CN102189213B

CN102189213B - 一种内螺纹管旋锻成形送料装置

Info

Publication number: CN102189213B
Application number: CN 201110054988
Authority: CN
Inventors: 张琦; 赵升吨; 李泳峄; 孙振宇; 张美君
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: CN102189213A

Abstract

一种内螺纹管旋锻成形送料装置，包括送料机构和芯轴动作机构，送料机构中送料台的下导轨面与导轨的上导轨面配合，送料台主轴轴向由推力轴承支承，芯轴动作机构中芯轴进给台的下导轨面与导轨的上导轨面配合，导轨安装在床身上，工件和芯轴轴向均由伺服电机和滚滚珠丝杠螺母副驱动，圆周方向均可自由旋转，内螺纹管的螺纹通过芯轴上螺纹自导向作用旋锻成形，芯轴由芯模和拉杆通过螺纹联接，锻打过程中承受轴向拉力，不会产生屈曲变形，本发明解决了由于旋锻时对工件的扭矩作用带来的扭曲变形，提高了工件成形的精度，此外还具有结构简单、操作方便、控制精度高、稳定性好、适用性强等优点。

Description

一种内螺纹管旋锻成形送料装置

技术领域

本发明属于材料成形先进技术领域，具体涉及一种内螺纹管旋锻成形送料装置。

背景技术

旋转锻造是一种用于管件、棒料、钢丝绳等零件精密成形的工艺方法，锻锤沿周向均布于被加工零件的周围，锻锤在绕零件转动的同时沿径向方向做高频、小行程的锻打运动，使被加工零件由小变形累积到较大变形。

随着制造业的快速发展，对具有内螺纹结构的管件，如来福线枪管、空调冷却管、锅炉蒸发管等的制造工艺提出了新的要求，目前对具有内螺纹管件通常采用机械加工方法，即使用专用刀具在工件内表面加工出相应内螺纹，该方法加工效率低、对加工机床要求高，成本高，加工刀具也存在严重磨损和更换频繁的问题。因此，亟须一种先进高效的内螺纹管成形方法来满足内螺纹管件的加工需求。旋锻作为一种高效、近净成形工艺方法，通常用来成形轴对称形状的管件、棒件，但在旋锻成形过程中，由于旋转的锻锤和工件表面作用时产生摩擦扭矩，可能会造成工件扭曲，并且带内螺纹结构芯轴的运动方式也会对内螺纹管的成形质量有显著影响，旋锻在内螺纹管的成形中还未有应用。为了将旋锻成形工艺成功应用于具有内螺纹管件精密、高效的成形中，就必须有一种特殊的送料机构及芯轴动作机构。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种内螺纹管旋锻成形送料装置，解决了由于旋锻时锻锤对工件的扭矩作用带来的扭曲变形，同时该装置中具有自导向作用的芯轴，确保了在旋锻过程中，工件内表面成形的螺纹不会错位，提高了工件成形精度，此外还具有操作方便、控制精度高、稳定性好、适用性强的优点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种内螺纹管旋锻成形送料装置，包括送料机构和芯轴动作机构，送料机构中送料台4的下导轨面与导轨3的上导轨面配合，芯轴动作机构中芯轴进给台11的下导轨面与导轨3的上导轨面配合，导轨3安装在床身2上，第一伺服电机及减速器14、第二伺服电机及减速器15分别安装在床身2的尾部，并通过联轴器分别与第一滚珠丝杠13、第二滚珠丝杠12连接；

所述的送料机构包括三爪卡盘6，三爪卡盘6通过法兰盘16连接到送料台主轴20上，送料台主轴20通过两个第一深沟球轴承18和一个止推轴承19支承，并通过轴承端盖7安装在送料台支架5上，送料台支架5固定在送料台4上，芯轴辅助套筒17固定在送料台主轴20的孔中，第一滚柱丝杠螺母21安装在送料台4的底部，并与第一滚珠丝杠13配合；

所述的芯轴动作机构包括芯轴8，芯轴8端部的凸台与芯轴套筒22左端部配合固定，芯轴套筒22通过两个第二深沟球轴承23支承，并通过轴承挡圈10安装在芯轴安装座9上，芯轴安装座9固定在芯轴进给台11上，第二滚珠丝杠螺母24安装在芯轴进给台11的底部，并与第二滚珠丝杠12配合。

