TWI526258B - Continuous linear rolling equipment for linear slides - Google Patents

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Description

線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備
本發明係有關於一種線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，特別是有關於一種四輥式軋延塑性加工之線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備。
目前常見的線性滑軌素材之抽線拉拔製造流程詳如圖1所示，首先將鋼線或棒材進行球化熱處理如圖2之球化組織(spheroidite)，以避免眼模抽線或軋輥拉拔過程中，因加工硬化造成滑軌內部產生微裂痕，圖3為碳鋼之時間-溫度-相變態曲線(time-temperature-transformation diagram)，球化溫度約700℃左右，由圖3得知變態完成所需時間需時18~24小時左右。鋼線或棒材球化處理完成後，進行矯直、清潔除鏽、抽線或拉拔製程，重覆上述步驟三次以上，將鋼線或棒材塑性加工成線性滑軌素材，再重新加熱進行正常化處理，以消除線性滑軌內部的球化組織，由於加熱過程沒有拘束力，線性滑軌容易產生翹曲或扭轉，因此正常化熱處理後，必須再進行一次線性滑軌素材矯直加工。
上述線性滑軌素材加工繁複，且每一次球化時間需時18~24小時左右，造成工時過非常長且加工成本太高。此外，球化時間非常長，容易造成表面發生脫碳情形，導致滑軌素材品質不良。
本發明的目的在於提供一種能夠大幅地減少製造時間、降低 製造成本，並且可以製造出高品質線性滑軌素材之連續式近淨型軋延相關設備。
為達成前述目的，本發明提供之技術手段包含：送線機構、張力控制機構及至少一組加熱軋延機構。送線機構用來輸送一胚材。張力控制機構用來控制該胚材保持適當的輸送速度及輸送張力。該加熱軋延機構，係設置於送線機構與張力控制機構之間，其中該加熱軋延機構包含電磁感應加熱系統與四輥式近淨型軋延機構，電磁感應加熱系統，具有溫度回授控制裝置和頻率與功率控制系統，該溫度回授控制裝置用以偵測該胚材表面溫度，該頻率與功率控制系統用以根據該溫度回授控制裝置所回饋的溫度數據加熱該胚材並控制該胚材保持於該適合軋延溫度，四輥式近淨型軋延機構，以對該胚材軋延塑性加工，其包含四只行星式排列之軋輥，以其四個軋延面組構成一軋延塑形面之四個邊，以同時軋延該胚材的截面周圍。
本發明之特點包含：本發明之線性滑軌素材之連續式近淨型熱軋製造可連接成單一製造流程，從鋼線或棒材加熱到軋延塑性加工過程可全部於同一條產線上完成，達到連續性大量生產，大幅地減少製造時間、降低製造成本。本發明採用電磁感應加熱方式加熱盤元狀之鋼線或棒材鋼線，具有溫度回授控制系統、頻率與功率控制系統，可精確控制溫度，由於電磁感應加熱時間非常短，且完全不需進行球化退火與正常化熱處理，不會造成表面發生脫碳情形。鋼線或棒材加熱後，降伏強度大幅度地下降且具有極佳的可塑性，製造過程不會造成材料內部產生裂痕，因此可製造出高品質線性滑軌素材。
10‧‧‧線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備
20‧‧‧送線機構
21‧‧‧胚材
30‧‧‧張力控制機構
40‧‧‧加熱軋延機構
41‧‧‧電磁感應加熱系統
411‧‧‧溫度回授控制裝置
412‧‧‧頻率與功率控制系統
42‧‧‧四輥式近淨型軋延機構
420‧‧‧軋輥
421‧‧‧軋延面
422‧‧‧軋延塑形面
423‧‧‧主動輪組
424‧‧‧從動輪組
425‧‧‧軋輥冷卻系統
426‧‧‧動力分配裝置
427‧‧‧張力與速度控制系統
50‧‧‧冷卻機構
60‧‧‧裁切機構
