CN108213163B - 一种卧式数控旋压加工系统与控制方法 - Google Patents

一种卧式数控旋压加工系统与控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卧式数控旋压加工系统与控制方法；它由床身、主轴箱、一对数控旋轮库、液压尾座、与机床主轴转速相关联的尾顶液压力控制系统、伺服电机装置及数控系统组成，尾顶液压力随主轴启动时转速所达到的百分比同步增加，以实现较大尾顶力及主轴高速转动要求下的顺利启动。对称布置的转塔式数控旋轮库可各安装4～6个旋轮(或切刀)，在两个伺服电机的驱动下沿机床主轴作横、纵向进给运动，两旋轮库不同旋轮之间搭配可用于各种单旋轮或双旋轮的单一旋压成形工艺、复合旋压成形工艺及其他辅助旋转加工工艺，显著提高机床利用率及生产效率。

Description

一种卧式数控旋压加工系统与控制方法
技术领域
本发明涉及塑性加工旋压成形技术领域，尤其涉及一种卧式数控旋压加工系统与控制方法。
背景技术
目前，数控旋压设备的研究大部分是针对专用机床，但专用机床可实现的成形工艺单一，随着产品外观要求越来越高，结构越来越复杂，急需综合性能更高、可用于多种旋压成形工艺及辅助工艺的旋压设备。在旋压成形中，不同工艺下的旋轮型面结构、旋轮安装角一般不同，现有旋压设备中具备快速更换旋轮、调整旋轮安装角功能的很少，往往需要花费大量的时间进行调节，这大大降低了生产效率；而对于旋压设备用液压尾座装置，在需要较大尾顶力而且主轴转速又比较高的情况下，为了主轴能够顺利启动，均需要花费昂贵费用安装进口高端轴承，从而增加了设备的成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种卧式数控旋压加工系统与控制方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种卧式数控旋压加工系统，包括一对数控旋轮库3以及尾顶液压力控制系统，其特征在于，所述尾顶液压力控制系统包括：油缸29、液控单向阀37、节流阀39、二位四通电磁换向阀36、三位四通电磁换向阀42、电磁比例溢流阀35、二位二通电磁换向阀34、叶片泵32、电机33、油箱43；
电机33带动叶片泵32工作，叶片泵32吸入油箱43中的油；叶片泵32出油口的油分成如下两个支路：
其中一个支路流入电磁比例溢流阀35的A油口，电磁比例溢流阀35的C油口与二位二通电磁换向阀34的P油口连接，电磁比例溢流阀35的B油口与二位二通电磁换向阀34的T油口汇合流入油箱43中以调节系统压力；
另一个支路流入三位四通电磁换向阀42的A油口，三位四通电磁换向阀42的B油口与二位四通电磁换向阀36的A油口连接，二位四通电磁换向阀36的P油口及T油口由于未通油因此合并流入油箱43；二位四通电磁换向阀36的B油口与液控单向阀37的进油口连接，此时油经液控单向阀37的出油口流入油缸29的Q油口推动活塞杆进给运动，为实现活塞杆的工进运动，在二位四通电磁换向阀36的A油口与B油口之间并联一节流阀39；油缸29P油口的油经与液控单向阀37的T油口汇合流入三位四通电磁换向阀42的P油口，再经三位四通电磁换向阀42的T油口流入油箱43中完成回油动作。
该卧式数控旋压加工系统还包括：用于测量机床主轴转速的主轴转速测量装置，以及与其信号连接的转速比计算单元装置；所述转速比计算单元装置与电磁比例溢流阀35信号连接。
所述数控旋轮库3为一对，分别包括大托板22、大托板10、数控转塔9、上下对应的两个旋转分度盘17、19、连接块11；
各数控转塔9上分别安装六个拉深旋压装置14、流动旋压装置15、剪切旋压装置10、翻边装置8及切刀16；
两个旋转分度盘17、19通过T型螺栓连接，两盘侧面均刻有0°～45°刻度线，且两者之间装有分度轴25，使得上方的旋转分度盘可绕分度轴25转动，当需小角度旋轮安装角时，调整旋转分度盘17、19，大角度安装角时调整数控转塔9。
