CN106391809B - 一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备 - Google Patents

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Abstract

一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，包括基座，基座上的水平滚珠直线导轨上连接的外旋轮机构的外旋轮和内旋轮机构的内旋轮配合夹住管坯，管坯一端置于基座连接的支撑板上，管坯另一端装夹在可移动旋转装置的自定心卡盘上；外旋轮机构的伺服电机连接水平滚珠丝杆一端，滚珠丝杆螺母固定在外旋轮盘底部，外旋轮盘安放在水平滚珠直线导轨上；内旋轮机构的伺服电机和水平布置的主丝杠连接，主丝杠通过轴承安装在可移动旋转装置上，丝杠螺母安装在内旋轮盘中间，内旋轮盘上穿过的导柱一端固定在支撑板上，另一端固定在丝杠游动支撑件上，外旋轮盘内周与内旋轮盘外周均布安装多组旋轮径向进给机构，本发明采用卧式结构，加工效率高。

Description

一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备
技术领域
本发明属于对轮旋压成形技术领域，具体涉及一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备。
背景技术
对轮旋压工艺是一种应用一对或多对内、外旋轮对称布置，同时对筒形工件的内外表面进行旋压成形的方法。
传统的旋压工艺又称为有芯模旋压，芯模的存在大大限制了旋压工艺的加工能力，使传统旋压技术存在如下不足：(1)可加工工件的大小受限于芯模大小，大大降低了旋压工艺加工范围；(2)加工芯模提高了设备的模具成本；(3)芯模的加工精度直接影响所加工零件的内表面质量；(4)对于一些变直径复杂管、环件，有芯模旋压往往无法实现。相对地，对轮旋压设备使用内旋轮取代了芯模，这大大节省了工装成本，有效改善了管内壁精度，同时成形件内部的应力状态有了显著改善。并且旋轮所受的载荷降低了近50％，大幅度地降低成本和能耗。此外，对轮旋压的加工范围很广，能够加工一定范围内任意直径的筒形件，甚至可以加工变直径管件。因此对轮旋压工艺在石油、化工、航天以及军工领域大有可为，尤其适用于高精度的大管径薄壁筒形件(例如大型火箭外壳)的制备。
国外对对轮旋压工艺与设备研究较早，美国的拉迪斯(LatishForging)锻造公司和德国MT(MANTechnology)公司从上世纪七八十年代就设计和制造出对轮旋压设备，并应用于大型薄壁管件(如火箭发动机外壳)的成型加工。目前国内尚无大型对轮旋压设备应用于工程实践的案例见于报告。
国外现有的大型对轮旋压设备以立式结构为主，采取立式结构有利于加工件的夹持，避免重力因素对加工过程的影响。但是立式结构限制了工件的长度，如果要求加工长管件，设备和工件的重心都要提高，不利于工件装卸过程。同时现有大型对轮旋压设备采用动力源较少，各对轮沿工件径向方向的进给运动往往是联动的，由于工作阻力很大，对动力源的功率有较高要求。为了使各对轮协调联动使得传动机构复杂，对传动零部件的刚度、精度都有较高的要求。因此现有的对轮旋压设备仍存在成本高、功耗大、效率低、结构复杂等弊端。
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全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，具有成本低、效率高、结构简单的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，包括基座11，基座11上面布置有水平滚珠直线导轨23，水平滚珠直线导轨23上连接的外旋轮机构的外旋轮26和内旋轮机构的内旋轮36配合夹住管坯61，管坯61一端置于支撑板12上，支撑板12连接在基座11上，管坯61另一端装夹在可移动旋转装置的自定心卡盘54上。
所述的外旋轮机构包括第一伺服电机21，第一伺服电机21输出端连接水平滚珠丝杆22一端，水平滚珠丝杆22两端固定安装在基座11上，与水平滚珠丝杆22相配合的滚珠丝杆螺母24固定在外旋轮盘25底部，外旋轮盘25安放在水平滚珠直线导轨23上，外旋轮盘25内圈均布安装3组以上旋轮径向进给机构。
所述的内旋轮机构包括第二伺服电机31，第二伺服电机31输出端和水平布置的主丝杠32的输入端连接，主丝杠32一端固定安装在支撑板12上，主丝杠32另一端通过轴承安装在可移动旋转装置的丝杠游动支撑件55上，与主丝杠32配合的丝杠螺母33固定安装在内旋轮盘34中间，内旋轮盘34上开有两通孔，并穿过两根导柱35，导柱35一端固定在支撑板12上，另一端固定在丝杠游动支撑件55上，内旋轮盘34外周均布安装3组以上旋轮径向进给机构。
所述的旋轮径向进给机构包括微伺服电机41，微伺服电机41的输出轴上固定有小齿轮42，小齿轮42与大齿轮43相啮合，大齿轮43固定在螺母套44上，螺母套44与楔块丝杠45的丝杠一端螺纹配合，楔块丝杠45的楔块另一端与旋轮滑块46的楔面配合，旋轮滑块46平面一端安装有内旋轮36或外旋轮26。
