專利名稱：：異形線材的成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種異形線材的成形裝置，其適用于發(fā)動機(jī)用活塞環(huán)等使用的異形截面的線材的成形等。
背景技術(shù)：
：由于近年來的發(fā)動機(jī)的高旋轉(zhuǎn)、高輸出的發(fā)展方向，高負(fù)荷的活塞環(huán)由以往的鑄鐵制轉(zhuǎn)換為鋼制，而采用高合金不銹鋼等特殊鋼。在活塞環(huán)中，有截面形狀近似H形的油環(huán)、截面形狀左右不同的側(cè)軌、隔圈及壓縮環(huán)，分別具有異形截面。在這種活塞環(huán)中，有截面近似H形的具有復(fù)雜的異形截面的活塞環(huán)作為油環(huán)使用，對于作為原材的活塞環(huán)用線材要求嚴(yán)格的尺寸精度?，F(xiàn)在，這樣的異形截面的活塞環(huán)用線材的成形例如如專利文獻(xiàn)1(日本特開2003-39103號公報)所述，有以下提案在將圓線成形為矩形線后，將非驅(qū)動的前段四輥式十字形輥模和動力驅(qū)動的后段四輥式十字形輥模組合的成形單元通過1個單元或串聯(lián)地排列多個單元的成形裝置成形。該提案將以往分35次成形且中間進(jìn)行消除應(yīng)力退火的工序轉(zhuǎn)變?yōu)橐?2次成形且省略或削減中間的消除應(yīng)力退火的工序，由此，具有能夠大幅度提高效率且降低成本的優(yōu)點(diǎn)。上述專利文獻(xiàn)1所述的成形裝置雖然在大幅度提高效率和降低成本方面有利，但若以例如前一道工序成形為矩形線的狀態(tài)，將在線材上殘存有彎曲或扭曲的原材料成形為異形線材，則在嚙入四輥式十字形輥模時或在軋制中，產(chǎn)生對輥孔型的填充狀態(tài)不均勻、不能成形為規(guī)定的形狀的問題。另外，由于軋制中的輥磨損及熱膨脹等，出現(xiàn)了在成形后的線材上產(chǎn)生彎曲的問題。這些問題會給異形線材的成形性及下一工序的加工帶來很大影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種異形線材的成形裝置，其解決在異形線材的成形前后的線材上產(chǎn)生彎曲的問題，成形性良好且具有高尺寸精度。本發(fā)明者探討在異形線材的成形前后產(chǎn)生彎曲的問題，通過在成形前后采用彎曲矯正機(jī)構(gòu)，能夠大幅度改善異形線材的尺寸精度和在下一道工序中的成形性，從而形成本發(fā)明。即本發(fā)明提供一種異形線材的成形裝置，其具有作為成形單元的四輥式十字形輥模，在所述成形單元的前段和后段分別配置有矯直機(jī)。優(yōu)選所述成形單元中非驅(qū)動的四輥式十字形輥模和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模串聯(lián)地配置。并且，優(yōu)選所述成形單元中非驅(qū)動的四輥式十字形輥模和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模串聯(lián)地排列多個單元。此外，優(yōu)選在所述成形單元的最后段，配置單個或多個由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模構(gòu)成的精加工單元。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過在由四輥式十字形輥模構(gòu)成的成形單元的前段和后段配置矯直機(jī)，從而能夠抑制在異形線材的成形前后產(chǎn)生的彎曲，能夠飛躍性地提高用于活塞環(huán)等的異形線材的制造。圖1為表示本發(fā)明的異形線材的成形裝置的一例的圖。圖2為表示在實(shí)施例中成形的異形線材的截面的圖。圖3為表示在異形線材中產(chǎn)生的橫向彎曲量的示意圖。圖4為表示本發(fā)明的異形線材的成形裝置具備的輥式矯直機(jī)的排列的一例的圖。圖5為表示本發(fā)明的異形線材的成形裝置具備的輥式矯直機(jī)(上下方向)的嚙合量的一例的示意圖。圖6為表示本發(fā)明的異形線材的成形裝置的另一例的圖。圖7為表示本發(fā)明的異形線材的成形裝置的另一例的圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的最重要的特征在于，在由四輥式十字形輥模(4方口一>夕一夕V)形成的成形單元的前段和后段配置矯直機(jī)。如上所述，若線材卷繞到滾筒等上，則線材上容易產(chǎn)生卷繞缺陷等變形。