CN101934308B - 一种多尺度弯曲导轨的矫直方法及矫直装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多尺度弯曲导轨的矫直方法及矫直装置。将两根输送辊道设在机座的两侧，在机座上对称安装一组固定支撑头，且每组中的两个固定支撑头对称安装于被矫导轨两侧，U形件上部横跨在被矫导轨两侧，下部与滑动导轨连接，伺服液压缸的推杆与U形件连接，一侧的两个固定支撑头和U形件上均设置激光位移传感器，三个激光位移传感器和伺服液压缸均与计算机连接。在U形件上部的内侧还均布设置有三组压电陶瓷驱动器，每组两个电陶瓷驱动器均位于被矫导轨的两侧，通过压电陶瓷驱动控制器与计算机连接。通过给多尺度弯曲的被矫导轨施加可变的分布载荷来提高矫直质量。本发明可对多尺度弯曲的导轨或单弧度弯曲的导轨进行矫直。
Description
技术领域
本发明涉及一种导轨矫直装置，尤其是涉及一种多尺度弯曲导轨的矫直方法及矫直装置。
背景技术
零件在机加工中会产生力变形，特别是在热处理工艺后会产生或多或少的热变形，所以需要根据加工工艺的要求对条、材等零件进行校直处理，对于高精度的导轨，矫直就显得更为重要了。压力矫直普遍采用的一种矫直方法就是矫直时将工件简支在两支点之间，中间的矫直头将工件进行反向压弯，当反向压弯量与弹复量相等时就达到了矫直的目的。目前压力矫直机的矫直支点及矫直头在横向多采用固定式结构，可以有效地矫直单弧度弯曲的导轨。然而导轨弯曲变形的形式很多，也有可能会出现一些很复杂的弯曲如双弧度弯、几种弯曲的叠加等情况，我们称这种弯曲为多尺度的弯曲，若这时仍采用传统的固定式矫直设备就显得有些困难了，因为根据弹塑性力学原理，在固定点力的作用下导轨的弹塑性变形都是呈一定规律分布的，单弧度弯曲的导轨容易矫直的原因也就在于此，但对于多尺度的弯曲就很难在矫直过程中协调好每个弯曲的变形，通常只能做到使导轨上的几个点在一条直线上，这对于高精度导轨的矫直显然是不利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多尺度弯曲导轨的矫直方法及矫直装置。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一、一种多尺度弯曲导轨的矫直方法：
被矫导轨在输送辊道的输送下由U形件上的激光位移传感器扫描，经过计算机的处理分析确定被矫导轨的轮廓曲线，再通过控制输送辊道将被矫导轨输送到合适的矫直位置；其特征在于，当所述被矫导轨的轮廓曲线为多尺度弯曲曲线时：
1)首先消除导轨的多尺度弯曲，通过压电陶瓷驱动控制器来控制分布在被矫导轨两侧的多个压电陶瓷驱动器的进给量，每个压电陶瓷驱动器的进给量都是根据计算机的计算得到的，再配合控制伺服液压缸的进给，在被矫导轨支撑在两端的固定支撑头上的情况下，给多尺度弯曲的被矫导轨施加可变的分布载荷，直至被矫导轨的弯曲曲线逼近单弧度曲线为止；
2)然后再控制中间一组压电陶瓷驱动器和伺服液压缸的进给再次给导轨施加反向压弯载荷直至矫直为止。
二、一种多尺度弯曲导轨的矫直装置：