所述卧式数控旋压加工系统的运行方法如下：
二位二通电磁换向阀34右位1YA、三位四通电磁换向阀42左位2YA通电；二位四通电磁换向阀36右位4YA断电，尾顶向主轴箱方向作快速进给运动；当尾顶的导向杆27上的固定块28运动至接近SQ1开关30时，SQ1开关30控制二位四通电磁换向阀36右位4YA通电，液压油则从节流阀39通过，此时尾顶作工进运动，尾顶块26顶到芯模0后启动主轴，此时尾顶液压力则随主轴转速的增加而增加，当主轴转速到达设定最大值时，尾顶液压力也达到设定最大值；
尾顶快退时，二位二通电磁换向阀34的1YA、三位四通电磁换向阀42的3YA通电，二位四通电磁换向阀36的4YA断电，尾顶的导向杆27随尾顶向后运动，当导向杆27上固定块28运动至接近SQ2开关31时，SQ2开关31控制1YA断电，液压泵卸荷，尾顶完成整个工作过程。
卧式数控旋压加工系统的调试方法如下步骤：
步骤一：对实际尾顶油缸进行驱动，测出能使尾顶油缸活塞杆实现伸缩移动的最小电磁比例溢流阀的输入电压Vmin＝4伏，对应最小液压力Pmin，以电磁比例溢流阀的额定电压为最大电压Vmax＝24伏，对应最大液压力Pmax；
步骤二：根据旋压工艺需要，设定主轴的工作转速n0＝300转/分，将n0＝300，Vmin＝4，Vmax＝24一起输入转速比计算单元；
步骤三：启动尾顶油缸的活塞杆伸出，此时尾顶以最小压力顶住主轴；
步骤四：启动机床主轴，并测量机床主轴实际转速n转/分，随着n的增加，转速比r＝n/300也逐渐增加，并将计算电压V＝Vmin+r(Vmax-Vmin)＝4+n/15输入电磁比例溢流阀；
完成步骤一至步骤四的调试之后，即可以实现小压力下启动机床主轴，大压力下旋压加工。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明中设计了与机床主轴转速相关联的尾顶液压力油路控制系统，可使尾顶液压力随主轴启动时转速所达到的百分比同步增加，以实现主轴高速转动要求下的顺利启动；本发明设计的数控旋轮库可在0°～90°之间任意角度的调整旋轮安装角，便于实现不同的旋转加工工艺以及避免由于设计失误造成的装置之间产生干涉的问题。
本发明具有一对数控旋轮库，它可实现快速、自动换轮(刀)，两个旋轮库之间不同的旋轮搭配可用于各种单一旋压成形工艺、复合旋压成形工艺及其他辅助旋压旋转加工工艺，有效提升数控旋压设备加工能力、生产效率。
附图说明
图1为卧式数控旋压加工系统的结构示意图
图2为图1中数控旋轮库装置的结构示意图
图3为图1中数控旋轮库装置的主视图
图4为图1中液压尾座装置及尾顶液压力控制系统的结构示意图
图5为图1中尾顶液压力控制系统的油路连接原理图框图
图6为图1中尾顶液压力控制系统液压力调节原理图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1-6所示。本发明公开了一种卧式数控旋压加工系统，包括主轴箱1、床身2、一对数控旋轮库3、液压尾座4、与机床主轴转速相关联的尾顶液压力控制系统5、伺服电机装置6及数控系统7等组成。
所述尾顶液压力控制系统5包括：油缸29、液控单向阀37、节流阀39、二位四通电磁换向阀36、三位四通电磁换向阀42、电磁比例溢流阀35、二位二通电磁换向阀34、叶片泵32、电机33、油箱43；
电机33带动叶片泵32工作，叶片泵32吸入油箱43中的油；叶片泵32出油口的油分成如下两个支路：
其中一个支路流入电磁比例溢流阀35的A油口，电磁比例溢流阀35的C油口与二位二通电磁换向阀34的P油口连接，电磁比例溢流阀35的B油口与二位二通电磁换向阀34的T油口汇合流入油箱43中以调节系统压力；
