CN103894528A

CN103894528A - 一种多功能精密交流伺服旋锻机

Info

Publication number: CN103894528A
Application number: CN201410140575.3A
Authority: CN
Inventors: 赵升吨; 宋涛; 陈超; 刘红宝; 景飞; 崔敏超
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: CN103894528B

Abstract

一种多功能精密交流伺服旋锻机，包括旋锻头、模具旋转系统、变径系统和机身部分，旋锻头是成形部分，模具旋转系统带动模具部分旋转，从而使锤头可以360度旋转锻打管棒状零件，变径系统实现管棒料的变直径加工，机身部分支撑着旋锻机的整个工作机构，本发明可分别实现心轴式旋转锻造机、轮圈式旋转锻造机和滚筒式旋转锻造机的功能，具有柔性可控，稳定性好，加工范围宽等优点。

Description

一种多功能精密交流伺服旋锻机

技术领域

本发明属于材料加工机械设备技术领域，具体涉及一种多功能精密交流伺服旋锻机。

背景技术

在现代民用及军用工业中，异形断面的棒状零件的应用愈来愈多，空心管状零件正在取代实心棒状零件。然而对于复杂管状零件的加工并不是一件容易的事情，目前只有通过精密旋锻技术实现。长期以来，我国在这方面没有实现较大的突破，现有的产品全部依赖进口。研发能实现变径高精密加工的具有自主知识产权的旋锻机具有重要意义。

目前的旋锻机按照主旋转运动的特征来分，可以分为：心轴式旋转锻造机、轮圈式旋转锻造机和滚筒式旋转锻造机三种。心轴式旋锻机的主旋转运动主要来自设备内的旋锻主轴，轮圈式旋锻机的主旋转运动来自带有飞轮的外圈，滚筒式旋锻机的主轴和外圈可以同时转动。以上三种旋锻机工作性能各有利弊，为了使旋锻机能够完成多种棒料的旋转加工，研发一款具有能包含以上三种旋锻机功能的新型旋锻机势在必行。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种多功能精密交流伺服旋锻机，实现工作过程中变径加工，适用于加工异形断面的管棒状零件，此外，该多功能精密旋锻机具有心轴式旋转锻造机、轮圈式旋转锻造机和滚筒式旋转锻造机的优点，可分别实现心轴式旋转锻造机、轮圈式旋转锻造机和滚筒式旋转锻造机的功能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多功能精密交流伺服旋锻机，包括旋锻头、模具旋转系统、变径系统和机身部分，旋锻头和模具旋转系统配合，旋锻头、模具旋转系统、变径系统安装在机身部分上；

旋锻头包括滚筒16，小带轮35通过传动带34与滚筒16相连，滚筒16通过第一双列圆锥滚子轴承19和第一滚动轴承40安装在机身38内，第一小端盖17安装在滚筒16上用来固定第一双列圆锥滚子轴承19，飞轮39安装在滚筒16上，飞轮39上开有柱销孔，第二小端盖2安装在机身38内，第二小端盖2用来固定第一滚动轴承40，第一保持架31和第二保持架24将两个以上的滚柱43轴向固定在一起，滚柱43外围有滚道垫筒25，滚道垫筒25也被夹在第一保持架31和第二保持架24之间，滚柱43对内和4个保持块47以及4个锤头30接触，4个锤头30依次夹在4个保持块47之间，保持块47使锤头30只能沿保持块47之间的空槽来回往复运动，锤头30和模具28之间分别夹着楔块27，4个保持块47使4个模具28和4个楔块27也只能沿保持块47之间的空槽来回往复运动，第一保持板26和第二保持板29使4个锤头30和4个模具28不能在前后方向上移动，前盖板32安装在滚筒16上，将锤头30、楔块27和保持块47固定在滚筒16前端；

模具旋转系统包括第一交流伺服电机41，第一交流伺服电机41的输出端接第一减速器1的输入端，第一减速器1的输出端与第一蜗杆3相连，第一蜗杆3与第一蜗轮4啮合，第一蜗轮4安装在第一套筒15上，第一套筒15通过第二双列圆锥滚子轴承21安装在滚筒16上，第一套筒15后端通过第二滚动轴承6安装在大后盖5上，螺母7安装在第一套筒15后端，螺母7将第二滚动轴承6和第一蜗轮4轴向定位在第一套筒15上，第一套筒15通过第一保持板26与四个保持块47连接，第二保持板29安装在保持块47上，第一套筒15带动四个保持块47、第一保持板26和第二保持板29旋转，从而带动模具28、楔块27和锤头30的旋转，