所述的芯轴8由芯模I和拉杆II组成，芯模I与拉杆II用螺纹连接，芯模I长度为锻模25轴向长度的4/5，芯模I螺纹区域的锥度为1∶600到1∶400，锻打过程中芯模I前端面与锻模25左端面之间的轴向距离s小于5mm。

本发明的工作原理如下：

送料台4通过第一伺服电机及减速器14、第一滚珠丝杠13和第一滚柱丝杠螺母21实现轴向前后运动，在锻打过程中，工件1可实现轴向进给，周向自由旋转，芯轴进给台11通过第二伺服电机及减速器15、第二滚珠丝杠12和第二滚柱丝杠螺母24实现轴向前后运动，在锻打过程中，芯轴进给部件静止，故芯轴8轴向固定，圆周方向可自由旋转，在上下料时，芯轴进给台11可快进、快退，由于工件1的轴向运动和圆周方向自由旋转，芯轴8的轴向固定和圆周方向自由旋转，工件1可利用芯轴8上芯模I的螺纹自导向作用成形内螺纹。

本发明具有以下优点：

1、在锻打过程中，工件轴向进给，周向可自由旋转，芯轴轴向固定，周向也可自由旋转，内螺纹管的螺纹通过芯轴上的螺纹自导向旋锻成形，避免了传统旋锻机中锻锤对采用固定装夹形式的工件的扭矩作用和带来的扭曲变形以及内螺纹错位现象，故锻打的工件成形质量好、效率高。

2、送料机构中的送料台主轴在轴向方向用推力轴承支承，能承受较大的轴向推力，保证了锻打过程中对工件的准确夹紧和送料的精度。

3、芯轴动作机构中的芯轴由芯模和拉杆组成，芯模与拉杆用螺纹连接，利用芯轴辅助套筒对芯轴沿轴向支承，芯轴在锻打过程中承受拉力，轴向刚度好，不会发生屈曲变形，有利于内螺纹管的高精度旋锻成形，并且便于更换芯模，适用性强。

4、内螺纹旋锻成形送料装置的运动均由伺服电机及减速器和滚柱丝杠螺母副实现，控制精度高，易于实现自动化控制，且生产效率高。

附图说明

图1为本发明内螺纹管旋锻成形送料装置示意图。

图2为本发明送料机构示意图。

图3为本发明芯轴动作机构示意图。

图4为本发明中芯轴结构与锻模位置对比示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做详细描述。

参照图1，一种内螺纹管旋锻成形送料装置，包括送料机构和芯轴动作机构，送料机构中送料台4的下导轨面与导轨3的上导轨面配合，芯轴动作机构中芯轴进给台11的下导轨面与导轨3的上导轨面配合，导轨3安装在床身2上，第一伺服电机及减速器14、第二伺服电机及减速器15分别用螺钉固定在在床身2的尾部，并通过联轴器分别与第一滚珠丝杠13、第二滚珠丝杠12连接；

参照图1和图2，所述的送料机构包括三爪卡盘6，工件1通过三爪卡盘6上的卡爪进行固定，三爪卡盘6通过用螺钉与法兰盘16连接，法兰盘16用螺钉固定到到送料台主轴20上，送料台主轴20通过两个第一深沟球轴承18和一个止推轴承19支承，并通过送料台主轴20左端轴承端盖7用螺钉安装在送料台支架5上，送料台支架5用螺钉固定在送料台4上，芯轴辅助套筒17固定在送料台主轴20的孔中，第一滚柱丝杠螺母21用螺钉连接安装在送料台4的底部，并与第一滚珠丝杠13配合；

参照图1和图3，所述的芯轴动作机构包括芯轴8，芯轴8端部的凸台与芯轴套筒22左端部用螺钉固定，芯轴套筒22通过两个第二深沟球轴承23支承，并通过轴承挡圈10用螺钉安装在芯轴安装座9上，芯轴安装座9用螺钉连接安装在芯轴进给台11上，第二滚珠丝杠螺母24用螺钉连接安装在芯轴进给台11的底部，并与第二滚珠丝杠12配合。

参照图4，所述的芯轴8由芯模I和拉杆II组成，芯模I与拉杆II用螺纹连接，芯模I长度为锻模25轴向长度的4/5，芯模I螺纹区域的锥度为1∶600到1∶400，锻打过程中芯模I前端面与锻模25左端面之间的轴向s距离小于5mm。

