CN106808174B - 一种低应力高效离心棒材下料机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低应力高效离心棒材下料机，整体分为旋转离心部分、棒料夹紧部分和电机部分，其中，电机部分包括电机和张紧板，电机安装在基体上的张紧板上，电机输出轴安装同步皮带大轮，旋转离心部分与电机利用同步皮带大轮与同步皮带小轮之间的同步皮带连接，同步皮带小轮安装在旋转离心部分的小带轮轴上，从而带动小带轮轴转动。本发明基于低应力下料技术、离心作用和应力集中效应，下料效率较高，下料所需时间短，只在棒料开槽的时候产生少许金属屑，其他过程无金属屑产生，相对节约原材料；采用周向连续离心加载的方法，棒料受力非常均匀，所下棒料断面平整度、垂直度高，而且由于离心作用和应力集中效应，外加载荷所需较低。

Description

一种低应力高效离心棒材下料机

技术领域

本发明涉及一种低应力高效离心棒材下料机，属于棒材加工技术领域。

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，在工业生产中多采用剪切和锯断实现对圆柱工件的下料过程。剪切下料速度快，但往往会因为下料力过大，使得棒料产生塌角，分离断面质量差，甚至使所下的棒料产生诸如菱形的畸变，还会产生较大的振动噪声；锯断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，下料效率太低，浪费原材料严重，因而无法满足绿色制造的要求。为此提出了一种新型下料方法，该系统巧妙利用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。这种下料方法不仅适用于实心圆棒料的下料，同样适用于厚壁管的下料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低应力高效离心棒材下料机，基于低应力下料技术，充分利用离心作用和应力集中效应实行精密下料。下料时，首先在金属棒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周向挤压棒料。在离心力的作用下，V型槽应力集中处产生裂纹。依据现有断裂理论的指导，V型槽尖端在萌生裂纹后，裂纹会迅速的沿着V型槽所在径面扩展，最终完全断裂；

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种低应力高效离心棒材下料机，包括轴承压盖、同步皮带小轮、小带轮轴、顶套、第一深沟球轴承、轴承座、第二深沟球轴承、挡油轴承压盖、压缩弹簧、凸台滑块、第三深沟球轴承、卡盘安装座、棒料、快换锥套、夹紧锥套、接件盒、基体、同步皮带、格挡套、挡料罩、同步皮带大轮、张紧板、电机、挡料罩安装架和安装挡条，其中，张紧板包括电机底板、电机板转轴、张紧安装板、第一张紧轴和第二张紧轴，上述下料机整体分为旋转离心部分、棒料夹紧部分和电机部分，其中，电机部分包括电机和张紧板，电机安装在基体上的张紧板上，电机输出轴安装同步皮带大轮，旋转离心部分与电机利用同步皮带大轮与同步皮带小轮之间的同步皮带连接，同步皮带小轮安装在旋转离心部分的小带轮轴上，从而带动小带轮轴转动。小带轮轴的主体部分卡在轴承座内，轴承座两端安装有第一深沟球轴承和第二深沟球轴承，型号分别是16010与61911(GB/T276-1994)；轴承座利用轴承压盖与顶套的配合密封，第一深沟球轴承和第二深沟球轴承中间用格挡套支撑。小带轮轴的另一端开有燕尾槽，槽中有相配合的能在槽中滑动的凸台滑块，凸台滑块上安装有第三深沟球轴承，型号为16005(GB/T276-1994)，凸台滑块后面槽中有压缩弹簧，主轴燕尾槽的两边有一限位螺钉防止滑块脱出。棒料安装在棒料夹紧部分的卡盘上，卡盘包括卡盘安装座、快换锥套和夹紧锥套，卡盘安装座用两个安装挡条固定在基体的板面上，夹紧锥套上开有切口，拧动夹紧锥套上的螺栓，切口的间隙在挤压力的影响下不断减小，从而把棒料夹紧。在夹紧部分中，卡盘通过螺栓固定在基体上。张紧安装板焊接在基体上面，电机底板与张紧安装板利用电机板转轴连接在一起，电机板转轴的对边安装有第一张紧轴和第二张紧轴，通过调节第一张紧轴和第二张紧轴螺栓的旋进长度从而控制电机底板的张角，实现同步皮带的张紧。棒料外侧安装有挡料罩，防止棒料断裂的时候飞溅，起到保护作用。凸台滑块正下方基体上开有矩形口，棒料断开后掉入矩形口下方的接件盒中。