若將在線材上殘存有彎曲或扭曲等變形的線材使用四輥式十字形輥模成形為異形線材，則線材不能相對于輥孔型的面垂直地進(jìn)入。其結(jié)果是，對輥孔型的填充狀態(tài)不均勻，不能成形為規(guī)定的形狀或使彎曲增大。為得到規(guī)定的異形截面形狀，在軋制時使線材相對于輥孔型的面垂直地嚙入是很重要的。因此，在本發(fā)明中，在成形單元的前段設(shè)置矯直機(jī)，用于在使線材嚙入輥孔型之前將線材的彎曲矯正。并且，在軋制中的四輥式十字形輥模中，在使用左右同樣的孔型形狀的輥進(jìn)行軋制時，若例如左右輥的輥孔型的磨損狀態(tài)不同，則使線材嚙入輥時的潤滑狀態(tài)不同，軋制后的線材的金屬塑性流動產(chǎn)生差異。其結(jié)果是，由于左右的線材的伸長量不同，因此在線材上產(chǎn)生彎曲。并且，在使用左右不同的輥孔型成形異形線材時，由于由輥對線材施加的左右各邊上的變形產(chǎn)生差異，左右的線材的伸長量不同，因此在線材上產(chǎn)生彎曲。并且，若連續(xù)進(jìn)行異形線材的成形，則根據(jù)四輥式十字形輥模所用的輥的孔型形狀，由各輥對異形線材施加的變形量不同，因此，施加給各輥的來自線材的加工熱量可能不同。由此各輥的熱膨脹量各不相同，因此，各輥的直徑產(chǎn)生差異。在這樣的情況下，各輥的軋制量不同，其結(jié)果是，由于施加于線材的各邊的變形量不同，因此產(chǎn)生彎曲。由此，在本發(fā)明中，在成形單元的后段設(shè)置矯直機(jī)，用于矯正成形結(jié)束后的異形線材產(chǎn)生的彎曲。能夠適用于本發(fā)明的異形線材的成形裝置的矯直機(jī)有輥式矯直機(jī)(π—，一>《，一)、拉線機(jī)(74乂一7卜l·7f乂一)、張力矯直機(jī)(歹>*3>>《，一)、張力退火機(jī)(歹3>7·二一U)、旋轉(zhuǎn)式張緊器(Π—夕'J^卜>)等，可以根據(jù)制造的異形線材的形狀尺寸適當(dāng)?shù)剡x擇。由于拉線機(jī)、張力矯直機(jī)在矯正時施加過大的張力，因此，為抑制線材對輥孔型的填充不足及線材的伸長所引起的尺寸變動(縮小)的產(chǎn)生，需要進(jìn)行張力調(diào)整。所以，在本發(fā)明的異形線材的成形裝置中，優(yōu)選使用相對來說不對線材施加張力也能夠進(jìn)行矯正的輥式矯直機(jī)、張力退火機(jī)、旋轉(zhuǎn)式張緊器等。在成形單元的前段，優(yōu)選使用輥式矯直機(jī)、張力退火機(jī)、旋轉(zhuǎn)式張緊器等。并且，在成形單元的后段，由于線材已經(jīng)被加工為異形形狀，需要維持由軋制得到的高精度的尺寸精度，因此優(yōu)選使用作為冷加工矯正的輥式矯直機(jī)。而且，其中的輥式矯直機(jī)由于相對構(gòu)造簡單，容易維護(hù)，省空間化性良好，且容易與成形裝置串排配置，因此最優(yōu)選。輥式矯直機(jī)是指具有多段在上下方向或橫向上配置為鋸齒狀的非驅(qū)動的圓筒形的輥，且矯正在異形線材上產(chǎn)生的彎曲的裝置。該輥式矯直機(jī)所用的輥可以使用外周面為平面的輥，或被孔型加工成凹狀的輥。這是因?yàn)?，在將?cè)面(寬度方向的兩側(cè)面)為R形狀的線材從橫向由輥壓下矯正時，或在將平面(厚度方向的上下表面)為錐狀的線材從上下方向由輥壓下矯正時，能夠抑制線材從輥脫離而矯正。輥式矯直機(jī)能夠根據(jù)上述線材上產(chǎn)生的變形(彎曲)的形狀不同而使用上下方向和橫向的組合或使用各自的單體。成形為異形線材之前的線材由于卷繞在卷盤或滾筒等上，因此由放線機(jī)放出的線材上多具有卷繞缺陷等的變形(平面彎曲、橫向彎曲)。為消除由該卷繞缺陷等產(chǎn)生的平面彎曲，可以通過配置于前段的上下方向的輥式矯直機(jī)進(jìn)行平面彎曲的矯正。并且，橫向彎曲也可以通過配置于前段的橫向的輥式矯直機(jī)進(jìn)行橫向彎曲的矯正來消除。并且，在成形為異形截面后的異形線材上，根據(jù)線材上產(chǎn)生的彎曲的狀態(tài)，配置在后段上設(shè)置的上下方向的輥式矯直機(jī)及橫向的輥式矯直機(jī)的組合或各自的單體，由此矯正成形后產(chǎn)生的彎曲，能夠得到高尺寸精度的異形線材。并且，例如，如活塞環(huán)用線材中的側(cè)軌用線材或隔圈用線材為成形后的線材的寬度尺寸相對于厚度尺寸的比例大的線材，對于這種線材的橫向彎曲的矯正，優(yōu)選采用上下方向的輥式矯直機(jī)進(jìn)行壓下線材的矯正。圖1表示本發(fā)明的異形線材的成形裝置的一例。