CN106552854A - 一种基于液压补偿的变频离心棒管材下料机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于液压补偿的变频离心棒管材下料机，包括液压缸支架、液压缸、同步带、定轴承箱、三相交流电机、滑动轴承箱、转动推盘、三角块、连接块、棒料夹具、机架、深沟球轴承，双向推力球轴承、主轴、滑块、内表面具有等间隔槽的耐磨轴承和料块导槽。该发明基于低应力下料技术，充分利用液压补偿、离心作用和应力集中效应对棒管料进行精密下料。下料时，首先在金属棒管料表面的圆周上预先加工一个尖锐的环状V型槽，然后利用转动离心力与液压补偿力周向挤压棒管料。在离心力和液压补偿力的作用下，V型槽应力集中处产生裂纹。依据现有断裂理论知识，V型槽尖端裂纹萌生后，会迅速地沿着径面扩展，最终完全断裂，实现下料。

Description

一种基于液压补偿的变频离心棒管材下料机

技术领域

本发明涉及一种基于液压补偿的变频离心棒管材下料机，属于精密下料领域。

背景技术

在金属制品和机械制造行业中，下料是金属成形加工的第一道工序，其广泛应用于模锻、冷挤压、金属链条销、螺栓、滚动轴承滚子、汽车配件生产等的备料工序中。目前国内每年需精密下料的棒料量达上千万吨，每年仅摩托车链条需求量就达8000万米，内燃机活塞销的需求量达2000万个等。目前，在工业生产中采用的下料方法是利用普通模具直接对圆棒管料进行剪切下料，或采用高速带锯对圆棒管料进行锯切下料，这些方法往往会造成下料力大且很难控制，棒管料产生塌角，分离断面质量差，甚至使所下的毛坯产生诸如菱形的畸变，剪切模具使用寿命低，易产生冲击振动噪声以及浪费原材料等不足，为此提出了一种新型下料方法，该系统巧妙利用液压补偿下的离心作用和棒料表面所预制V型槽的应力集中效应来进行剪切分离，使裂纹沿着V型槽所在断面处萌生并扩展，实现低应力精密下料。

目前锯床锯断和车床切削是最常见的下料方法。这些下料方法所下棒料虽然断面平整，垂直度较高，但是需要增加车倒角工序，下料效率较低，所需下料力较大，且浪费原材料严重。由于被切棒材截面的大小、材质不同，锯带线速度、进给量变化和锯齿锋利程度不均匀的影响，断齿、断带现象也是一大弊病，因而无法满足绿色制造的要求。

目前社会上还没有一款基于低应力下料技术的精密下料机广泛应用于工业化，本发明的目的在于发明一种可以实现工业化应用的棒管材下料机。针对棒管材下料，普及低应力下料技术，彰显低应力下料省力、环保、节能的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液压补偿的变频离心棒管材下料机，基于低应力下料技术，充分利用液压补偿、离心作用和应力集中效应对棒管料进行精密下料

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种基于液压补偿的变频离心棒管材下料机，包括液压缸支架、液压缸、

同步带、定轴承箱、三相交流电机、滑动轴承箱、转动推盘、三角块、连接块、棒料夹具、机架、深沟球轴承，双向推力球轴承、主轴、滑块、内表面具有等间隔槽的耐磨轴承和料块导槽，所述液压缸支架安装在机架的一端，采用螺栓与螺母固定在机架上面；所述同步带连接小带轮与大带轮，所述小带轮固定在主轴上，所述大带轮固定在三相交流电机的输出轴上；所述主轴穿过定轴承箱，采用轴间、轴套与定轴承箱端盖的配合将深沟球轴承固定在定轴承箱；所述主轴的箱外部分安装有滑动轴承箱，所述滑动轴承箱内安装有双向推力球轴承，利用滑动轴承箱与滑动轴承箱箱盖的配合将双向推力球轴承卡在滑动轴承箱内，利用转动推盘与转动推盘轴套的配合将双向推力球轴承的中间片固定住，转动推盘与该推盘上的轴套是螺纹配合；所述滑动轴承箱与液压缸的推杆通过螺栓固定在一起，所述转动推盘在滑动轴承箱外的圆盘部分与三角块的一端连接，所述三角块的另一端与连接块的一端相连，所述连接块的另一端通过一根连杆与滑块连接，所述滑块上开有槽，并与主轴上开的滑槽相配合，当转动推盘向前推进时，滑块在主轴的滑槽内径向滑动，滑块上安装一个内表面具有等间隔槽的耐磨轴承；棒料的一端夹在棒料夹具中，另一端伸进滑块中的内表面具有等间隔槽的耐磨轴承内。