下料时，电机带动同步皮带小轮转动，使小带轮轴达到3000转每分钟。在小带轮轴高速旋转过程中，凸台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，较小的质量和旋转半径，就会产生一个较大的离心力。当凸台滑块的离心半径增大时，离心力也会增大，所以在凸台滑块后面有一压缩弹簧来平衡增加的离心力，同时通过控制系统来增加或减小电机的转速来增加或减小离心力，这样在两者同时作用下达到工件所需要的作用力。将棒料一端放到凸台滑块上的深沟球轴承内孔中，另一端固定在夹紧锥套中。这样离心力就会通过深沟球轴承内孔作用在棒料的那一端，在棒料的表面产生一个压力，同时由于小带轮轴在高速旋转，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，依据现有断裂理论的指导，棒料V型槽尖端在萌生裂纹后，裂纹会迅速的沿着棒料V型槽所在径面扩展，最终完全断裂。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等，在下料过程中起着举足轻重的作用。

该装置中，还根据功能要求，设置有基本的控制器件，如触摸屏、PLC(含AD/DA)模块、变频器和伺服电机，其控制过程为，首先系统上电，将空气开关合闸给变频器供电，电压380V，然后变频器连接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，从而输出特定的速度曲线，控制电机的转速。

该发明的有益效果在于：本发明基于低应力下料技术、离心作用和应力集中效应，与传统的下料技术相比，下料效率较高，下料所需时间短，只在棒料开槽的时候产生少许金属屑，其他过程无金属屑产生，相对节约原材料；采用周向连续离心加载的方法，棒料受力非常均匀，所下棒料断面平整度、垂直度高，而且由于离心作用和应力集中效应，外加载荷所需较低。

附图说明

图1本实施例中的低应力高效离心棒材下料机局部剖面视图。

图2本实施例中的低应力高效离心棒材下料机整体三维视图。

图3本实施例中的低应力高效离心棒材下料机张紧机构分解视图。

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，本低应力高效离心棒材下料机包括轴承压盖1、同步皮带小轮2、小带轮轴3、顶套4、第一深沟球轴承5、轴承座6、第二深沟球轴承7、挡油轴承压盖8、压缩弹簧9、凸台滑块10、第三深沟球轴承11、卡盘安装座12、棒料13、快换锥套14、夹紧锥套15、接件盒16、基体17、同步皮带18、格挡套19、挡料罩20、同步皮带大轮21、张紧板22、电机23、挡料罩安装架24和安装挡条25，其中，张紧板22包括电机底板221、电机板转轴222、张紧安装板223、第一张紧轴224和第二张紧轴225。

本发明整体分为旋转离心部分、棒料夹紧部分和电机部分，其中，电机部分包括电机23和张紧板22，电机23安装在基体17上的张紧板22上，电机输出轴安装同步皮带大轮，旋转离心部分与电机23利用同步皮带大轮21与同步皮带小轮2之间的同步皮带18连接，同步皮带小轮2安装在旋转离心部分的小带轮轴3上，从而带动小带轮轴3转动。小带轮轴3的主体部分卡在轴承座6内，轴承座6两端安装有第一深沟球轴承5和第二深沟球轴承7，型号分别是16010与61911(GB/T276-1994)；轴承座6利用轴承压盖1与顶套4的配合密封，第一深沟球轴承5和第二深沟球轴承7中间用格挡套19支撑。小带轮轴3的另一端开有燕尾槽，槽中有相配合的能在槽中滑动的凸台滑块10，凸台滑块10上安装有第三深沟球轴承11，型号为16005(GB/T276-1994)，凸台滑块10后面槽中有压缩弹簧9，主轴燕尾槽的两边有一限位螺钉防止滑块脱出。棒料13安装在棒料夹紧部分的卡盘上，卡盘包括卡盘安装座12、快换锥套14和夹紧锥套15，卡盘安装座12用两个安装挡条25固定在基体17的板面上，夹紧锥套15上开有切口，拧动夹紧锥套15上的螺栓，切口的间隙在挤压力的影响下不断减小，从而把棒料夹紧。在夹紧部分中，卡盘通过螺栓固定在基体17上。张紧安装板223焊接在基体17上面，电机底板221与张紧安装板223利用电机板转轴222连接在一起，电机板转轴222的对边安装有第一张紧轴224和第二张紧轴225，第一张紧轴224和第二张紧轴225通过调节螺栓的旋进长度从而控制电机底板221的张角，从而实现同步皮带18的张紧。棒料13外侧安装有挡料罩20，防止棒料13断裂的时候飞溅，起到保护作用。凸台滑块10正下方基体17上开有矩形口，棒料断开后掉入矩形口下方的接件盒16中。

下料时，电机23带动同步皮带小轮2转动，使小带轮轴3达到3000转每分钟左右。在小带轮轴3高速旋转过程中，凸台滑块10在离心力作用下会向有偏心的一边滑动，由于转速较高，较小的质量和旋转半径，就会产生一个较大的离心力。当凸台滑块10的离心半径增大时，离心力也会增大，所以在凸台滑块10后面有一压缩弹簧9来平衡增加的离心力，同时通过控制系统来增加或减小电机23的转速来增加或减小离心力，这样在两者同时作用下达到工件所需要的作用力。将棒料13一端放到凸台滑块10上的深沟球轴承11内孔中，另一端固定在夹紧锥套15中。这样离心力就会通过深沟球轴承11内孔作用在棒料13的那一端，在棒料13的表面产生一个压力，同时由于小带轮轴3在高速旋转，这个压力在棒料13表面就是快速的交变压力，在交变应力的作用下，棒料13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，依据现有断裂理论的指导，V型槽尖端在萌生裂纹后，裂纹会迅速的沿着V型槽所在径面扩展，最终完全断裂。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等，在下料过程中起着举足轻重的作用。

