CN106694673A - 一种非回转体金属旋压实验平台 - Google Patents

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刘杰
李震
秦升学
袁腾
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Shandong University of Science and Technology
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Shandong University of Science and Technology
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F

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Abstract

本发明涉及一种非回转体金属旋压实验平台，包括机身，安装于机身上的可移动工作台；在可移动工作台上安装有主轴和驱动主轴旋转的步进电机；在可移动工作台后方设有驱动主轴轴向进给的伺服电机；所述主轴前方一侧设置有坯料自阻加热装置，加热时坯料自阻加热装置通过带有金属滚轮的弹簧片与坯料始终保持接触；所述主轴前方另一侧设有旋轮进给装置，在旋轮进给装置上设有可调角度的旋轮架以及驱动旋轮进给的伺服电机；所述步进电机和伺服电机均与协调各机构工作的数控装置连接。本旋压试验平台可以通过对主轴和旋轮进给运动的控制，实现非回转体金属件的旋压加工。

Description

一种非回转体金属旋压实验平台
技术领域
本发明涉及一种可加工非回转体金属工件的旋压实验平台。
背景技术
旋压工艺是一种比较先进的金属成形工艺方法。在坯料随模具旋转或者旋压工具绕坯料旋转中，旋压工具与坯料相对进给，从而使坯料受压并产生连续、逐点变形。由于设备和模具简单，旋压技术的应用已经非常普遍。但由于受到旋压工艺运动方式的局限，旋压工艺的应用一般只针对一些回转体金属件的加工。
发明内容
本发明为了解决现有技术的旋压机只能旋压出回转体零件而难以加工非回转体零件的缺陷，提供了一种非回转体金属旋压实验平台。
为了解决上述技术问题，本发明采取的设计方案为设计一种非回转体金属旋压实验平台，包括机身，安装于机身上的可移动工作台；在可移动工作台上安装有主轴和驱动主轴旋转的步进电机；在可移动工作台后方设有驱动主轴轴向进给的伺服电机；所述主轴前方一侧设置有坯料自阻加热装置，加热时坯料自阻加热装置通过带有金属滚轮的弹簧片与坯料始终保持接触；所述主轴前方另一侧设有旋轮进给装置，在旋轮进给装置上设有可调角度的旋轮架以及驱动旋轮进给的伺服电机；所述步进电机和伺服电机均与协调各机构工作的数控装置连接。
所述主轴上设置有固定芯模的定位环；所述主轴端部设置有顶紧块和顶紧螺母。
所述主轴上的芯模由陶瓷材料制成；所述旋轮架与旋轮之间有绝缘材料隔绝。
所述旋轮进给装置包括位于旋轮架下方的底板2和位于所述底板2后方的底板3，在底板2上安装有导轨、滑块，在底板3上安装有驱动旋轮进给的伺服电机。
所述的非回转体金属旋压实验平台还包括用于检测主轴进给时其受力情况的压力传感器1和检测旋轮进给时其受力情况的压力传感器2。
所述的非回转体金属旋压实验平台还包括用于限制主轴和旋轮进给行程的限位开关。
本发明结构设计合理紧凑；通过对主轴进给运动和旋轮进给运动的同步控制，合成出加工所需零件的工艺路径，实现了加工非回转体零件的目的。
附图说明
图1为本发明俯视结构示意图。
图1中，1、可移动工作台；11、主轴；111、定位环；112、陶瓷芯模；113、顶紧块；114、顶紧螺母；115、金属滚轮；12、步进电机；13、同步带；14、导轨；2、压力传感器1；3、滚珠丝杠；4、伺服电机；5、底板2；51、旋轮架；511、旋轮；52、导轨；53、压力传感器2；6、底板3；61、滚珠丝杠；62、伺服电机；7、铝合金型材支架。
具体实施方式