圖1為先前技術之線性滑軌素材之抽線拉拔製程的流程方塊圖；圖2為碳鋼之球化金相組織圖；圖3為碳鋼之時間-溫度的相變態圖；圖4為本發明一實施例之線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備示意圖；圖5為圖4之沿著5-5切剖線的剖面圖；圖6為本發明一實施例之標準型軋延塑形面示意圖；圖7為本發明一實施例之微型軋延塑形面示意圖；圖8為本發明一實施例之寬軌型軋延塑形面示意圖；圖9為本發明一實施例之交叉滾柱型軋延塑形面示意圖；以及圖10為本發明一實施例之交叉滾珠型軋延塑形面示意圖。
茲配合圖式說明本發明之實施例如下。
請參照圖4及圖5所示，本實施例之線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備10包含：送線機構20、張力控制機構30及至少一組加熱軋延機構40。
送線機構20用以輸送一胚材21，該胚材21可來向線材/棒材盤元(圖中未示出)，且在軋延前可在胚材21輸送線上進行矯直、清潔或除鏽等預處理。
張力控制機構30係用以控制該胚材21保持適當的輸送速度及輸送張力，以利軋輥作業之進行。
至少一組加熱軋延機構40係設置於該送線機構20與該張力控制機構30之間，其包含有一電磁感應加熱(induction heating)系統41和一四輥式近淨型軋延機構42，該係包含溫度回授控制裝置411和頻率與功率控制系統412，該溫度回授控制裝置411用以偵測該胚材21表面的溫度，該頻率 與功率控制系統412用以根據該溫度回授控制裝置411所回饋的該胚材21表面溫度數據，進行加熱該胚材21或停止加熱，並控制該胚材21的溫度，使保持在適合軋延溫度。當然，前述的至少一組加熱軋延機構40之前段可搭配數組的二輥式軋延機(此二輥式軋延機為習知機構，圖中未示出)，以重複加熱與軋延塑性加工數次。另外，值得一提的是，在一實施例中，該加熱軋延機構可設為三組(或三組以上)，且該些加熱軋延機構係連續串接排列設置，以重複加熱與軋延塑性加工。
如圖5所示，四輥式近淨型軋延機構42係用以對該胚材21軋延塑性加工，其包含四只行星式排列之軋輥420，以其四個軋延面421組構成一軋延塑形面422之四個邊，以同時軋延該胚材21的截面周圍。在一實施例中，該四輥式近淨型軋延機構42中的該四只行星式排列之軋輥420，包含一主動輪組423及一從動輪組424，該主動輪組423具有相對配置的相同直徑、相同轉速但相反方向轉動的軋輥420，以將胚材21咬入二軋輥420中，該從動輪組424同樣為相同直徑、相對配置，但可不受拘束地自由轉動的軋輥420，藉以隨著鋼線或棒材之胚材21咬入後透過摩擦力而自行轉動。而該動力分配機構驅動主動輪組423係以動力分配裝置426驅動該主動輪組423。另外，該四輥式近淨型軋延機構42之軋延開度係為可調或不可調式。
進一步而言，該四輥式近淨型軋延機構42係具有軋輥冷卻系統425提供軋輥420強制冷卻。另外，前述的軋延塑形面422包括標準型(如圖6所示)、微型(如圖7所示)、寬軌型(如圖8所示)、交叉滾柱型(如圖9所示)和交叉滾珠型(如圖10所示)，因此可生產之產品種類與外形包括：標準型、微型、寬軌型、交叉滾珠與交叉滾柱型。
藉由上述結構，首先以加熱軋延機構40之電磁感應加熱系統41將盤元狀之鋼線或棒材鋼線等胚材21加熱，再以溫度回授控制裝置偵測 鋼線或棒材等胚材21表面溫度，回饋給頻率與功率控制系統412進行頻率與功率調整，可達到準確控制溫度之效，由於電磁感應加熱時間非常短，不會造成表面發生脫碳情形，俟胚材21(鋼線或棒材)加熱至適當溫度，再以四輥式近淨型軋延機構42進行胚材21(鋼線或棒材)軋延塑性加工，胚材21(鋼線或棒材)加熱後，降伏強度大幅度地下降且具有極佳的可塑性，製造過程不會造成材料內部產生裂痕，軋延塑性加工過程中，該四輥式近淨型軋延機構42皆透過張力與速度控制系統427進行張力與速度控制，防止軋延過程線性滑軌素材發生變形或扭曲現象，並達到所需之尺寸精度。重複上述加熱與軋延塑性加工三次(含)以上，將圓形鋼線或棒材胚材21塑性加工成線性滑軌素材後，以接續在加熱軋延機構40的冷卻機構50一進行沖水冷卻定型，再以該冷卻機構50後續的裁切機構60裁切成所需之尺寸(如圖4所示)。