如圖1所示，在本發(fā)明的異形線材的成形裝置的一例中，采用下述結(jié)構(gòu)放線機(jī)1的緊后方配置有蓄壓跳動輥(了^-一Λ夕'>寸一口一>)10、前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2、及前段輥式矯直機(jī)(橫向)3，在其后段，作為成形單元將非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5串聯(lián)地排列2單元，再在后段，配置有由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模構(gòu)成的精加工單元6、后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7及后段輥式矯直機(jī)(橫向)8、雙卷筒絞盤12、繞線機(jī)9。在放線機(jī)1和前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2之間配置的蓄壓跳動輥10、在動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5和精加工單元6之間配置的跳動輥11分別以保持上述兩者間的張力一定的方式來控制配置于緊前方的放線機(jī)1、動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5的轉(zhuǎn)速。在圖1所示的異形線材的成形裝置的一例中，作為成形單元僅配置1段前段的非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4，但也可以配置2段以上的非驅(qū)動的四輥式十字形輥模。并且，后段的動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模4僅配置有1段，但也可以配置2段以上的動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模。另外，成形單元也可以將非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5串聯(lián)地排列多個單元。并且，由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模構(gòu)成的精加工單元6僅配置有1段，但也可以配置2段以上的非驅(qū)動的四輥式十字形輥模。并且，在圖1中，以前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2、前段輥式矯直機(jī)(橫向)3的順序配置，但該配置的順序也可以相反。并且，前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2、前段輥式矯直機(jī)(橫向)3分別僅配置有1段，但也可以配置多段。并且，以后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7、后段輥式矯直機(jī)(橫向)8的順序配置，但該配置的順序也可以相反。并且，后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7、后段輥式矯直機(jī)(橫向)8分別僅配置有1段，但也可以配置多段。圖6表示本發(fā)明的異形線材的成形裝置的另一例。如圖6所示，在本發(fā)明的異形線材的成形裝置中，可以采用下述結(jié)構(gòu)在放線機(jī)1的后段配置有蓄壓跳動輥10、前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2、前段輥式矯直機(jī)(橫向)3，在其后段，由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5串聯(lián)配置的成形單元串聯(lián)地排列3單元，在各成形單元的后段，配置有非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4，在最后段的成形單元的后段，精加工單元6串聯(lián)地排列2單元，在精加工單元6的后段，配置有后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7及后段輥式矯直機(jī)(橫向)8、雙卷筒絞盤12、繞線機(jī)9。通過這樣配置成形單元，油環(huán)用線材、側(cè)軌用線材、隔圈用線材及壓縮環(huán)用線材能夠以高尺寸精度成形，其中最適用于油環(huán)用線材的成形。