变径系统包括第二交流伺服电机45，第二交流伺服电机45的输出端接第二减速器46的输入端，第二减速器46的输出端与第二蜗杆33相连，第二蜗杆33与第二蜗轮11啮合，第二蜗轮11的中间做成螺纹，通过螺纹配合安装在第二套筒14上，第一止推轴承10和第二止推轴承12分别从第二蜗轮11两侧将第二蜗轮11轴向定位，与螺母螺杆的工作原理相同，第一蜗轮11旋转时驱动第二套筒14做往复直线运动，第一止推轴承10安装在小后盖9上，第二止推轴承12安装在第一套筒15上，第一套筒15后端安装有键8，键8与小后盖9上的键槽配合使第二套筒14不能旋转只能沿轴向往复直线运动，第二套筒14通过第一滚针轴承13和第二滚针轴承18安装在第一套筒15内，楔块保持器23通过双向推力球轴承22安装在第二套筒14上，4个楔块27的后端安装在楔块保持器23的4个凹槽内，4个凹槽使4个楔块27只能沿楔块保持器23做径向往复运动，通过调节楔块27插入锤头30和模具28之间的深度调节旋锻机的加工直径，

大后盖5安装在机身38后面，小后盖9安装在大后盖5上，前盖20安装在机身38前面，前盖20固定第一双列圆锥滚子轴承19，机身38的侧面开有工作窗，并安装有盖板44，电机安装架37安装在机身38上部，电机36安装在电机安装架37上。

当在飞轮39和机身38上的通孔里插上柱销42，使飞轮39相对于机身38不旋转，让电机36不工作，第一交流伺服电机41工作时，该旋锻机变为心轴式旋锻机；当拔掉柱销42，让电机36工作，第一交流伺服电机41不工作时，第一蜗杆3与第一蜗轮4自锁，模具旋转系统不旋转，该旋锻机变为轮圈式旋锻机；当电机36和第一交流伺服电机41同时工作时，该旋锻机变为滚筒式旋锻机，电机36带动滚筒16旋转，提供旋转锻造时所需要的成形力，第一交流伺服电机41通过带动第一套筒15旋转使模具28旋转，提供模具28与工件之间的相对转动。

本发明具有以下优点：

一、本发明可分别实现心轴式旋转锻造机、轮圈式旋转锻造机和滚筒式旋转锻造机的功能。

二、柔性可控，有一套精密可控的变径系统，可实现工作过程中变径加工，以成形锥面、曲面等形状。

三、旋锻头滚筒的支撑中心距长，具有更好的稳定性，不易发生倾斜，变径系统的内部为空心，零件可以从中通过，有利于加工长零件。

附图说明

图1是本发明的侧面剖视图。

图2是本发明旋锻头部分的剖视图。

图3是本发明旋锻头部分的A-A剖视图。

图4是本发明模具旋转系统的剖视图。

图5是本发明模具旋转系统的B-B剖视图。

图6是本发明变径系统的剖视图。

图7是本发明变径系统的C-C剖视图。

图8是本发明以心轴式旋锻机模式工作的侧面剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1、图2和图3所示，旋锻头是主要的成形部分，旋锻头包括滚筒16，小带轮35通过传动带34与滚筒16相连，滚筒16通过第一双列圆锥滚子轴承19和第一滚动轴承40安装在机身38内，第一小端盖17安装在滚筒16上用来固定第一双列圆锥滚子轴承19，飞轮39安装在滚筒16上，飞轮39上开有柱销孔，第二小端盖2安装在机身38内，第二小端盖2用来固定第一滚动轴承40，第一保持架31和第二保持架24将两个以上的滚柱43轴向固定在一起，滚柱43外围有滚道垫筒25，滚道垫筒25也被夹在第一保持架31和第二保持架24之间，滚柱43对内和4个保持块47以及4个锤头30接触，4个锤头30依次夹在4个保持块47之间，保持块47使锤头30只能沿保持块47之间的空槽来回往复运动，锤头30和模具28之间分别夹着楔块27，4个保持块47使4个模具28和4个楔块27也只能沿保持块47之间的空槽来回往复运动，第一保持板26和第二保持板29使4个锤头30和4个模具28不能在前后方向上移动，前盖板32安装在滚筒16上，将锤头30、楔块27和保持块47等固定在滚筒16前端；