将两根输送辊道分别设在机座的两侧，被矫导轨经机座横跨于两组输送辊道上，在靠近输送辊道处的机座上分别对称安装一组固定支撑头，且每组中的两个固定支撑头对称安装于被矫导轨两侧，两根滑动导轨与两组输送辊道相垂直设置机座上，U形件上部横跨在被矫导轨两侧，U形件下部与两根滑动导轨滑动连接，安装在机座上的伺服液压缸的推杆与U形件连接，在任意一侧的两个固定支撑头和U形件上均设置一个激光位移传感器，三个激光位移传感器都正对于被矫导轨的同侧，且三个激光位移传感器和伺服液压缸均与计算机连接。在U形件上部的内侧还均布设置有三组压电陶瓷驱动器，每组两个电陶瓷驱动器均位于被矫导轨的两侧且正对于被矫导轨，且都与压电陶瓷驱动控制器连接，压电陶瓷驱动控制器与计算机连接。
本发明具有的有益的效果是：
本发明先扫描得出被矫导轨的轮廓曲线为多尺度导轨时，通过压电陶瓷驱动控制器来控制分布在被矫导轨两侧的多个压电陶瓷驱动器的进给量，每个压电陶瓷驱动器的进给量都是根据计算机的计算得到的，再配合控制伺服液压缸的进给，在被矫导轨支撑在两端的固定支撑头上的情况下，给多尺度弯曲的被矫导轨施加可变的分布载荷，直至弯曲曲线逼近成为单弧度曲线的导轨为止；然后再控制中间一组压电陶瓷驱动器和伺服液压缸的进给再次给导轨施加反向压弯载荷直至矫直为止。本发明可对多尺度导轨或单弧度弯曲的导轨进行矫直。
附图说明
图1是本系统的总体结构示意图。
图2是图1的A向局部结构示意图。
图3第一步矫直的原理图。
图4第二步矫直的原理图。
图5传统的固定式三点矫直原理及矫后导轨轮廓曲线示意图
图6第二步矫直后导轨的轮廓曲线示意图
图中：1、计算机；2、压电陶瓷驱动控制器；3、机座；4、U形件；5、固定支撑头；6、输送辊道；7、激光位移传感器；8、压电陶瓷驱动器；9、伺服液压缸；10、被矫导轨；11、滑动导轨。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。
如图1、图2所示，本发明将两根输送辊道6分别设在机座3的两侧，被矫导轨10经机座3横跨于两组输送辊道6上，在靠近输送辊道6处的机座3上分别对称安装一组固定支撑头5，且每组中的两个固定支撑头5对称安装于被矫导轨10两侧，两根滑动导轨与两组输送辊道6相垂直设置机座3上，U形件4上部横跨在被矫导轨10两侧，U形件4下部与两根滑动导轨11滑动连接，安装在机座3上的伺服液压缸9的推杆与U形件4连接，在任意一侧的两个固定支撑头5和U形件4上均设置一个激光位移传感器7，三个激光位移传感器7都正对于被矫导轨10的同侧，且三个激光位移传感器7和伺服液压缸9均与计算机1连接。在U形件4上部的内侧还均布设置有三组压电陶瓷驱动器8，每组两个电陶瓷驱动器8均位于被矫导轨10的两侧且正对于被矫导轨10，且都与压电陶瓷驱动控制器2连接(图上有三个压电陶瓷驱动器接线未标注出来)，压电陶瓷驱动控制器2与计算机1连接。
压电陶瓷驱动控制器、压电陶瓷驱动器及其控制电路均可根据需要及实际情况向生产厂家直接购买或定制，这方面的技术已经相当成熟了。
下面通过实施例详细说明本发明的理论依据和实施发式：
被矫导轨在输送辊道的输送下由U形件上的激光位移传感器扫描得出导轨的轮廓曲线，经过计算机的处理分析确定导轨的轮廓曲线，再通过控制输送辊道将导轨输送到合适的矫直位置，固定支撑头上的两个激光位移传感器用于确定矫直的反向压弯量。
假设测得被矫导轨的轮廓曲线如图3所示，中间出现了两个弯曲的叠加(导轨的直线度误差一般都很小，凭肉眼是不容易看出来的，为了便于理解，图中对导轨的轮廓曲线进行了放大处理)。根据弹塑性力学理论，导轨的变形状况与所施加的载荷F的大小及其分布是有一定的对应关系的，所以在这种情况下若仍采用传统的固定式三点矫直法矫直，矫后会得到如图5所示的轮廓曲线，无论施加多大的载荷，中间的陡弯在理论上都是无法消除的，这对于高精度导轨来说是很不利的。