并且，圖7表示本發(fā)明的異性線材的成形裝置的另一例。如圖7所示，在本發(fā)明的異形線材的成形裝置中，也可以采用以下結(jié)構(gòu)在放線機(jī)1的后段配置有蓄壓跳動輥10、前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2、前段輥式矯直機(jī)(橫向)3，在其后段，由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5串聯(lián)配置的成形單元串聯(lián)地排列3單元，在成形單元的后段，精加工單元6串聯(lián)地排列5單元，在精加工單元6的后段，配置有后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7及后段輥式矯直機(jī)(橫向)8、雙卷筒絞盤12、繞線機(jī)9。通過這樣配置成形單元，油環(huán)用線材、側(cè)軌用線材、隔圈用線材及壓縮環(huán)用線材能夠以高尺寸精度成形，其中最適用于壓縮環(huán)用線材的成形。本發(fā)明的異形線材的成形裝置中的成形單元優(yōu)選將非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5串聯(lián)地配置。通過在成形單元中使用非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4，能夠減小壓下率，其結(jié)果是，軋制負(fù)荷也減小。由此，由于線材對四輥式十字形輥模的反作用力也減小，因此可以在四輥式十字形輥模的剛性低的區(qū)域內(nèi)軋制。通過在四輥式十字形輥模的剛性低的區(qū)域內(nèi)軋制，能夠抑制由輥偏差所引起的尺寸變動，因而能夠成形高尺寸精度的異形線材。并且，通過在成形單元中使用動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5，能夠減小從卷線機(jī)側(cè)對異形線材施加的前方張力。由此，即使相對于非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4增大壓下率，由于前方張力不增加，因此也能夠抑制由線材的伸長所引起的尺寸變動(縮小)及斷裂，能夠確保對輥孔型的高填充率。本發(fā)明的異形線材的成形裝置中的成形單元優(yōu)選將非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5串聯(lián)地排列多個單元。由此，能夠?qū)⒚?臺四輥式十字形輥模的壓小率抑制到很小，能夠減小輥的磨損及破損。并且，通過將成形單元串聯(lián)地排列多個單元，能夠在如輥的孔型形狀逐漸接近制品形狀的孔型系統(tǒng)中將線材成形，能夠不阻礙線材的金屬塑性流動地進(jìn)行線材的成形。由此，不僅能夠成形高尺寸精度的異形線材，而且能夠省略軋制次數(shù)及中間退火。本發(fā)明的異形線材的成形裝置優(yōu)選在所述串聯(lián)地排列多個單元的成形單元的最后段，配置單個或多個由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模構(gòu)成的精加工單元6。為得到高尺寸精度的異形線材，需要使最終段的壓下為輕壓下。在將動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模設(shè)置于最終段并將壓下率抑制成很小地成形時，由于動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模的驅(qū)動力產(chǎn)生輥打滑，異形線材上可能會產(chǎn)生瑕疵。因此，通過采用由沒有驅(qū)動力影響的非驅(qū)動的四輥式十字形輥模構(gòu)成的精加工單元6，即使將壓下率抑制成很低也能夠抑制輥打滑，能夠成形沒有瑕疵的高尺寸精度的異形線材。并且，通過在精加工單元6中使用非驅(qū)動的四輥式十字形輥模，能夠減小壓小率，軋制負(fù)荷也變小。由此，線材對四輥式十字形輥模的反作用力也變小，因此能夠在四輥式十字形輥模的剛性低的區(qū)域軋制。通過在四輥式十字形輥模的剛性低的區(qū)域軋制，能夠抑制輥偏差引起的尺寸變動，能夠成形更高尺寸精度的異形線材。