该下料机在下料时，三相交流电机带动同步带转动，使主轴达到3000r/min；在主轴高速旋转过程中，滑块在离心力作用下会向有偏心的一边滑动，由于转速较高，当较小的质量和旋转半径，就会产生一个较大的离心力。当滑块的离心半径增大时，离心力也会增大，液压系统对液压缸进行供油，液压缸的推杆开始伸长，液压缸的推杆推动滑动轴承箱沿主轴的轴向滑动，主轴旋转过程中，主轴带动双向推力球轴承的中间板以及转动推盘转动，滑动轴承箱上的推力作用在旋转的双向推力球轴承的中间板上，从而推动整个滑动轴承箱滑动，滑动轴承箱再推动三角块进而推动滑块在主轴的径向槽内滑动，从而对离心力进行补偿，这样在两者同时作用下达到工件所需要的作用力。将棒料一端放到滑块上的内表面具有等间隔槽的耐磨轴承内孔中，另一端固定在棒料夹具的夹紧锥套中。这样离心力和液压补偿力就会通过内表面具有等间隔槽的耐磨轴承内孔表面作用在棒料的一端，对棒料的表面产生一个压力。同时由于主轴的高速旋转，再加上变频器对主轴的转速控制，这个压力在棒料表面就是快速的交变压力。在交变应力的作用下，棒料挠度逐渐增加，挠度的增加在一定程度上又增大了离心力，产生有利于棒料断裂的良性递进，进而在V型槽应力集中出产生裂纹。依据现有断裂理论知识，裂纹在萌生会迅速地沿着径面扩展，直到完全断裂，断下的棒料掉落在安装在机架上的料块导槽内。控制系统控制着伺服电机的运行时间和实现断裂的停止波形形式以及液压系统伺服阀的进给形式等，在下料过程中起着举足轻重的作用。

根据功能要求，选择基本的控制器件有触摸屏、PLC(含AD/DA)模块、变频器和伺服电机。控制过程：首先系统上电，将空气开关合闸给电频器供电，电压380V，然后变压器连接PLC和触摸屏，供电电压为24V。然后进行系统检查。对变频器、PLC和触摸屏进行状态检查，确认变频器无错误码显示，PLC指示灯处于RUN状态，触摸屏画面显示正常。然后在控制界面输入特定参数，从而输出特定的主轴速度控制曲线和液压系统控制曲线，控制主轴电机的转速和液压缸的进给速度，实现精密下料过程。

该发明的有益效果在于：该发明基于低应力下料技术，充分利用液压补偿、离心作用和应力集中效应对棒管料进行精密下料。下料时，首先在金属棒管料表面的圆周上预先加工一个尖锐的环状V型槽，然后利用转动离心力与液压补偿力周向挤压棒管料。在离心力和液压补偿力的作用下，V型槽应力集中处产生裂纹。依据现有断裂理论知识，V型槽尖端裂纹萌生后，会迅速地沿着径面扩展，最终完全断裂，实现下料。