另一个支路流入三位四通电磁换向阀42的A油口，三位四通电磁换向阀42的B油口与二位四通电磁换向阀36的A油口连接，二位四通电磁换向阀36的P油口及T油口由于未通油因此合并流入油箱43；二位四通电磁换向阀36的B油口与液控单向阀37的进油口连接，此时油经液控单向阀37的出油口流入油缸29的Q油口推动活塞杆进给运动，为实现活塞杆的工进运动，在二位四通电磁换向阀36的A油口与B油口之间并联一节流阀39；油缸29P油口的油经与液控单向阀37的T油口汇合流入三位四通电磁换向阀42的P油口，再经三位四通电磁换向阀42的T油口流入油箱43中完成回油动作。
该卧式数控旋压加工系统还包括：用于测量机床主轴转速的主轴转速测量装置，以及与其信号连接的转速比计算单元装置；所述转速比计算单元装置与电磁比例溢流阀35信号连接。
所述数控旋轮库3为一对，分别包括大托板22、大托板10、数控转塔9、上下对应的两个旋转分度盘17、19、连接块11；
各数控转塔9上分别安装六个拉深旋压装置14、流动旋压装置15、剪切旋压装置10、翻边装置8及切刀16；
两个旋转分度盘17、19通过T型螺栓连接，两盘侧面均刻有0°～45°刻度线，且两者之间装有分度轴25，使得上方的旋转分度盘可绕分度轴25转动，当需小角度旋轮安装角时，调整旋转分度盘17、19，大角度安装角时调整数控转塔9。
通过两个数控转塔9数的转动，实现轮-轮搭配的双旋轮剪切旋压、流动旋压等旋轮加工方式以及轮-空搭配的单旋轮拉深旋压、缩颈旋压、翻边、收口等旋压加工方式，也可以在旋轮库中安装切刀，实现工作的切削加工。
如图5所示，卧式数控旋压加工系统的运行方法如下：
二位二通电磁换向阀34右位1YA、三位四通电磁换向阀42左位2YA通电；二位四通电磁换向阀36右位4YA断电，尾顶向主轴箱方向作快速进给运动；当尾顶的导向杆27上的固定块28运动至接近SQ1开关30时，SQ1开关30控制二位四通电磁换向阀36右位4YA通电，液压油则从节流阀39通过，此时尾顶作工进运动，尾顶块26顶到芯模0后启动主轴，此时尾顶液压力则随主轴转速的增加而增加，当主轴转速到达设定最大值时，尾顶液压力也达到设定最大值；
尾顶快退时，二位二通电磁换向阀34的1YA、三位四通电磁换向阀42的3YA通电，二位四通电磁换向阀36的4YA断电，尾顶的导向杆27随尾顶向后运动，当导向杆27上固定块28运动至接近SQ2开关31时，SQ2开关31控制1YA断电，液压泵卸荷，尾顶完成整个工作过程。
图6所示，卧式数控旋压加工系统的调试方法如下步骤：
步骤一：对实际尾顶油缸进行驱动，测出能使尾顶油缸活塞杆实现伸缩移动的最小电磁比例溢流阀的输入电压Vmin＝4伏，对应最小液压力Pmin，以电磁比例溢流阀的额定电压为最大电压Vmax＝24伏，对应最大液压力Pmax；
步骤二：根据旋压工艺需要，设定主轴的工作转速n0＝300转/分，将n0＝300，Vmin＝4，Vmax＝24一起输入转速比计算单元；
步骤三：启动尾顶油缸的活塞杆伸出，此时尾顶以最小压力顶住主轴；
步骤四：启动机床主轴，并测量机床主轴实际转速n转/分，随着n的增加，转速比r＝n/300也逐渐增加，并将计算电压V＝Vmin+r(Vmax-Vmin)＝4+n/15输入电磁比例溢流阀；
完成步骤一至步骤四的调试之后，即可实现小压力下启动机床主轴，大压力下旋压加工。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种卧式数控旋压加工系统，包括一对数控旋轮库(3)以及尾顶液压力控制系统，其特征在于，所述尾顶液压力控制系统包括：油缸(29)、液控单向阀(37)、节流阀(39)、二位四通电磁换向阀(36)、三位四通电磁换向阀(42)、电磁比例溢流阀(35)、二位二通电磁换向阀(34)、叶片泵(32)、电机(33)、油箱(43)；
电机(33)带动叶片泵(32)工作，叶片泵(32)吸入油箱(43)中的油；叶片泵(32)出油口的油分成如下两个支路：