该装置中，还根据功能要求，设置有基本的控制器件，如触摸屏、PLC(含AD/DA)模块、变频器和伺服电机，其控制过程为，首先系统上电，将空气开关合闸给变频器供电，电压380V，然后变频器连接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，从而输出特定的速度曲线，控制电机的转速。

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 (3)

1.一种低应力高效离心棒材下料机，其特征在于：包括轴承压盖、同步皮带小轮、小带轮轴、顶套、第一深沟球轴承、轴承座、第二深沟球轴承、挡油轴承压盖、压缩弹簧、凸台滑块、第三深沟球轴承、卡盘安装座、棒料、快换锥套、夹紧锥套、接件盒、基体、同步皮带、格挡套、挡料罩、同步皮带大轮、张紧板、电机、挡料罩安装架和安装挡条，其中，张紧板包括电机底板、电机板转轴、张紧安装板、第一张紧轴和第二张紧轴，上述下料机整体分为旋转离心部分、棒料夹紧部分和电机部分，其中，电机部分包括电机和张紧板，电机安装在基体上的张紧板上，电机输出轴安装同步皮带大轮，旋转离心部分与电机利用同步皮带大轮与同步皮带小轮之间的同步皮带连接，同步皮带小轮安装在旋转离心部分的小带轮轴上，从而带动小带轮轴转动；小带轮轴的主体部分卡在轴承座内，轴承座两端安装有第一深沟球轴承和第二深沟球轴承，型号分别是16010与61911；轴承座利用轴承压盖与顶套的配合密封，第一深沟球轴承和第二深沟球轴承中间用格挡套支撑；小带轮轴的另一端开有燕尾槽，槽中有相配合的能在槽中滑动的凸台滑块，凸台滑块上安装有第三深沟球轴承，型号为16005，凸台滑块后面槽中有压缩弹簧，小带轮轴燕尾槽的两端各有一限位螺钉防止凸台滑块脱出；棒料安装在棒料夹紧部分的卡盘上，卡盘包括卡盘安装座、快换锥套和夹紧锥套，卡盘安装座用两个安装挡条固定在基体的板面上，夹紧锥套上开有切口，拧动夹紧锥套上的螺栓，切口的间隙在挤压力的影响下不断减小，从而把棒料夹紧；在夹紧部分中，卡盘通过螺栓固定在基体上；张紧安装板焊接在基体上面，电机底板与张紧安装板利用电机板转轴连接在一起，电机板转轴的对边安装第一张紧轴和第二张紧轴，通过调节第一张紧轴和第二张紧轴螺栓的旋进长度从而控制电机底板的张角，实现同步皮带的张紧；棒料外侧安装有挡料罩，防止棒料断裂的时候飞溅，起到保护作用；凸台滑块正下方基体上开有矩形口，棒料断开后掉入矩形口下方的接件盒中。

2.根据权利要求1所述的低应力高效离心棒材下料机，其特征在于：下料时，电机带动同步皮带小轮转动，使小带轮轴达到3000转每分钟；在小带轮轴高速旋转过程中，凸台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，较小的质量和旋转半径，就会产生一个较大的离心力；当凸台滑块的离心半径增大时，离心力也会增大，所以在凸台滑块后面有一压缩弹簧来平衡增加的离心力，同时通过控制系统来增加或减小电机的转速来增加或减小离心力，这样在两者同时作用下达到工件所需要的作用力；将棒料一端放到凸台滑块上的第三深沟球轴承内孔中，另一端固定在夹紧锥套中；这样离心力就会通过第三深沟球轴承内孔作用在棒料的那一端，在棒料的表面产生一个压力，同时由于小带轮轴在高速旋转，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型槽应力集中处产生裂纹，依据现有断裂理论的指导，V型槽尖端在萌生裂纹后，裂纹会迅速的沿着V型槽所在径面扩展，最终完全断裂；控制系统控制着电机的运行时间和实现断裂的停止波形形式。

3.根据权利要求1所述的低应力高效离心棒材下料机，其特征在于：该低应力高效离心棒材下料机中，还根据功能要求，设置有控制器件，且控制器件包括触摸屏、PLC模块、变频器和电机，其控制过程为，首先系统上电，将空气开关合闸给变频器供电，电压380V，然后变频器连接PLC模块和触摸屏，供电电压为24V，然后进行系统检查；对变频器、PLC模块和触摸屏进行状态检查，确认变频器无错误码显示，PLC模块指示灯处于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，从而输出特定的速度曲线，控制电机的转速。