如图1、图4和图5所示，模具旋转系统可以使模具旋转，从而使锤头30可以360度旋转锻打管棒状零件，模具旋转系统包括第一交流伺服电机41，第一交流伺服电机41的输出端接第一减速器1的输入端，第一减速器1的输出端与第一蜗杆3相连，第一蜗杆3与第一蜗轮4啮合，第一蜗轮4安装在第一套筒15上，第一套筒15通过第二双列圆锥滚子轴承21安装在滚筒16上，第一套筒15后端通过第二滚动轴承6安装在大后盖5上，螺母7安装在第一套筒15后端，螺母7将第二滚动轴承6和第一蜗轮4轴向定位在第一套筒15上，第一套筒15通过第一保持板26与四个保持块47连接，第二保持板29安装在保持块47上，第一套筒15带动四个保持块47、第一保持板26和第二保持板29旋转，从而带动模具28、楔块27和锤头30的旋转，

如图1、图6和图7所示，变径系统可以实现管棒料的变直径加工，变径系统包括第二交流伺服电机45，第二交流伺服电机45的输出端接第二减速器46的输入端，第二减速器46的输出端与第二蜗杆33相连，第二蜗杆33与第二蜗轮11啮合，第二蜗轮11的中间做成螺纹，通过螺纹配合安装在第二套筒14上，第一止推轴承10和第二止推轴承12分别从第二蜗轮11两侧将第二蜗轮11轴向定位，与螺母螺杆的工作原理相同，第一蜗轮11旋转时驱动第二套筒14做往复直线运动，第一止推轴承10安装在小后盖9上，第二止推轴承12安装在第一套筒15上，第一套筒15后端安装有键8，键8与小后盖9上的键槽配合使第二套筒14不能旋转只能沿轴向往复直线运动，第二套筒14通过第一滚针轴承13和第二滚针轴承18安装在第一套筒15内，楔块保持器23通过双向推力球轴承22安装在第二套筒14上，4个楔块27的后端安装在楔块保持器23的4个凹槽内，4个凹槽使4个楔块27只能沿楔块保持器23做径向往复运动，通过调节楔块27插入锤头30和模具28之间的深度调节旋锻机的加工直径，从而实现变径加工，

如图1和图7所示，机身部分支撑着旋锻机的整个工作机构，大后盖5安装在机身38后面，小后盖9安装在大后盖5上，前盖20安装在机身38前面，前盖20固定第一双列圆锥滚子轴承19，机身38的侧面开有工作窗，并安装有盖板44，电机安装架37安装在机身38上部，电机36安装在电机安装架37上。

如图8所示，当在飞轮39和机身38上的通孔里插上柱销42，使飞轮39相对于机身38不旋转，让电机36不工作，第一交流伺服电机41工作时，该旋锻机变为心轴式旋锻机；当拔掉柱销42，让电机36工作，第一交流伺服电机41不工作时，第一蜗杆3与第一蜗轮4自锁，模具旋转系统不旋转，该旋锻机变为轮圈式旋锻机；当电机36和第一交流伺服电机41同时工作时，该旋锻机变为滚筒式旋锻机，电机36带动滚筒16旋转，提供旋转锻造时所需要的成形力，第一交流伺服电机41通过带动第一套筒15旋转使模具28旋转，提供模具28与工件之间的相对转动。

本发明的工作原理为：

当在飞轮39和机身38上的通孔里插上柱销42，使飞轮39相对于机身38不旋转，让电机36不工作，第一交流伺服电机41工作时，该旋锻机变为心轴式旋锻机，此时第一交流伺服电机41通过第一减速器1驱动第一蜗杆3旋转，第一蜗杆3带动第一蜗轮4旋转，第一蜗轮4带动第一套筒15旋转，第一套筒15带动四个保持块47、第一保持板26和第二保持板29旋转，从而带动模具28、楔块27和锤头30的旋转，锤头30在旋转过程中会碰触到滚柱43产生径向力，使锤头30往沿径向往中心运动，从而锻打中间的管棒状零件。

当拔掉柱销42，让电机36工作，第一交流伺服电机41不工作时，第一蜗杆3与第一蜗轮4自锁，模具旋转系统不旋转，该旋锻机变为轮圈式旋锻机，电机36带动小带轮35旋转，小带轮35通过传动带34与滚筒16相连，使滚筒16带动第一保持架31、第二保持架24和多个滚柱43旋转，滚柱43旋转过程中会碰到锤头30产生径向力，使锤头30往沿径向往中心运动，从而锻打中间的管棒状零件。

当电机36和第一交流伺服电机41同时工作时，该旋锻机变为滚筒式旋锻机，电机36带动滚筒16旋转，提供旋转锻造时所需要的成形力，第一交流伺服电机41通过带动第一套筒15旋转使模具28旋转，提供模具28与工件之间的相对转动。

