CN104690160A - 一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，包括刀杆、滚轮支架、滚轮组件、钢圈、压紧圈和衬套，所述滚轮组件连接在滚轮支架上，所述滚轮支架设在刀杆一端，所述钢圈、压紧圈和衬套从内到外依次套设在刀杆另一端；所述钢圈上设有用于连接外部冷却水管的进水口和用于接入电流的接电螺丝孔；所述刀杆上设有分别与进水口、接电螺丝孔连接的环形水槽，该环形水槽上设有通向刀杆内部、对滚轮组件进行水冷却的通孔。与现有技术相比，本发明工具头可改善电热辅助渐进成形过程中工具端部局部过热及磨损严重的问题，并可提高难加工材料的可成形性。

Description

一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头
技术领域
本发明属于机械工程领域，具体涉及一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头。
背景技术
热辅助渐进成形是用于加工室温下难变形金属板料的柔性加工方法，可用于成形镁合金、钛合金等材料的三维零件。南京航空航天大学高霖在发明专利《板料电加热数控渐进成形加工方法及装置》中提出了在工具与板料间通电流，使板料与工具接触区由于电阻发热提高成形温度，从而增加材料成形性的渐进热成形方法。该方法在实践中一般采用的工具头多为实心球头工具。这类工具头在成形过程中，热量累积于工具头上，易使工具头特别是工具尖端温度升高发生氧化。此外，工具与板料产生滑动摩擦，导致工具磨损严重以及板料表面质量不佳，不仅影响板料的成形性及成形精度，而且工具头损耗较快，造成成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，将工具头与板料接触方式改为滚动状态，并辅助以水冷方式，改善电热辅助渐进成形过程中，工具头局部过热及磨损严重的问题，避免热量过于集中在局部，减轻磨损程度，提高了难成形板料的可成形性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，包括刀杆、滚轮支架、滚轮组件、钢圈、压紧圈和衬套，所述滚轮组件连接在滚轮支架上，所述滚轮支架设在刀杆一端，所述钢圈、压紧圈和衬套从内到外依次套设在刀杆另一端；
所述钢圈上设有用于连接外部冷却水管的进水口和用于接入电流的接电螺丝孔；
所述刀杆上设有分别与进水口、接电螺丝孔连接的环形水槽，该环形水槽上设有通向刀杆内部、对滚轮组件进行水冷却的通孔。
所述滚轮组件包括滚轮、滚针轴承和垫片，所述滚轮与滚针轴承连接，所述滚针轴承套设在滚轮支架上，所述垫片通过螺丝固定于滚轮支架上。
所述滚轮半径为成形板厚的20倍以内，滚轮截面圆弧半径为板厚的3-5倍，从而保证滚轮与板料较小的接触面积，提高电流密度。
所述钢圈通过可旋转密封圈套设在刀杆上，与刀杆相对转动。
所述刀杆内设有通水槽，所述滚轮支架上设有相连接的径向通孔和出水口，所述径向通孔与通水槽相连通，冷却水流通过所述出水口对滚轮组件进行冷却。
所述出水口设有三路，对滚轮组件内外部进行冷却。
所述通水槽端口处设有密封塞。
所述环形水槽设在刀杆与钢圈内径接触区域的外径上。
所述滚轮由镍合金材料制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在成形过程中，渐进成形机床主轴在带动本发明工具头按路径进行移动的同时使工具转动，使滚轮保持指向工具前进方向，而钢圈在成形中不发生转动，防止接入工具的电线以及水管发生缠绕。
(2)在电热辅助渐进成形过程中，滚轮在成形加工板料时为滚动状态，不同时刻与板料接触的滚轮部位不同，而冷水时刻对滚轮内外及轴承进行冷却，避免了工具的局部过热，同时也提高了加工板料的表面质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A向示意图；
图3为本发明滚轮支架的示意图；
图4为本发明钢圈处安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范 围不限于下述的实施例。
如图1-图4所示，一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，包括刀杆11、滚轮支架3、滚轮组件、钢圈6、压紧圈9和衬套10，滚轮组件连接在滚轮支架3上，滚轮支架3设在刀杆11一端，并通过侧向螺丝4固定，钢圈6、压紧圈9和衬套10从内到外依次套设在刀杆11另一端，钢圈6通过可旋转密封圈5和8套设在刀杆11上，与刀杆11相对转动，压紧圈9用以限制钢圈6在刀杆11上的滑动范围，衬套10用于防止压紧圈9外滑。
钢圈6上设有用于连接外部冷却水管的进水口7和用于接入电流的接电螺丝孔14。刀杆11上设有分别与进水口7、接电螺丝孔14连接的环形水槽，该环形水槽上设有通向刀杆内部、对滚轮组件进行水冷却的通孔。环形水槽设在刀杆与钢圈内径接触区域的外径上。
滚轮组件包括滚轮1、滚针轴承2和垫片15，滚轮1与滚针轴承2连接，滚针轴承2套设在滚轮支架3上，使滚轮1自由转动，垫片15通过螺丝16固定于滚轮支架3上。
刀杆11内设有通水槽12，滚轮支架3上设有相连接的径向通孔和出水口，径向通孔与通水槽12相连通，冷却水流通过出水口对滚轮组件进行冷却。出水口设有三路，一路对着滚轮1，一路对着滚针轴承2，一路对着垫片15处，对滚轮组件的内外进行冷却。
滚轮1可以采用镍合金材料制成，以提高滚轮的高温抗氧化性，滚轮半径为成形板厚的20倍以内，滚轮截面圆弧半径为板厚的3-5倍，从而保证滚轮与板料较小的接触面积，提高电流密度。

Claims (8)

1.一种用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，包括刀杆、滚轮支架、滚轮组件、钢圈、压紧圈和衬套，所述滚轮组件连接在滚轮支架上，所述滚轮支架设在刀杆一端，所述钢圈、压紧圈和衬套从内到外依次套设在刀杆另一端；
所述钢圈上设有用于连接外部冷却水管的进水口和用于接入电流的接电螺丝孔；
所述刀杆上设有分别与进水口、接电螺丝孔连接的环形水槽，该环形水槽上设有通向刀杆内部、对滚轮组件进行水冷却的通孔。
2.根据权利要求1所述的用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，所述滚轮组件包括滚轮、滚针轴承和垫片，所述滚轮与滚针轴承连接，所述滚针轴承套设在滚轮支架上，所述垫片通过螺丝固定于滚轮支架上。
3.根据权利要求1所述的用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，所述钢圈通过可旋转密封圈套设在刀杆上，与刀杆相对转动。
4.根据权利要求1所述的用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，所述刀杆内设有通水槽，所述滚轮支架上设有相连接的径向通孔和出水口，所述径向通孔与通水槽相连通，冷却水流通过所述出水口对滚轮组件进行冷却。
5.根据权利要求4所述的用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，所述出水口设有三路，对滚轮组件内外部进行冷却。
6.根据权利要求4所述的用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，所述通水槽端口处设有密封塞。
7.根据权利要求1所述的用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，所述环形水槽设在刀杆与钢圈内径接触区域的外径上。
8.根据权利要求2所述的用于电热辅助渐进成形的水冷滚动工具头，其特征在于，所述滚轮由镍合金材料制成。
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