如图1所示，本发明所揭示的非回转体金属旋压实验平台包括机身，安装于机身上的可移动工作台（1）；在可移动工作台上安装有主轴（11）和驱动主轴（11）旋转的步进电机（12），两者平行放置，步进电机（12）通过同步带（13）驱动主轴（11）旋转；在可移动工作台（1）后方设有驱动主轴（11）轴向进给的伺服电机（4），伺服电机（4）通过滚珠丝杠（3）和可移动工作台（1）下方的导轨滑块装置（14）带动可移动工作台（1）沿Z轴方向进给。
主轴（11）上设置有固定陶瓷芯模（112）的定位环（111），主轴端部有螺纹，当坯料装入芯模（112）时，同时从主轴（11）端部套入中通的圆柱体顶紧块（113），顶住坯料，然后旋入顶紧螺母（114）将顶块顶紧，防止坯料在随着芯模（112）转动过程中偏移及掉落；坯料固定好以后，将坯料自阻加热装置上的金属滚轮压在坯料上，以便给坯料通电加热。
主轴（11）前方一侧设有旋轮进给装置，在旋轮进给装置上设有可调角度的旋轮架（51）以及驱动旋轮进给的伺服电机（62）；伺服电机通过滚珠丝杠（61）和旋轮架（51）下方的导轨滑块装置（52）带动旋轮沿X轴方向进给。
坯料加工时，首先用顶紧块（113）和顶紧螺母（114）将待旋压的坯料固定在陶瓷芯模（112）上，然后将坯料自阻加热装置上的金属滚轮压在坯料上，对坯料进行加热；步进电机（12）带动主轴（11）旋转，主轴（11）带动芯模（112）和坯料转动；控制装置需要对驱动主轴（11）转动的步进电机（12）、驱动主轴（11）沿Z轴进给的伺服电机4、驱动旋轮沿X轴进给的伺服电机（62）进行同步控制，从而控制主轴（11）的进给运动和旋轮的进给运动。通过这几个运动的合成，旋压机可以完成所需零件的旋压。
为了方便实验数据的准确记录和分析，在滚珠丝杠（3）和滚珠丝杠（61）上分别装有压力传感器1（2）和压力传感器2（53）以获取实验中的受力数据。
为了防止可移动工作台（1）和旋轮进给装置超行程运动，在机身上安装有行程开关，行程开关与控制装置相连接，一旦触发行程开关，电机立即停止转动。
上述实施例为本发明所能实现的优选方案，并非限定性穷举，在不脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非回转体金属旋压实验平台，包括机身，安装于机身上的可移动工作台（1）；在可移动工作台上安装有主轴（11）和驱动主轴旋转的步进电机（12）；在可移动工作台后方设有驱动主轴轴向进给的伺服电机（4）；所述主轴（11）前方一侧设置有坯料自阻加热装置，加热时坯料自阻加热装置通过金属滚轮（115）与坯料始终保持接触；所述主轴（11）前方另一侧设有旋轮进给装置，在旋轮进给装置上设有可调角度的旋轮架（51）以及驱动旋轮进给的伺服电机（62）；所述旋轮架（51）上安装有旋轮（511）；所述步进电机和伺服电机均与协调各机构工作的数控装置连接。
2.根据权利要求1所述的非回转体金属旋压实验平台，其特征在于：所述主轴（11）上设置有固定芯模（112）的定位环（111）；所述主轴（11）端部设置有顶紧块（113）和顶紧螺母（114）。
3.根据权利要求1所述的非回转体金属旋压实验平台，其特征在于：所述主轴（11）上的芯模（112）由陶瓷材料制成；所述旋轮架（51）与旋轮（511）之间有绝缘材料隔绝。
4.根据权利要求1所述的非回转体金属旋压实验平台，其特征在于：所述旋轮进给装置包括位于旋轮架下方的底板2（5）和位于所述底板2后方的底板3（6），在底板2上安装有导轨滑块（52），在底板3上安装有驱动旋轮进给的伺服电机（62）。
5.根据权利要求1所述的非回转体金属旋压实验平台，其特征在于：所述的非回转体金属旋压实验平台还包括用于检测主轴进给时其受力情况的压力传感器1（2）和检测旋轮进给时其受力情况的压力传感器2（53）。
6.根据权利要求1所述的非回转体金属旋压实验平台，其特征在于：所述的非回转体金属旋压实验平台还包括用于限制主轴和旋轮进给行程的限位开关。
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