承上所述，本發明可獲得如下優點：(1)本發明所有設備與機構皆連接成單一製造流程，從鋼線或棒材之胚材加熱到軋延塑性加工過程可全部於同一條產線上完成，達到連續性大量生產，大幅地減少製造時間、降低製造成本。(2)本發明係採用電磁感應加熱方式加熱盤元狀之胚材(鋼線或棒材鋼線)，其具有溫度回授控制系統、頻率與功率控制系統，可精確控制溫度，由於電磁感應加熱時間非常短，且完全不需進行球化退火與正常化熱處理，不會造成表面發生脫碳情形。鋼線或棒材等胚材加熱後，降伏強度大幅度地下降且具有極佳的可塑性，製造過程不會造成材料內部產生裂痕，因此可製造出高品質線性滑軌素材。
前述本發明所採用的技術手段之實施方式或實施例，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備
20‧‧‧送線機構
21‧‧‧胚材
30‧‧‧張力控制機構
40‧‧‧加熱軋延機構
41‧‧‧電磁感應加熱系統
411‧‧‧溫度回授控制裝置
412‧‧‧頻率與功率控制系統
42‧‧‧四輥式近淨型軋延機構
50‧‧‧冷卻機構
60‧‧‧裁切機構

Claims (9)

  1. 一種線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，包括：一送線機構，用以輸送一胚材；一張力控制機構，用以控制該胚材保持適當的輸送速度及輸送張力；以及至少一組加熱軋延機構，係設置於該送線機構與該張力控制機構之間，該加熱軋延機構包含：一電磁感應加熱系統，係包含溫度回授控制裝置和頻率與功率控制系統，該溫度回授控制裝置用以偵測該胚材表面溫度，該頻率與功率控制系統用以根據該溫度回授控制裝置所回饋的溫度數據加熱該胚材並控制該胚材保持於該適合軋延溫度，並應用電磁感應加熱對該胚材進行時間非常短的加熱，以免除後續對該胚材的球化退火與正常化熱處理，且不會造成表面發生脫碳情形避免在該胚材表面發生脫碳情形；及一四輥式近淨型軋延機構，以對該胚材軋延塑性加工，其包含四只行星式排列之軋輥，以其四個軋延面組構成一軋延塑形面之四個邊，以同時軋延該胚材的截面周圍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該加熱軋延機構為三組，該些加熱軋延機構係連續串接排列設置。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該胚材為一線材或棒材。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該軋延塑形面包括標準型、微型、寬軌型、交叉滾珠與交叉 滾柱型。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該四輥式近淨型軋延機構之該四只行星式排列之軋輥，包含一主動輪組及一從動輪組，該主動輪組具有相對配置的相同直徑、相同轉速但相反方向轉動的軋輥，以將胚材咬入軋輥中，該從動輪組同樣為相同直徑、相對配置，但可不受拘束地自由轉動的軋輥。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該四輥式近淨型軋延機構之軋延開度係為可調或不可調式。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該四輥式近淨型軋延機構具有冷卻系統提供軋輥強制冷卻。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該至少三組加熱軋延機構之後更包含一冷卻機構，以對該加工完之胚材進行冷卻。
  9. 如申請專利範圍第8項所述線性滑軌素材之連續式近淨型軋延設備，其中，該張力控制機構之後，更包含一裁切機構，以對該冷卻完之胚材進行裁切。
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