本发明的工作原理：

自上一个内螺纹管加工周期结束，送料机构和芯轴动作机构均处于初始加工位置，然后将工件1装夹到三爪卡盘6上进行夹紧，保证工件1在锻打成形过程中的固定。然后第二伺服电机及减速器15动作，第二驱动滚珠丝杠12与第二滚柱丝杠螺母24带动芯轴进给台11快进到锻打工作位置。开始锻打，通过第一伺服电机及减速器14驱动，第一滚珠丝杠13驱动与第一滚柱丝杠螺母21带动送料台4和工件1轴向进给，由于送料台主轴20圆周方向没有固定，故工件1圆周方向可自由旋转。芯轴进给台11在工件1的锻打过程中轴向静止，因而芯轴8轴向固定，由于芯轴8圆周方向没有固定，故芯轴8在圆周方向也可自由旋转。由于旋锻设备中锻模25对工件1的不断锻打，工件1内表面会由于芯轴8上芯模I螺纹的自导向作用形成与其一致的螺纹，并且会沿着该螺纹精确运动。工件1内表面螺纹段加工完毕后，通过旋锻设备上的变径机构动作，使锻模开口变大，停止对工件1的锻打，工件1则继续由送料机构推动轴向进给，直到螺纹段与芯轴螺纹脱离。此时，内螺纹管旋锻成形结束，芯轴8通过芯轴进给工作台11、第二滚柱丝杠螺母24、第二滚柱丝杠12、第二伺服电机及减速器15动作而反向运动，快速退回到初始加工位置，之后工件1通过送料台4、第一滚柱丝杠螺母21、第一滚柱丝杠13、第一伺服电机及减速器14动作而快速反向运动，到初始加工位置。至此，一个加工周期结束。

附图中：1为工件；2为床身；3为导轨；4为送料台；5为送料台支架；6为三爪卡盘；7为轴承端盖；8为芯轴；9为芯轴安装座；10为轴承挡圈；11为芯轴进给台；12为第二滚珠丝杠；13为第一滚柱丝杠；14为第一伺服电机及减速器；15为第二伺服电机及减速器；16为法兰盘；17为芯轴辅助套筒；18为第一深沟球轴承；19为推力轴承；20为送料台主轴；21为第一滚珠丝杠螺母；22为芯轴套筒；23为第二深沟球轴承；24为第二滚柱丝杠螺母；25为锻模；d为锻模25的轴向长度；s为芯轴I前端面与锻模25左端面距离。

Claims

1.一种内螺纹管旋锻成形送料装置，包括送料机构和芯轴动作机构，送料机构中送料台（4）的下导轨面与导轨（3）的上导轨面配合，芯轴动作机构中芯轴进给台（11）的下导轨面与导轨（3）的上导轨面配合，导轨（3）安装在床身（2）上，其特征在于：第一伺服电机及减速器（14）、第二伺服电机及减速器（15）分别安装在床身（2）的尾部，并通过联轴器分别与第一滚珠丝杠（13）、第二滚珠丝杠（12）连接；

所述的送料机构包括三爪卡盘（6），三爪卡盘（6）通过法兰盘（16）连接到送料台主轴（20）上，送料台主轴（20）通过两个第一深沟球轴承（18）和一个止推轴承（19）支承，并通过轴承端盖（7）安装在送料台支架（5）上，送料台支架（5）固定在送料台（4）上，芯轴辅助套筒（17）固定在送料台主轴（20）的孔中，第一滚珠丝杠螺母（21）安装在送料台（4）的底部，并与第一滚珠丝杠（13）配合；

所述的芯轴动作机构包括芯轴（8），芯轴（8）端部的凸台与芯轴套筒（22）左端部配合固定，芯轴套筒（22）通过两个第二深沟球轴承（23）支承，并通过轴承挡圈（10）安装在芯轴安装座（9）上，芯轴安装座（9）固定在芯轴进给台（11）上，第二滚珠丝杠螺母（24）安装在芯轴进给台（11）的底部，并与第二滚珠丝杠（12）配合。

2.根据权利要求1所述的一种内螺纹管旋锻成形送料装置，其特征在于：所述的芯轴（8）由芯模（Ⅰ）和拉杆（Ⅱ）组成，芯模（Ⅰ）与拉杆（Ⅱ）用螺纹连接，芯模（Ⅰ）长度为锻模（25）轴向长度的4/5，芯模（Ⅰ）螺纹区域的锥度为1:600到1:400，锻打过程中芯模（Ⅰ）前端面与锻模（25）左端面的轴向距离s小于5mm。