(zhì)14的間隙。RF和RK之間的差額取決與紙板的厚度和類型以及其它參數(shù)；其經(jīng)常在0.1到0.8mm之間，特別是在0.28和0.51mm之間。延伸于槽紋輥1和2的整個(gè)寬度上并與其旋轉(zhuǎn)軸線5和6平行的槽紋7、8相互平行。同時(shí)，槽紋7、8沿槽紋輥1和2的表面圓周規(guī)則地分布。相鄰槽頂15之間的距離用間距T表示。相應(yīng)于每個(gè)間距T相鄰槽頂15對(duì)于各自旋轉(zhuǎn)軸線5和6還構(gòu)成一角節(jié)距φT。對(duì)于槽紋輥1和2的情形，角節(jié)距φT為常數(shù)，其中槽紋輥1的角節(jié)距不一定等于槽紋輥2的角節(jié)距。圖5中所示槽紋7、8的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于一沒有鼓凸的圓柱形槽紋輥的理想曲線。
本發(fā)明人對(duì)槽紋輥1、2之間接觸區(qū)9處的一紙板13的進(jìn)給行為進(jìn)行的詳細(xì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在圖3左側(cè)所示的進(jìn)給區(qū)19內(nèi)的槽頂15實(shí)質(zhì)上決定了進(jìn)給行為。在接觸區(qū)內(nèi)被擠壓成波紋狀介質(zhì)14的形狀之前，紙板13在嚙合的上槽紋輥2和下槽紋輥1的槽頂15之間的進(jìn)給區(qū)內(nèi)19被拉緊，且紙板13在進(jìn)給區(qū)19內(nèi)與槽根18沒有進(jìn)入接觸。因此，紙板13在槽紋輥1、2的整個(gè)寬度上的橫進(jìn)給行為實(shí)質(zhì)上取決于根據(jù)圖5描述的理想曲線的槽頂15的正確設(shè)計(jì)，而不是取決于兩個(gè)槽紋輥1和2的槽根18的設(shè)計(jì)，即使對(duì)于一紡錘形槽紋輥1的情形也是如此。
圖6所示為一現(xiàn)有技術(shù)紡錘形槽紋輥的中央的一橫截面視圖。圖6中的參考標(biāo)號(hào)只是用來標(biāo)明對(duì)比根據(jù)圖1到5描述的本發(fā)明的波紋機(jī)具有同一功能的部分。為了表明其顯示的是一現(xiàn)有技術(shù)的槽紋輥這一事實(shí)，圖6對(duì)于功能上與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例一致的部分采用同樣的參考標(biāo)號(hào)，但在標(biāo)號(hào)的右上角有一撇。圖6中槽紋輥1’上側(cè)的實(shí)線顯示了槽紋7’在鄰近紡錘形槽紋輥1’中央部分的實(shí)際外廓線。虛線顯示的是根據(jù)圖5的槽紋理想曲線20’。槽根18’即使在槽紋輥1’的中央處，即最大直徑區(qū)域，也對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖5的理想曲線。不過，如與顯示理想曲線20’的虛線之間的偏差所示，槽頂15’過寬了。這是由于使用了現(xiàn)有技術(shù)的磨削方法?，F(xiàn)有技術(shù)的方法使用一個(gè)帶有一個(gè)沿徑向突起并且其外輪廓對(duì)應(yīng)于待磨削的槽根18’的輪廓的環(huán)狀磨削頭的轉(zhuǎn)動(dòng)的磨削輪。環(huán)狀磨削頭兩側(cè)回縮的邊緣磨削與待磨削的槽根18’相鄰的槽紋側(cè)邊17’和半個(gè)槽頂15’。然后將待磨削的槽紋輥旋轉(zhuǎn)一給定的角節(jié)距φT并重復(fù)同樣的加工過程。由于槽紋輥1’的鼓凸形狀，槽紋輥1’中央的周長要超過兩端的周長，如開頭的例子中所述的12.6mm，這造成了每個(gè)槽頂15’變寬了12.6mm除以槽紋7’的數(shù)量。在紡錘形槽紋輥1’的中部的間距T’，即相鄰槽峰16’之間的距離要比兩端部區(qū)域的大。這就是在現(xiàn)有技術(shù)的磨削方法中槽頂15’變寬的原因。由于下槽紋輥的槽頂不是在整個(gè)槽紋輥的寬度上與上槽紋輥的槽頂精確地相匹配，就造成了在進(jìn)給區(qū)19’紙板13’不規(guī)則的進(jìn)給行為，這引起了對(duì)于所生產(chǎn)的瓦楞紙板的質(zhì)量具有一持久的負(fù)面影響的起皺。
