CN103008428B - 一种磁旋成型机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁旋成型机，包括工作台、安装于工作台上固定待加工钢板坯料的主轴芯模和驱动主轴芯模旋转的驱动机构，还包括安装于工作台侧边的磁场发生器、分别与磁场发生器连接的左继磁器和右继磁器以及主旋毂、副旋毂,主旋毂和副旋毂分别通过驱动机构驱动旋转工作。本发明磁旋成型机由于采用上述结构，可一次性直接成型大体积、流线型的回转体钢结构，提高回转体钢结构产品的耐压及抗冲击强度、密封性和扩腐蚀能力,以及提高回转体钢结构容器产品的使用寿命,提高使用性能,避免发生意外环境及安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种机加工装置，具体地说是指一种磁旋成型机。
背景技术
目前国内对于大型回转体钢结构的冷成型，一般采用卷曲后进行焊接，钢结构回转体的组织密度低，耐压及抗冲击强度差，焊接部位受针孔气眼、夹碴等潜伏因素影响，密封性差，制作的钢结构容器寿命低。
钢板经卷曲成型后的钢结构要制做成密闭的容器，由于金属材料密度低，耐高压、抗冲击能力较弱，当贮存化学品气体或液体时，承受压力及抗腐蚀能力差，受到冲击或剧烈震动时容易发生意外环境及安全事故。
大型回转体钢结构经钢板卷曲成型或机械压铸成型等方式成型后，钢结构回转体外轮廓(轴向截面轮廓线)相对于回转中心的同心性不好，并且钢板密度、强度、硬度等金属性能较差，不宜用作航天、航空及军事打击等高精度武器装备。
还有，体积大、流线型的空心回转体钢结构不能够一次成型，需经过几个部分组合在一起，并经过分体成型—对正—定位—焊接—应力消除—校正等多道工序加工后拼接成型，整体结构属于组合体，使空心回转体钢结构沿径向、轴向截面的流线自然顺畅性以及外轮廓线一致性较差。由于大型空心回转体钢结构在位于拼接点(或接口)处存在非对称的内应力，对于大型钢结构更容易发生变形，影响钢结构的整体强度。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种磁旋成型机，这种磁旋成型机能够一次性完成大型回转体钢结构的成型,提高产品的耐压及抗冲击强度、密封性和扩腐蚀能力。
本发明提供的技术方案是：
一种磁旋成型机，包括工作台、安装于工作台上固定待加工钢板坯料的主轴芯模和驱动主轴芯模旋转的驱动机构，还包括安装于工作台侧边的磁场发生器、与磁场发生器连接的左继磁器、与磁场发生器连接的右继磁器、主旋毂以及副旋毂,主旋毂和副旋毂分别通过驱动机构驱动旋转工作；
驱动机构驱动主轴芯模旋转带动待加工钢板坯料旋转,磁场发生器将交流变电场转化为磁场,在左继磁器和右继磁器的作用下待加工钢板坯料内形成涡旋电流,从而驱动机构驱动主旋毂和副旋毂对待加工钢板坯料进行加工一次性完成回转体钢结构的成型。
上述工作台上还安装有辅助支撑轴,辅助支撑轴后端与驱动机构连接,在辅助支撑轴前端安装有与磁场发生器连接的磁线圈,磁线圈靠近待加工钢板坯料侧面,待加工钢板坯料旋转时,待加工钢板坯料旋转侧面形成涡旋磁场。
上述工作台上还安装有温度传感器和磁场补偿器,温度传感器检测主轴芯模、主旋毂和副旋毂的工作温度,磁场补偿器根据温度传感器检测的温度值补充或减小主轴芯模、主旋毂和副旋毂的磁能量。
上述工作台上还安装有减震机构,包括减震箱、设于减震箱内的阻尼弹簧和活塞,分别与主轴芯模、辅助支撑轴、主旋毂和副旋毂连接的活塞杆穿过减震箱内的阻尼弹簧和活塞。
上述减震箱上安装有调节阻尼弹簧弹性阻力的阻尼调节阀。
上述左继磁器和右继磁器上分别设有磁量调节阀。
上述主轴芯模、主旋毂和副旋毂均采用顺磁性材料。
本发明磁旋成型机由于采用上述结构，可一次性直接成型大体积、流线型的回转体钢结构，提高回转体钢结构产品的耐压及抗冲击强度、密封性和扩腐蚀能力,以及提高回转体钢结构容器产品的使用寿命,提高使用性能,避免发生意外环境及安全事故。
附图说明
附图1为本发明立体结构示意图；
附图2为本发明减震机构内部结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。