其中一个支路流入电磁比例溢流阀(35)的A油口，电磁比例溢流阀(35)的C油口与二位二通电磁换向阀(34)的P油口连接，电磁比例溢流阀(35)的B油口与二位二通电磁换向阀(34)的T油口汇合流入油箱(43)中以调节系统压力；
另一个支路流入三位四通电磁换向阀(42)的A油口，三位四通电磁换向阀(42)的B油口与二位四通电磁换向阀(36)的A油口连接，二位四通电磁换向阀(36)的P油口及T油口由于未通油因此合并流入油箱(43)；二位四通电磁换向阀(36)的B油口与液控单向阀(37)的进油口连接，此时油经液控单向阀(37)的出油口流入油缸(29)的Q油口推动活塞杆进给运动，为实现活塞杆的工进运动，在二位四通电磁换向阀(36)的A油口与B油口之间并联一节流阀(39)；油缸(29)P油口的油经与液控单向阀(37)的T油口汇合流入三位四通电磁换向阀(42)的P油口，再经三位四通电磁换向阀(42)的T油口流入油箱(43)中完成回油动作；
该卧式数控旋压加工系统还包括：
用于测量机床主轴转速的主轴转速测量装置，以及与其信号连接的转速比计算单元装置；所述转速比计算单元装置与电磁比例溢流阀(35)信号连接。
2.根据权利要求1所述卧式数控旋压加工系统，其特征在于：所述数控旋轮库(3)为一对，分别包括大托板(10)、数控转塔(9)、上下对应的两个旋转分度盘(17、19)、连接块(11)；
各数控转塔(9)上分别安装六个拉深旋压装置(14)、流动旋压装置(15)、剪切旋压装置(10)、翻边装置(8)及切刀(16)；
两个旋转分度盘(17、19)通过T型螺栓连接，两盘侧面均刻有0°～45°刻度线，且两者之间装有分度轴(25)，使得上方的旋转分度盘可绕分度轴(25)转动，当需小角度旋轮安装角时，调整旋转分度盘(17、19)，大角度安装角时调整数控转塔(9)。
3.权利要求2所述卧式数控旋压加工系统的运行方法，其特征在于包括如下步骤：
二位二通电磁换向阀(34)右位1YA、三位四通电磁换向阀(42)左位2YA通电；二位四通电磁换向阀(36)右位4YA断电，尾顶向主轴箱方向作快速进给运动；当尾顶的导向杆(27)上的固定块(28)运动至接近SQ1开关(30)时，SQ1开关(30)控制二位四通电磁换向阀(36)右位4YA通电，液压油则从节流阀(39)通过，此时尾顶作工进运动，尾顶块(26)顶到芯模(0)后启动主轴，此时尾顶液压力则随主轴转速的增加而增加，当主轴转速到达设定最大值时，尾顶液压力也达到设定最大值；
尾顶快退时，二位二通电磁换向阀(34)的1YA、三位四通电磁换向阀(42)的3YA通电，二位四通电磁换向阀(36)的4YA断电，尾顶的导向杆(27)随尾顶向后运动，当导向杆(27)上固定块(28)运动至接近SQ2开关(31)时，SQ2开关(31)控制1YA断电，液压泵卸荷，尾顶完成整个工作过程。
4.权利要求2所述卧式数控旋压加工系统的调试方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：对实际尾顶油缸进行驱动，测出能使尾顶油缸活塞杆实现伸缩移动的最小电磁比例溢流阀的输入电压Vmin＝4伏，对应最小液压力Pmin，以电磁比例溢流阀的额定电压为最大电压Vmax＝24伏，对应最大液压力Pmax；
步骤二：根据旋压工艺需要，设定主轴的工作转速n0＝300转/分，将n0＝300，Vmin＝4，Vmax＝24一起输入转速比计算单元；
步骤三：启动尾顶油缸的活塞杆伸出，此时尾顶以最小压力顶住主轴；
步骤四：启动机床主轴，并测量机床主轴实际转速n转/分，随着n的增加，转速比r＝n/300也逐渐增加，并将计算电压V＝Vmin+r(Vmax-Vmin)＝4+n/15输入电磁比例溢流阀；
完成步骤一至步骤四的调试之后，即可以实现小压力下启动机床主轴，大压力下旋压加工。
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