下面將參考圖7至9對(duì)根據(jù)本發(fā)明的槽紋輥磨削方法進(jìn)行解釋。
一磨削設(shè)備21包括一帶有兩個(gè)對(duì)立垂直的支柱23的機(jī)架22，支柱之間固定安裝了兩個(gè)平行的導(dǎo)桿24。一個(gè)導(dǎo)板25在導(dǎo)桿24上可移動(dòng)地被引導(dǎo)。驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板25在導(dǎo)桿24上進(jìn)行位移，該導(dǎo)板可以由如對(duì)應(yīng)于采用了相應(yīng)的設(shè)計(jì)的導(dǎo)桿24的一主軸驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，或?qū)?yīng)于采用了相應(yīng)的設(shè)計(jì)的導(dǎo)桿24的一齒條齒輪驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。一個(gè)帶有一軸26的可旋轉(zhuǎn)地安裝的磨削輪27固定在導(dǎo)板25上。磨削輪27被安裝成可通過側(cè)面導(dǎo)軌29調(diào)整高度，這使得導(dǎo)板25在導(dǎo)桿24上的移動(dòng)過程中磨削輪27對(duì)于待磨削物體的接觸壓力是恒定的。通過一略圖表示的驅(qū)動(dòng)裝置30使磨削輪27旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)軸承座31布置在導(dǎo)桿下方機(jī)架22上；一個(gè)槽紋輥的待磨削坯料41可旋轉(zhuǎn)地安裝在兩個(gè)軸承座31之間。通過一帶動(dòng)坯料41的驅(qū)動(dòng)裝置32可以以恒定的角節(jié)距φT轉(zhuǎn)動(dòng)坯料41。
圖9中以放大了的比例顯示，磨削輪27具有兩個(gè)相對(duì)于軸26徑向突起的平行的環(huán)狀磨削頭(突起)33、34，在其之間形成一相對(duì)于磨削頭33、34沿徑向內(nèi)凹的環(huán)狀凹槽35。相對(duì)于距軸26最大距離的圓周線，環(huán)狀磨削頭33和34由朝向凹槽35的半部36和背離凹槽35的半部37組成。凹槽35和毗鄰的半部36精確地對(duì)應(yīng)于圖5所示理想槽紋7、8的負(fù)輪廓，即一個(gè)槽頂15，兩個(gè)比鄰的側(cè)邊17和半個(gè)槽根18。磨削輪27的兩個(gè)外半部37過渡至外部的圓柱位置38，圓柱位置38到軸26的距離等于或最好略小于凹槽35最大深度的點(diǎn)39(到軸26)的距離。半部37的外輪廓略窄于半部36的外輪廓，這樣兩個(gè)半部36和37相對(duì)于中線40就不是鏡面對(duì)稱的。