如附图1～2所示，一种磁旋成型机，包括工作台1、主轴芯模2和驱动主轴芯模2旋转的驱动机构，主轴芯模2安装于工作台1上，主轴芯模2用于固定待加工钢板坯料10；该磁旋成型机还包括安装于工作台1侧边的磁场发生器3、左继磁器41和右继磁器42以及主旋毂51、副旋毂52,左继磁器41和右继磁器42分别与磁场发生器3连接,主旋毂51和副旋毂52分别通过驱动机构驱动旋转工作。驱动机构驱动主轴芯模2旋转,主轴芯模2带动待加工钢板坯料10旋转,同时,磁场发生器3将交流变电场转化为磁场,在左继磁器41和右继磁器42的作用下待加工钢板坯料10内形成涡旋电流,驱动机构驱动主旋毂51和副旋毂52对待加工钢板坯料10进行加工,从而一次性完成回转体钢结构的成型。
本实施例中,工作台1上还安装有辅助支撑轴6,辅助支撑轴6后端与驱动机构连接,驱动机构驱动辅助支撑轴6旋转，在辅助支撑轴6的前端安装有磁线圈61,磁线圈61与磁场发生器3连接,磁线圈61靠近待加工钢板坯料10的侧面,待加工钢板坯料10旋转时,待加工钢板坯料10旋转侧面形成涡旋磁场；而且,辅助支撑轴6具有帮助待加工钢板坯料10定位和自动校正的功能,即先确定好辅助支撑轴6和磁线圈61的位置,再将待加工钢板坯料10装入主轴芯模2,由于辅助支撑轴6和磁线圈61的位置已经确定,从而对待加工钢板坯料10的位置具有定位和校正作用。
工作台1上还安装有温度传感器7和磁场补偿器8,温度传感器7检测主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52的工作温度；由于在加工过程中,钢板坯料与主旋毂51、副旋毂52摩擦挤压，使主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52的工作温度升高，为避免因温度升高使主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52的强度受到影响，当主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52的工作温度升高到退磁临界温度550度时，温度传感器7将检测的温度值传递给磁场补偿器8，磁场补偿器8根据温度传感器7检测的温度值补充或减小主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52的磁能量,从而使主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52在磁场的保护下，保持内部磁流体继续保持定向均匀分布，因此主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52不会受温度影响而降低强度。保证钢板坯料轮廓表面及外观质量始终如一。
工作台1上还安装有减震机构9,该减震机构9包括减震箱91、设于减震箱91内的阻尼弹簧92和活塞93,分别与主轴芯模2、辅助支撑轴6、主旋毂51和副旋毂52连接的活塞杆94穿过减震箱91内的阻尼弹簧92和活塞93；在减震箱91上安装有调节阻尼弹簧92弹性阻力的阻尼调节阀95。该减震机构9可减少钢板坯料由于自身变形、结构或尺寸不均在旋转过程中产生偏摆或引起震动，从而缓解震动，增加机床的稳定性；主旋毂51、副旋毂52与钢板坯料表面接触时所产生的震动经阻尼弹簧92和活塞93的阻力作用使震动减小，调节阻尼调节阀95可使主旋毂51、副旋毂52受到不同的弹性阻力，保证机床运行的稳定性，延长主旋毂51、副旋毂52的使用寿命。
另外,在左继磁器41和右继磁器42上分别设有磁量调节阀411、421,磁量调节阀411、421可控制调节左继磁器41和右继磁器42上的磁场强度。主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52均采用顺磁性材料；由于主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52是由顺磁性材料构成，磁能又会增强主轴芯模2、主旋毂51和副旋毂52的物理性能，而介于主、辅旋毂51、52和主轴芯模2间的钢板坯料在旋转磁场作用下，金属内部的磁流体快速形成涡旋电流，涡旋电流产生的热能使金属内部软化，当受到外部压力作用时，金属材料始终保持均匀快速变形,而主旋毂51和副旋毂52保持长时间连续作业而强度不发生较大的变化,成型后的钢构内部组织均匀、密度好、强度高，保证钢构所需特性。