實(shí)施例如圖1所示，采用下述異形線材的成形裝置進(jìn)行軋制在放線機(jī)1的后段設(shè)置蓄壓跳動輥10、前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2、前段輥式矯直機(jī)(橫向)3，在其后段，由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模4和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模5串聯(lián)配置的成形單元串聯(lián)地排列2單元，在成形單元的后段，配置有由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模構(gòu)成的精加工單元6、后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7、后段輥式矯直機(jī)(橫向)8、雙卷筒絞盤12、繞線機(jī)9。在原材料中，采用直徑為Φ1.38mm的0.8%C-17%Cr鋼(質(zhì)量％)，成形為如圖2所示的，厚度為0.65mm，寬度為1.85mm，左右的角形狀不同且分別為R0.33mm、R0.37mm的異形線材。這時，線材的后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7的通過速度為30m/min，在輥式矯直機(jī)的進(jìn)入側(cè)的線材的后方張力為130N。并且，測定所得的異形線材的彎曲量，如圖3所示，測定了每Im線材的寬度方向的橫向彎曲量。后段輥式矯直機(jī)(上下方向)7如圖4所示，使直徑為28mm的圓筒形的非驅(qū)動輥2127配置為鋸齒狀的7段，輥間距調(diào)整為P1=40mm,P2=42mm,P3=44mm,P4=46謹(jǐn)，將嚙合量調(diào)整為表1所示的條件而進(jìn)行矯正。在此，嚙合量如圖5的示意圖中所示，表示矯直機(jī)上段輥22相對于異形線材的平面壓入的量。在本次成形實(shí)驗(yàn)中，由于原材料的平面彎曲量及橫向彎曲量少，因此沒有使用圖1所示的成形單元的前段輥式矯直機(jī)(上下方向)2、前段輥式矯直機(jī)(橫向)3。并且，在軋制后的異形線材上，由于平面彎曲的產(chǎn)生量少，因此沒有使用后段輥式矯直機(jī)(橫向)8。成形實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在表1中表示。如表1所示，若在圖1的異形線材的成形裝置中完全不使用輥式矯直機(jī)(上下方向)2、7和輥式矯直機(jī)(橫向)3、8來成形異形線材，則橫向彎曲量每Im為47mm。另一方面，使用本發(fā)明的異形線材的成形裝置的輥式矯直機(jī)(上下方向)7成形的異形線材的橫向彎曲量均被矯正為每Im在IOmm以下，能夠確認(rèn)本發(fā)明的有效性。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種異形線材的成形裝置，具有作為成形單元的四輥式十字形輥模，其特征在于，在所述成形單元的前段和后段分別配置有矯直機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形線材成形裝置，其特征在于，所述成形單元由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模串聯(lián)配置而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形線材成形裝置，其特征在于，所述成形單元由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模串聯(lián)配置而成，并且，排列多個該成形單元。4.根據(jù)權(quán)利要求13中任一項所述的異形線材成形裝置，其特征在于，在最后段的所述成形單元的后段，配置有單個或多個由非驅(qū)動的四輥式十字形輥模構(gòu)成的精加工單元。全文摘要本發(fā)明的目的在于提供一種異形線材的成形裝置，其解決在異形線材的成形前后的線材上產(chǎn)生彎曲的問題，具有高尺寸精度且成形性良好。本發(fā)明為一種異形線材的成形裝置，其具有作為成形單元的四輥式十字形輥模，優(yōu)選在所述成形單元的前段和后段分別配置有矯直機(jī)，在所述成形單元上，非驅(qū)動的四輥式十字形輥模和動力驅(qū)動的四輥式十字形輥模串聯(lián)配置。文檔編號B21C37/04GK101823086SQ201010125459公開日2010年9月8日申請日期2010年2月26日優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日發(fā)明者水谷行隆申請人:日立金屬株式會社