在根據(jù)本發(fā)明的磨削方法中，一坯料41被夾持在軸承座31之間。根據(jù)待磨削槽紋的高度H，也就是根據(jù)一槽峰16與一相鄰槽根18的槽谷之間的半徑差，可使用一具有光滑的無表面波紋結(jié)構(gòu)的表面42的坯料或已粗加工出槽紋的坯料41。坯料41可以是紡錘形的。在實(shí)際磨削過程中，旋轉(zhuǎn)的磨削輪27下降至坯料41上并以平行于坯料41中央縱向軸線44的縱方向43沿坯料41運(yùn)動(dòng)。如果坯料41具有一鼓凸，磨削輪27在軌道29上向上移動(dòng)。由于以上描述的磨削輪27的這種設(shè)計(jì)，一槽頂15和相連的側(cè)邊17和相鄰槽根18的部分在磨削過程中在槽紋輥的整個(gè)寬度上被磨削成對(duì)應(yīng)于圖5所示的理想槽紋形狀。圖8顯示了一個(gè)具有光滑表面42的待磨削坯料41的磨削過程。圖9放大了的局部視圖顯示了對(duì)一具有粗加工出槽紋面42的坯料41的磨削工作，由此在磨削輪27的左邊和右邊都具有槽頂15。一旦一槽頂15被磨削完成，磨削輪27被抬高并縮回，同時(shí)坯料41被旋轉(zhuǎn)一角節(jié)距φT。接下來，另一個(gè)槽紋被磨削直至整個(gè)表面42被規(guī)則地加工出槽紋。
根據(jù)本發(fā)明的磨削方法還提供了涉及磨削輪27在磨削工作中磨損情況的重要優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于一根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有一個(gè)用于磨削槽根的環(huán)狀磨削頭的磨削輪的情形，由于大部分磨耗發(fā)生在側(cè)邊的鄰近區(qū)域，磨削輪的環(huán)狀磨削頭將變得越來越尖。在接下來對(duì)磨削輪進(jìn)行翻新時(shí)，環(huán)狀磨削頭邊緣區(qū)域的全部材料都必須除去以便制作出重新與槽根形狀相應(yīng)的一環(huán)狀磨削頭。在根據(jù)本發(fā)明的磨削輪27中，環(huán)狀磨削頭33、34大體上被保留，因?yàn)橹饕哪ズ陌l(fā)生在環(huán)形凹槽35的側(cè)邊附近，因此磨削輪本身在一定程度上內(nèi)凹。尤其是在使用粗加工出槽紋的坯料的情形下，磨削輪27在粗糙的槽紋上會(huì)發(fā)生自動(dòng)對(duì)中。
參考圖10至12，下面將基于采用紡錘形槽紋輥的情況說明一根據(jù)本發(fā)明的磨削方法的結(jié)果。圖10顯示為一加工完成的紡錘形槽紋輥垂直于中央縱向軸線44的一截面，外圈槽紋45表示槽紋輥中央附近的槽紋。所示內(nèi)圈槽紋46對(duì)應(yīng)于槽紋輥的一個(gè)端部沿中央縱向軸線44方向在截面47上的投影。圖11中放大了的局部視圖顯示了圖10所示在外圈槽紋45上，即在最大鼓凸區(qū)域，和在內(nèi)圈槽紋46上，即在槽紋輥的邊緣區(qū)域，槽頂15具有一致的設(shè)計(jì)，這些槽頂15具有與中央縱向軸線44一起限定一共用平面的各自的槽峰16。在此，圖3所示由槽頂15決定的紙板13的進(jìn)給行為在槽紋輥的整個(gè)寬度上是一致的，不會(huì)起皺。所示內(nèi)圈槽紋46的槽根18也具有對(duì)應(yīng)于圖5所示的理想設(shè)計(jì)。外圈槽紋45的槽根18具有一平展的中央部分48，其寬度對(duì)應(yīng)于由鼓凸引起的周長差，在所述例子中為12.6mm除以槽紋的數(shù)量。在此外圈槽紋45的槽根18不對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖5的理想曲線。但是如上所述，由于進(jìn)給是由槽頂15決定的，所以這一點(diǎn)對(duì)于紙板13的進(jìn)給行為并不重要。
圖12表示一根據(jù)本發(fā)明磨削完成的槽紋輥在截面47上的一部分，如槽紋輥1。這個(gè)部分截面可以與圖6所示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磨削方法磨削出的槽紋輥進(jìn)行對(duì)比。頂部的實(shí)線表示槽紋的實(shí)際曲線。虛線表示理想曲線，與理想曲線的偏差出現(xiàn)在最大鼓凸區(qū)。槽頂15符合理想曲線，槽根18比較而言過寬。側(cè)邊17下部的情況也是這樣。