本发明工作时,首先将待加工钢板坯料10固定于主轴芯模2上,驱动机构驱动主轴芯模2旋转,主轴芯模2带动待加工钢板坯料10旋转,同时,磁场发生器3将交流变电场转化为磁场,根据所需成型钢板的材料及厚度选择磁场发生器3的参数设置，并通过磁量调节阀411、421控制调节磁场强度,待加工钢板坯料10在磁场中高速旋转,钢板坯料内形成涡旋电流,由于涡旋电流在金属材料内的“趋肤效应”产生热能使钢板组织软化。主旋毂51沿主轴芯模2方向水平自由进给调节，副旋毂52既可以沿主轴芯模2方向水平自由进给，还可以沿垂直于工作台1面的轴向自由旋转一定角度，当副旋毂52调整好所需要的角度后，主旋毂51和副旋毂52同步进给延展，当钢板在轴向及径向得到充分延展后，通过温度传感器7的信号自动控制，使磁场补偿器8内的磁强度减小或无磁状态。此时，钢板完全处于冷压成型状态，此时数控系统自动操纵并控制主旋毂51和副旋毂52,金属材料在主旋毂51和副旋毂52的连续辗压下逐渐变形，最终自动成型。为减轻主旋毂51受力强度，副旋毂52起到分散变形阻力，对钢板进行粗旋加工,给主旋毂51的精加工奠定了基础。
本发明磁旋成型机由于采用上述结构，可一次性直接成型大体积、流线型的回转体钢结构，成型精度高，大大提高了回转体钢结构产品的耐压及抗冲击强度、密封性和扩腐蚀能力,以及提高回转体钢结构容器产品的使用寿命,提高使用性能,避免发生意外环境及安全事故,适用于钢材料的弧形、盘形、半球型、桶型、锥形和抛物线形等空心回转体的一次成型加工。
上述实施例为本发明实现的优选方案，并非限定性穷举，在相同构思下本发明还可以有其他变换形式，需要说明的是，在不脱离本发明发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种磁旋成型机，包括工作台(1)、安装于工作台上固定待加工钢板坯料的主轴芯模(2)和驱动主轴芯模旋转的驱动机构，其特征在于：还包括安装于工作台侧边的磁场发生器(3)、与磁场发生器连接的左继磁器(41)、与磁场发生器连接的右继磁器(42)、主旋毂(51)以及副旋毂(52),主旋毂(51)和副旋毂(52)分别通过驱动机构驱动旋转工作；
驱动机构驱动主轴芯模旋转带动待加工钢板坯料旋转,磁场发生器将交流变电场转化为磁场,在左继磁器和右继磁器的作用下待加工钢板坯料内形成涡旋电流,从而驱动机构驱动主旋毂和副旋毂对待加工钢板坯料进行加工一次性完成回转体钢结构的成型；
所述工作台上还安装有辅助支撑轴(6),辅助支撑轴后端与驱动机构连接,在辅助支撑轴前端安装有与磁场发生器连接的磁线圈(61),磁线圈靠近待加工钢板坯料侧面,待加工钢板坯料旋转时,待加工钢板坯料旋转侧面形成涡旋磁场。
2.根据权利要求1所述的磁旋成型机，其特征在于：所述工作台上还安装有温度传感器(7)和磁场补偿器(8),温度传感器检测主轴芯模、主旋毂和副旋毂的工作温度,磁场补偿器根据温度传感器检测的温度值补充或减小主轴芯模、主旋毂和副旋毂的磁能量。
3.根据权利要求2所述的磁旋成型机，其特征在于：所述工作台上还安装有减震机构(9),包括减震箱(91)、设于减震箱内的阻尼弹簧(92)和活塞(93),分别与主轴芯模、辅助支撑轴、主旋毂和副旋毂连接的活塞杆(94)穿过减震箱内的阻尼弹簧和活塞。
4.根据权利要求3所述的磁旋成型机，其特征在于：所述减震箱上安装有调节阻尼弹簧弹性阻力的阻尼调节阀(95)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的磁旋成型机，其特征在于：所述左继磁器和右继磁器上分别设有磁量调节阀(411、421)。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的磁旋成型机，其特征在于：所述主轴芯模、主旋毂和副旋毂均采用顺磁性材料。
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