附图说明

图1是本发明实施例中所使用装置整体结构示意图。

图2是本发明实施例中所使用装置局部剖视示意图。

图3是本发明实施例中所使用装置滑块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

如图1、图2、图3所示，本发明实施例中的基于液压补偿的变频离心棒管材下料机，包括液压缸支架1、液压缸2、同步带3、定轴承箱4、三相交流电机5、滑动轴承箱6、转动推盘7、三角块8、连接块9、棒料夹具10、机架11、深沟球轴承12，双向推力球轴承13、主轴14、滑块15、内表面具有等间隔槽的耐磨轴承16和料块导槽17，所述液压缸支架1安装在机架11的一端，采用螺栓与螺母固定在机架11上面；所述同步带3连接小带轮与大带轮，所述小带轮固定在主轴14上，所述大带轮固定在三相交流电机5的输出轴上；所述主轴14穿过定轴承箱4，采用轴间、轴套与定轴承箱端盖的配合将深沟球轴承12固定在定轴承箱4；所述主轴14的箱外部分安装有滑动轴承箱6，所述滑动轴承箱6内安装有双向推力球轴承13，利用滑动轴承箱6与滑动轴承箱箱盖的配合将双向推力球轴承13卡在滑动轴承箱6内，利用转动推盘7与推盘轴套的配合将双向推力球轴承13的中间片固定住，转动推盘7与该推盘上的轴套是螺纹配合；所述滑动轴承箱6与液压缸2的推杆通过螺栓固定在一起，所述转动推盘7在滑动轴承箱6外的圆盘部分与三角块8的一端连接，所述三角块8的另一端与连接块9的一端相连，所述连接块9的另一端通过一根连杆与滑块15连接，所述滑块15上开有槽，并与主轴14上开的滑槽相配合，当转动推盘7向前推进时，滑块15在主轴14的滑槽内径向滑动，滑块15上安装一个内表面具有等间隔槽的耐磨轴承16；棒料的一端夹在棒料夹具10中，另一端伸进滑块15中的内表面具有等间隔槽的耐磨轴承16内。

下料时，三相交流电机5带动同步带3转动，使主轴达到3000r/min左右。在主轴14高速旋转过程中，滑块15在离心力作用下会向有偏心的一边滑动，由于转速较高，当较小的质量和旋转半径，就会产生一个较大的离心力。当滑块的离心半径增大时，离心力也会增大，液压系统对液压缸2进行供油，液压缸2的推杆开始伸长，液压缸2的推杆推动滑动轴承箱6沿主轴14的轴向滑动，主轴14旋转过程中，主轴14带动双向推力球轴承13的中间板以及转动推盘7转动，滑动轴承箱6上的推力作用在旋转的双向推力球轴承13的中间板上，从而推动整个滑动轴承箱6滑动，滑动轴承箱6再推动三角块8进而推动滑块15在主轴14的径向槽内滑动，从而对离心力进行补偿，这样在两者同时作用下达到工件所需要的作用力。将棒料一端放到滑块15上的内表面具有等间隔槽的耐磨轴承16内孔中，另一端固定在棒料夹具10的夹紧锥套中。这样离心力和液压补偿力就会通过内表面具有等间隔槽的耐磨轴承16内孔表面作用在棒料的一端，对棒料的表面产生一个压力。同时由于主轴14的高速旋转，再加上变频器对主轴的转速控制，这个压力在棒料表面就是快速的交变压力。在交变应力的作用下，棒料挠度逐渐增加，挠度的增加在一定程度上又增大了离心力，产生有利于棒料断裂的良性递进，进而在V型槽应力集中出产生裂纹。依据现有断裂理论知识，裂纹在萌生会迅速地沿着径面扩展，直到完全断裂，断下的棒料掉落在安装在机架11上的料块导槽17内。控制系统控制着伺服电机的运行时间和实现断裂的停止波形形式以及液压系统伺服阀的进给形式等，在下料过程中起着举足轻重的作用。