所述的可移动旋转装置包括异步电机51，异步电机51固定安装在主轴箱体52上，主轴箱体52体内通过轴承安装有空心主轴53上，异步电机51的输出轴通过动力传动结构和空心主轴53输入端连接，空心主轴53输出端固定连接有自定心卡盘54，空心主轴53内部通过轴承安装有丝杠游动支撑件55，丝杠游动支撑件55一端固定在主轴箱体52上，主轴箱体52固定安放在二维移动座56上。
本发明的有益效果：本发明采用卧式结构，加工过程中设备和管坯的重心高度与工件长度无关，仅依靠加长机身即可方便的加工较长工件。本发明设备的各主要丝杠、内外旋轮均配备伺服电机进行独立控制，采用分散多动力，避免复杂繁冗的传动机构，使设备运行更稳定，降低对主要驱动源的功率要求，并且各旋轮可以独立工作，可以选用不同进给深度，实现多道次旋压。本发明设备采用二维移动机座，通过移开空心主轴机构能够方便的装卸工件。本发明设备整体上结构简便、功耗小、运行稳定、易于维护。
附图说明
图1是本发明设备的主视图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的A向视图。
图4是内旋轮机构结构示意图。
图5是旋轮径向进给机构结构示意图。
图6是可移动旋转装置结构示意图。
图7是主轴箱体内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参照图1和图2，一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，包括基座11，基座11上面布置有水平滚珠直线导轨23，水平滚珠直线导轨23上连接的外旋轮机构的外旋轮26和内旋轮机构的内旋轮36配合夹住管坯61，管坯61一端置于支撑板12上，支撑板12连接在基座11上，管坯61另一端装夹在可移动旋转装置的自定心卡盘54上。
参照图1、和图3，所述的外旋轮机构包括第一伺服电机21，第一伺服电机21输出端连接水平滚珠丝杆22一端，水平滚珠丝杆22两端固定安装在基座11上，与水平滚珠丝杆22相配合的滚珠丝杆螺母24固定在外旋轮盘25底部，外旋轮盘25安放在水平滚珠直线导轨23上，启动第一伺服电机21即可通过水平滚珠丝杆22带动外旋轮盘25沿着水平滚珠直线导轨23水平移动，外旋轮盘25内圈均布安装4组旋轮径向进给机构。
参照图1、图3及图4，所述的内旋轮机构包括第二伺服电机31，第二伺服电机31输出端和水平布置的主丝杠32的输入端连接，主丝杠32一端固定安装在支撑板12上，主丝杠32另一端通过轴承安装在可移动旋转装置的丝杠游动支撑件55上，与主丝杠32配合的丝杠螺母33固定安装在内旋轮盘34中间，内旋轮盘34上开有两通孔，并穿过两根导柱35，导柱35一端固定在支撑板12上，另一端固定在游动支撑件55上，启动第二伺服电机31可以通过主丝杠32带动内旋轮盘34沿着导柱35进行水平移动，内旋轮盘34外周均布安装4组旋轮径向进给机构。
参照图5，所述的旋轮径向进给机构包括微伺服电机41，微伺服电机41的输出轴上固定有小齿轮42，小齿轮42与大齿轮43相啮合，大齿轮43固定在螺母套44上，螺母套44与楔块丝杠45的丝杠一端螺纹配合，楔块丝杠45的楔块另一端与旋轮滑块46的楔面配合，旋轮滑块46平面一端安装有内旋轮36或外旋轮26，启动微伺服电机41，可以实现内外旋轮对管坯61的径向进给运动。
参见图1、图6及图7，所述的可移动旋转装置包括异步电机51，异步电机51固定安装在主轴箱体52上，主轴箱体52体内通过轴承安装有空心主轴53上，异步电机51的输出轴通过动力传动结构和空心主轴53输入端连接，空心主轴53输出端固定连接有自定心卡盘54，空心主轴53内部通过轴承安装有丝杠游动支撑件55，丝杠游动支撑件55一端固定在主轴箱体52上，主轴箱体52固定安放在二维移动座56上，可以实现主轴箱体52的二维移动。
本发明的具体工作原理为：
1)管坯装夹：首先二维移动座56拖动主轴箱体52沿主丝杠32轴向远离装备基座11，内旋轮机构的主丝杠32和导柱35从丝杠游动支撑件55中脱出；二维移动座56拖动主轴箱体52沿垂直主丝杠32轴向运动与基座11错开；之后将管坯61装入外旋轮26和内旋轮36之间，管坯61一端置于支撑板12上；最后令二维移动座56按先前反顺序移动，使内旋轮机构的主丝杠32和导柱35与丝杠游动支撑件56对接，并将管坯61的另一端装夹在自定心卡盘54上。
2)旋压加工：完成管坯61装夹后，异步电机51启动，通过皮带传动、齿轮传动后可带动空心主轴53旋转，空心主轴53通过自定心卡盘54使管坯61沿自身轴线自转；然后根据加工工艺要求，控制各个微伺服电机41转动，使各个旋轮径向进给至规定深度；最后第一伺服电机21和第二伺服电机31同步启动，分别带动内旋轮机构和外旋轮机构沿管坯61轴向进给；加工过程中，依据具体工艺要求，对装备中各伺服电机进行调节；
3)工件卸载：加工完成后，首先松开自定心卡盘54的，控制二维移动座56移动，取出加工件。