所以本发明采用了三组压电陶瓷驱动器根据导轨的弯曲尺度将矫直载荷F进行分配耦合，首先使被矫导轨变形向有利于矫直的方向发展。
矫直主要分为两步，第一步就是尽量消除被矫导轨多尺度的弯曲，将导轨的弯曲曲线尽量向单弧度曲线逼近，通过压电陶瓷驱动控制器来控制分布在被矫导轨两侧的多个压电陶瓷驱动器的进给量，每个压电陶瓷驱动器的进给量都是根据计算机的计算得到的，再配合控制伺服液压缸的进给，在被矫导轨支撑在两端的固定支撑头上的情况下，给多尺度弯曲的被矫导轨施加可变的分布载荷，直至被矫导轨的弯曲曲线逼近单弧度曲线为止(如图3所示)。由于压电陶瓷驱动器的位移范围是很小的，所以有必要控制好伺服液压缸的进给，至于压电陶瓷驱动器，只要保证它们之间的相对进给量就行了。由于作用在导轨上的是可变的分布载荷，所以就可以在矫直过程中灵活地控制导轨的弹塑性变形状态，降低甚至消除导轨的多尺度弯曲变形量，提高矫直质量。
对于本来就是单弧度弯曲的被矫导轨则跳过第一步，直接进入第二步的矫直。
在第一步的加载和卸载完成后，导轨轮廓曲线将变为如图4所示，已经比较接近单弧度曲线了，然后开始第二步的矫直，由于第二步的矫直属于单弧度弯曲的矫直，所以比较简单，只要控制中间一组压电陶瓷驱动器和伺服液压缸的进给再次给导轨施加反向压弯载荷直至矫直为止就可以了(如图4所示)。矫直后导轨轮廓曲线将变为如图6所示，其中间的陡弯弯与图5相比平缓很多，这对提高导轨的直线度指标是有益的。
Claims (2)
1.一种多尺度弯曲导轨的矫直装置，将两根输送辊道分别设在机座(3)的两侧，被矫导轨(10)经机座(3)横跨于两组输送辊道上，在靠近输送辊道处的机座(3)上分别对称安装一组固定支撑头，且每组中的两个固定支撑头对称安装于被矫导轨(10)两侧，两根滑动导轨与两组输送辊道相垂直设置机座(3)上，U形件(4)上部横跨在被矫导轨(10)两侧，U形件(4)下部与两根滑动导轨滑动连接，安装在机座(3)上的伺服液压缸(9)的推杆与U形件(4)连接，在任意一侧的两个固定支撑头和U形件(4)上均设置一个激光位移传感器，三个激光位移传感器都正对于被矫导轨(10)的同侧，且三个激光位移传感器和伺服液压缸(9)均与计算机(1)连接；其特征在于：在U形件(4)上部的内侧还均布设置有三组压电陶瓷驱动器，每组两个压电陶瓷驱动器均位于被矫导轨(10)的两侧且正对于被矫导轨，且都与压电陶瓷驱动控制器(2)连接，压电陶瓷驱动控制器(2)与计算机(1)连接。
2.一种使用如权利要求1所述的矫直装置的多尺度弯曲导轨矫直方法，被矫导轨在输送辊道的输送下由U形件上的激光位移传感器扫描，经过计算机的处理分析确定被矫导轨的轮廓曲线，再通过控制输送辊道将被矫导轨输送到合适的矫直位置；其特征在于，当所述被矫导轨的轮廓曲线为多尺度弯曲曲线时：
1)首先消除导轨的多尺度弯曲，通过压电陶瓷驱动控制器来控制分布在被矫导轨两侧的多个压电陶瓷驱动器的进给量，每个压电陶瓷驱动器的进给量都是根据计算机的计算得到的，再配合控制伺服液压缸的进给，在被矫导轨支撑在两端的固定支撑头上的情况下，给多尺度弯曲的被矫导轨施加可变的分布载荷，直至被矫导轨的弯曲曲线逼近单弧度曲线为止；
2)然后再控制中间一组压电陶瓷驱动器和伺服液压缸的进给再次给导轨施加反向压弯载荷直至矫直为止。
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