根据功能要求，选择基本的控制器件有触摸屏、PLC(含AD/DA)模块、变频器和伺服电机。控制过程：首先系统上电，将空气开关合闸给电频器供电，电压380V，然后变压器连接PLC和触摸屏，供电电压为24V。然后进行系统检查。对变频器、PLC和触摸屏进行状态检查，确认变频器无错误码显示，PLC指示灯处于RUN状态，触摸屏画面显示正常。然后在控制界面输入特定参数，从而输出特定的主轴速度控制曲线和液压系统控制曲线，控制主轴电机的转速和液压缸的进给速度，实现精密下料过程。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于液压补偿的变频离心棒管材下料机，其特征在于：包括液压缸支架、液压缸、同步带、定轴承箱、三相交流电机、滑动轴承箱、转动推盘、三角块、连接块、棒料夹具、机架、深沟球轴承，双向推力球轴承、主轴、滑块、内表面具有等间隔槽的耐磨轴承和料块导槽，所述液压缸支架安装在机架的一端，采用螺栓与螺母固定在机架上面；所述同步带连接小带轮与大带轮，所述小带轮固定在主轴上，所述大带轮固定在三相交流电机的输出轴上；所述主轴穿过定轴承箱，采用轴间、轴套与定轴承箱端盖的配合将深沟球轴承固定在定轴承箱；所述主轴的箱外部分安装有滑动轴承箱，所述滑动轴承箱内安装有双向推力球轴承，利用滑动轴承箱与滑动轴承箱箱盖的配合将双向推力球轴承卡在滑动轴承箱内，利用转动推盘与转动推盘轴套的配合将双向推力球轴承的中间片固定住，转动推盘与该推盘上的轴套是螺纹配合；所述滑动轴承箱与液压缸的推杆通过螺栓固定在一起，所述转动推盘在滑动轴承箱外的圆盘部分与三角块的一端连接，所述三角块的另一端与连接块的一端相连，所述连接块的另一端通过一根连杆与滑块连接，所述滑块上开有槽，并与主轴上开的滑槽相配合，当转动推盘向前推进时，滑块在主轴的滑槽内径向滑动，滑块上安装一个内表面具有等间隔槽的耐磨轴承；棒料的一端夹在棒料夹具中，另一端伸进滑块中的内表面具有等间隔槽的耐磨轴承内。

2.根据权利要求1所述的基于液压补偿的变频离心棒管材下料机，其特征在于：所述下料机在下料时，三相交流电机带动同步带转动，使主轴达到3000r/min；在主轴高速旋转过程中，滑块在离心力作用下会向有偏心的一边滑动，由于转速较高，当较小的质量和旋转半径，就会产生一个较大的离心力；当滑块的离心半径增大时，离心力也会增大，液压系统对液压缸进行供油，液压缸的推杆开始伸长，液压缸的推杆推动滑动轴承箱沿主轴的轴向滑动，主轴旋转过程中，主轴带动双向推力球轴承的中间板以及转动推盘转动，滑动轴承箱上的推力作用在旋转的双向推力球轴承的中间板上，从而推动整个滑动轴承箱滑动，滑动轴承箱再推动三角块进而推动滑块在主轴的径向槽内滑动，从而对离心力进行补偿，这样在两者同时作用下达到工件所需要的作用力；将棒料一端放到滑块上的内表面具有等间隔槽的耐磨轴承内孔中，另一端固定在棒料夹具的夹紧锥套中；这样离心力和液压补偿力就会通过内表面具有等间隔槽的耐磨轴承内孔表面作用在棒料的一端，对棒料的表面产生一个压力；同时由于主轴的高速旋转，再加上变频器对主轴的转速控制，这个压力在棒料表面就是快速的交变压力；在交变应力的作用下，棒料挠度逐渐增加，挠度的增加在一定程度上又增大了离心力，产生有利于棒料断裂的良性递进，进而在V型槽应力集中出产生裂纹；依据现有断裂理论知识，裂纹在萌生会迅速地沿着径面扩展，直到完全断裂，断下的棒料掉落在安装在机架上的料块导槽内；控制系统控制着伺服电机的运行时间和实现断裂的停止波形形式以及液压系统伺服阀的进给形式，在下料过程中起着举足轻重的作用；根据功能要求，选择基本的控制器件有触摸屏、PLC(含AD/DA)模块、变频器和伺服电机；控制过程是，首先系统上电，将空气开关合闸给电频器供电，电压380V，然后变压器连接PLC和触摸屏，供电电压为24V；然后进行系统检查；对变频器、PLC和触摸屏进行状态检查，确认变频器无错误码显示，PLC指示灯处于RUN状态，触摸屏画面显示正常；然后在控制界面输入特定参数，从而输出特定的主轴速度控制曲线和液压系统控制曲线，控制主轴电机的转速和液压缸的进给速度，实现精密下料过程。