Claims (4)

1.一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，包括基座(11)，其特征在于：基座(11)上面布置有水平滚珠直线导轨(23)，水平滚珠直线导轨(23)上连接的外旋轮机构的外旋轮(26)和内旋轮机构的内旋轮(36)配合夹住管坯(61)，管坯(61)一端置于支撑板(12)上，支撑板(12)连接在基座(11)上，管坯(61)另一端装夹在可移动旋转装置的自定心卡盘(54)上；
所述的可移动旋转装置包括异步电机(51)，异步电机(51)固定安装在主轴箱体(52)上，主轴箱体(52)体内通过轴承安装有空心主轴(53)上，异步电机(51)的输出轴通过动力传动结构和空心主轴(53)输入端连接，空心主轴(53)输出端固定连接有自定心卡盘(54)，空心主轴(53)内部通过轴承安装有丝杠游动支撑件(55)，丝杠游动支撑件(55)一端固定在主轴箱体(52)上，主轴箱体(52)固定安放在二维移动座(56)上。
2.根据权利要求1所述的一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，其特征在于：所述的外旋轮机构包括第一伺服电机(21)，第一伺服电机(21)输出端连接水平滚珠丝杆(22)一端，水平滚珠丝杆(22)两端固定安装在基座(11)上，与水平滚珠丝杆(22)相配合的滚珠丝杆螺母(24)固定在外旋轮盘(25)底部，外旋轮盘(25)安放在水平滚珠直线导轨(23)上，外旋轮盘(25)内圈均布安装3组以上旋轮径向进给机构。
3.根据权利要求1所述的一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，其特征在于：所述的内旋轮机构包括第二伺服电机(31)，第二伺服电机(31)输出端和水平布置的主丝杠(32)的输入端连接，主丝杠(32)一端固定安装在支撑板(12)上，主丝杠(32)另一端通过轴承安装在可移动旋转装置的丝杠游动支撑件(55)上，与主丝杠(32)配合的丝杠螺母(33)固定安装在内旋轮盘(34)中间，内旋轮盘(34)上开有两通孔，并穿过两根导柱(35)，导柱(35)一端固定在支撑板(12)上，另一端固定在丝杠游动支撑件(55)上，内旋轮盘(34)外周均布安装3组以上旋轮径向进给机构。
4.根据权利要求2或3所述的一种全电伺服型分散多动力的大型卧式对轮旋压设备，其特征在于：所述的旋轮径向进给机构包括微伺服电机(41)，微伺服电机(41)的输出轴上固定有小齿轮(42)，小齿轮(42)与大齿轮(43)相啮合，大齿轮(43)固定在螺母套(44)上，螺母套(44)与楔块丝杠(45)的丝杠一端螺纹配合，楔块丝杠(45)的楔块另一端与旋轮滑块(46)的楔面配合，旋轮滑块(46)平面一端安装有内旋轮(36)或外旋轮(26)。
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