变径系统实现管棒料的变直径加工，当加工变截面管棒状零件时，第二交流伺服电机45通过第二减速器46带动第二蜗杆33旋转，从而带动第二蜗轮11旋转，第二蜗轮11的中间做成螺纹，通过螺纹配合安装在第二套筒14上，第一止推轴承10和第二止推轴承12分别从第二蜗轮11两侧将第二蜗轮11轴向定位，与螺母螺杆的工作原理相同，第一蜗轮11旋转时可驱动第二套筒14做往复直线运动，从而带动楔块27往复运动，通过调节楔块27插入锤头30和模具28之间的深度调节旋锻机的加工直径，实现变径加工。

Claims

1.一种多功能精密交流伺服旋锻机，包括旋锻头、模具旋转系统、变径系统和机身部分，旋锻头和模具旋转系统配合，旋锻头、模具旋转系统、变径系统安装在机身部分上，其特征在于：

旋锻头包括滚筒（16），小带轮（35）通过传动带（34）与滚筒（16）相连，飞轮（39）安装在滚筒（16）上，飞轮（39）上开有柱销孔，第一保持架（31）和第二保持架（24）将两个以上的滚柱（43）轴向固定在一起，滚柱（43）外围有滚道垫筒（25），滚道垫筒（25）也被夹在第一保持架（31）和第二保持架（24）之间，滚柱（43）对内和4个保持块（47）以及4个锤头（30）接触，4个锤头（30）依次夹在4个保持块（47）之间，保持块（47）使锤头（30）只能沿保持块（47）之间的空槽来回往复运动，锤头（30）和模具（28）之间分别夹着楔块（27），4个保持块（47）使4个模具（28）和4个楔块（27）也只能沿保持块（47）之间的空槽来回往复运动。第一保持板（26）和第二保持板（29）使4个锤头（30）和4个模具（28）不能在前后方向上移动，

模具旋转系统包括第一交流伺服电机（41），第一交流伺服电机（41）的输出端接第一减速器（1）的输入端，第一减速器（1）的输出端与第一蜗杆（3）相连，第一蜗杆（3）与第一蜗轮（4）啮合，第一蜗轮（4）安装在第一套筒（15）上，第一套筒（15）通过第一保持板（26）与四个保持块（47）连接，第二保持板（29）安装在保持块（47）上，第一套筒（15）带动四个保持块（47）、第一保持板（26）和第二保持板（29）旋转，从而带动模具（28）、楔块（27）和锤头（30）的旋转，

变径系统包括第二交流伺服电机（45），第二交流伺服电机（45）的输出端接第二减速器（46）的输入端，第二减速器（46）的输出端与第二蜗杆（33）相连，第二蜗杆（33）与第二蜗轮（11）啮合，第二蜗轮（11）的中间做成螺纹，通过螺纹配合安装在第二套筒（14）上，与螺母螺杆的工作原理相同，第一蜗轮（11）旋转时驱动第二套筒（14）做往复直线运动，楔块保持器（23）安装在第二套筒（14）上，4个楔块（27）的后端安装在楔块保持器（23）的4个凹槽内，4个凹槽使4个楔块（27）只能沿楔块保持器（23）做径向往复运动，通过调节楔块（27）插入锤头（30）和模具（28）之间的深度调节旋锻机的加工直径，

机身（38）的侧面开有工作窗，并安装有盖板（44），电机安装架（37）安装在机身（38）上部，电机（36）安装在电机安装架（37）上。

2.根据权利要求1所述的一种多功能精密交流伺服旋锻机，其特征在于：当在飞轮（39）和机身（38）上的通孔里插上柱销（42），使飞轮（39）相对于机身（38）不旋转，让电机（36）不工作，第一交流伺服电机（41）工作带动蜗轮蜗杆机构工作时，该旋锻机变为心轴式旋锻机；当拔掉柱销（42），让电机（36）工作，第一交流伺服电机（41）不工作时，第一蜗杆（3）与第一蜗轮（4）自锁，模具旋转系统不旋转，该旋锻机变为轮圈式旋锻机；当电机（36）和第一交流伺服电机（41）同时工作时，该旋锻机变为滚筒式旋锻机，电机（36）带动滚筒（16）旋转，提供旋转锻造时所需要的成形力，第一交流伺服电机（41）通过蜗轮蜗杆机构带动第一套筒（15）旋转使模具（28）旋转，提供模具（28）与工件之间的相对转动。