不同磨削方法產(chǎn)生的鼓凸和與理想形狀的偏差其比例在任何圖中的都不是準(zhǔn)確的。
權(quán)利要求
1.一種制造槽紋輥的方法，包括以下步驟—提供一具有一縱向中軸線(44)，具有與其平行的一縱方向(43)和具有一表面(42)的槽紋輥坯料(41)；—提供一磨削設(shè)備(21)用于在表面(42)上磨削出沿縱方向(43)延伸的槽紋(7、8)；——槽紋(7、8)包括沿表面(42)周向規(guī)則地交替分布的以及相互平行的槽頂(15)和槽根(18)；—使用磨削設(shè)備(21)在表面(42)上磨削槽頂(15)；--槽頂(15)在縱方向(43)上具有相同的橫截面內(nèi)的彎曲部分。
2.一種按權(quán)利要求1的方法，其特征在于槽紋輥坯料(41)具有沿縱方向(43)變化的直徑。
3.一種按權(quán)利要求1的方法，其特征在于槽紋輥坯料(41)具有一個(gè)鼓凸。
4.一種按權(quán)利要求1的方法，其特征在于在磨削設(shè)備(21)中使用一個(gè)可沿縱方向(43)移動(dòng)的磨削輪(27)。
5.一種按權(quán)利要求4的方法，其特征在于使用一個(gè)具有兩個(gè)徑向突起的環(huán)狀磨削頭(33、34)和一個(gè)位于磨削頭(33、34)之間并徑向內(nèi)凹的環(huán)狀凹槽(35)的磨削輪(27)。
6.一種按權(quán)利要求5的方法，其特征在于環(huán)狀凹槽(35)的橫截面內(nèi)形狀對(duì)應(yīng)于槽頂(15)的彎曲部分。
7.一種按權(quán)利要求4的方法，其特征在于在磨削時(shí)將磨削輪(27)置于槽紋輥坯料(41)的表面(42)上。
8.一種按權(quán)利要求1的方法，其特征在于磨削設(shè)備(21)在磨削槽頂(15)時(shí)磨削與槽頂(15)相鄰的兩個(gè)槽根(18)的一部分。
9.一種槽紋輥，包括—一具有一個(gè)縱向中軸線(44)和與其平行的一個(gè)縱方向(43)和一個(gè)表面(42)的槽紋輥基體；—布置在表面(42)上并沿其周向規(guī)則地分布，同時(shí)沿縱方向(43)伸展的槽紋(7、8)，—槽紋(7、8)包括沿徑向突起的槽頂(15)和沿徑向凹入的槽根(18)，槽頂(15)和槽根(18)相互平行并交替出現(xiàn)；—其特征在于槽頂(15)在縱方向(43)上具有相同的橫截面內(nèi)的彎曲部分。
10.一種按權(quán)利要求9的槽紋輥，其特征在于每個(gè)槽頂(15)具有一位于距中央縱軸線(44)最大距離處的槽峰(16)，每個(gè)槽峰(16)各自與中央縱向軸線(44)限定一共用平面。
11.一種按權(quán)利要求9的槽紋輥，其特征在于它用于波紋機(jī)。
全文摘要
一種制造特別是用于波紋機(jī)的槽紋輥的方法，包括以下步驟提供一具有一縱向中軸線(44)、與之平行的一縱方向(43)和一表面(42)的槽紋輥坯料(41)；提供一磨削設(shè)備(21)用于在表面(42)上磨削出沿縱方向(43)延伸的槽紋(7、8)，槽紋(7、8)包括相互平行并沿表面(42)周向規(guī)則地交替分布的槽頂(15)和槽根(18)；使用磨削設(shè)備(21)在表面(42)上磨削槽頂(15)，槽頂(15)在縱方向(43)上具有相同的橫截面內(nèi)的彎曲部分。
文檔編號(hào)B31F1/20GK1472065SQ0314
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2003年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月11日
發(fā)明者H·賴希, A·格南, T·卡姆, E·布拉達(dá)奇, N·施特德勒, H 賴希, 氐呂, 鍥 申請(qǐng)人:Bhs波紋機(jī)械和設(shè)備制造有限公司