CN109622753B - 一种用于具有自动润滑功能的渐进成形工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，包括夹持手柄、油箱、密封轴承、成形工具头、气管和压力控制器，成形工具头安装在渐进成形机床的主轴上，成形工具头上端穿过油箱，油箱通过连接夹持手柄连接渐进成形机床的固定部分，密封轴承安装在油箱和成形工具头的连接处，成形工具头内设有油槽，该油槽的出口设置于成形工具头的下端，进口连接油箱。与现有技术相比，与现有技术相比，本发明实现了渐进成形过程中对工具头对板料加工处的自动润滑，不在需要专门的润滑油加装设备，只需通过调整输入气压值即可实现对成形过程中润滑油量的精确控制，从而提高了渐进成形加工工件的表面质量和加工效率，减少人工成本，改善工作环境。

Description

一种用于具有自动润滑功能的渐进成形工具

技术领域

本发明涉及一种金属材料塑性成形技术工装设计，尤其是涉及一种具有自动润滑功能的渐进成形工具。

背景技术

板料数控渐进成形技术是一种新型的柔性加工成形技术，将快速原型制造概念与板料塑性成形技术有机的结合在一起，堪称板料成形领域的“3D打印”技术。该技术不需要使用模具或仅需要简单的模具，预先根据待成形零件的三维模型进行轨迹规划，通用工具头在所生成轨迹的控制下，最终获得所需要的零件。在成形过程中，工具头采用旋转或者不旋转的方式运动，由于工具头于加工件为滑动摩擦接触，在加工过程中，需要进行润滑，保证加工表面的质量，润滑作用的好坏直接影响加工产品的质量。如果润滑不佳，会导致板材局部受力不均，极易出现破裂、压痕等缺陷，严重影响制件的精度和表面质量，甚至对于转速过高的工具头，过高的摩擦温度会导致工具表面部分发生氧化。

目前广泛采用的润滑油一般属于常温凝固态通用机油，采用的润滑方式是依据成形轨迹预先在板料加工区域表面的涂油，后续视润滑油在板料加工变形区的油量，采用手工方式多次在加工区域补油的方式，该方式需要耗费大量的人力，高速旋转的工具头会带来操作方面的不安全性，而且涂油质量的好坏受人为差异的影响较大。特别是对于旋转渐进成形的工艺方法，润滑的控制尤为重要，工具头在板料表面旋转摩擦产生热量，工件加工区域温度升高，从而提高难成形材料的成形极限。然而如果工件加工表面的润滑油量过多，会极大降低温升效率，最终难以达到目标温度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有自动润滑功能的渐进成形工具。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，包括夹持手柄、油箱、密封轴承、成形工具头、气管和压力控制器，所述的成形工具头安装在渐进成形机床的主轴上，所述的成形工具头上端穿过油箱，所述的油箱通过连接夹持手柄连接渐进成形机床的固定部分，所述的密封轴承安装在油箱和成形工具头的连接处，所述的成形工具头内设有油槽，该油槽的出口设置于成形工具头的下端，进口连接油箱，所述的压力控制器通过气管连接油箱。

进一步地，还包括传感器模块，所述的压力控制器连接传感器模块，通过传感器模块的数据控制油箱内的气压。

进一步地，传感器模块包括温度传感器和震动传感器，所述的压力控制器分别连接温度传感器和震动传感器。

进一步地，所述的传感器模块包括油液传感器，该油液传感器安装于油槽的出口处，并且连接压力控制器。

进一步地，所述的油槽为T型细孔管，T型细孔管顶端两个开口连接油箱内部，底端开口设置于成形工具头的下端中央。

进一步地，所述的T型细孔管中，上部横向管道的直径大于下部竖直管道的直径。

进一步地，所述的T型细孔管中，上部横向管道的直径为2～4mm，下部竖直管道的直径为1.5mm～3mm。

进一步地，所述成形工具头下端具有半球面结构，直径为10～20mm。

进一步地，所述的油箱上设有阀门。

进一步地，压力控制器通过气管提升油箱内的气压，使润滑油被压入油槽实现添油功能；压力控制器通过气管减少油箱内的气压形成负压，使润滑油从油槽的出口吸回油箱内，实现吸油功能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明适用于数控机床加工工具头旋转和非旋转的板料渐进成形，通过在成形工具头上设置油箱和油槽，实现了润滑油的自动添加，节省了人力，改善了工作环境。

2、本发明通过压力控制器和气管实现润滑油的实时控制，通过增加油箱内的气压使润滑液流出，同时，通过减小油箱内的气压，使成形工具头具备吸油的功能，实现对润滑过程中油量的全面控制。

3、密封轴承安装在油箱和成形工具头的连接处，能够在成形工具头在进行旋转加工时，保证油箱的稳定。

4、当成形工具头发生震动或温度提高时，本发明通过温度传感器和震动传感器传输信号至压力控制器，实现自动的润滑；在成形工具头进行渐进工序时，油液传感器对加工处的油液量进行监控，当油量过多时，成形工具头回吸润滑油，进行在整个加工过程中润滑的实时检测和调控，实现了自动化控制，提高加工效率和产品质量。

综上所述，本发明可降低渐进成形设备加装自动润滑装置带来的复杂性以及加工区域和润滑区域由两套单独自动控制系统控制导致的不同步问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明添油过程的示意图；

图3为本发明吸油过程的示意图；

附图标记：1、成形工具头，2、油液传感器，3、温度传感器，4、油箱，5、夹持手柄，6、密封轴承，7、气管，8、压力控制器，9、震动传感器，10、储油室，11、油槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，包括顺序相连的夹持手柄5、油箱4、密封轴承6和成形工具头1，还包括气管7和压力控制器8。成形工具头1安装在渐进成形机床的主轴上，油箱4安装于成形工具头1的上端，即成形工具头1的上端穿过油箱4，密封轴承6安装在油箱4和成形工具头1的连接处，使得油箱4内壁和成形工具头1的外壁形成储存润滑油的储油室10。油箱4上设有阀门(图中未示出)，用于向储油室10内添加润滑油。所述夹持手柄5用于夹持在渐进成形机主轴的固定部分。压力控制器8通过气管7连接油箱4，用于控制储油室10内的气压。

成形工具头1下端具有半球面结构，直径一般为10～20mm，本实施例中为10mm。同时，成形工具头1的内部设有油槽11，该油槽11为T型细孔管，T型细孔管顶端的两个开口位于油箱4内连接储油室10，T型细孔管底端的开口位于成形工具头1的底端半球面的正中央。T型细孔管中，上部横向管道的直径大于下部竖直管道的直径，上部横向管道的直径一般为2～4mm，本实施例中为2mm，下部竖直管道的直径一般为1.5mm～3mm，本实施例中为1.5mm。因此，润滑油可通过气压进行控制，通过成形工具头1内的油槽11进出加工部位，控制润滑量。

成形工具头1的底端还设有传感器模块，该传感器模块包括温度传感器3和震动传感器9，用于监控形成工具头的运动方式和温度，并传输给压力控制器8。传感器模块还包括油液传感器2，该油液传感器2安装于成形工具头1下端的油槽11处并且连接压力控制器8，用于监控工件表面的油液量。本发明通过传感器模块实现加工处油液量及润滑状况的实时监测，与压力控制器8结合，实现润滑油的添加与吸回动作，控制润滑量保持在目标合理水平。

本实施例的操作方法如下：

步骤一、将待加工的金属板坯料进行安装固定；

步骤二、装夹成形工具头1，向油箱4内添加适当润滑油，并连接压力控制器8；

步骤三、启动数控渐进成形机床，成形工具头1按照数控机床预先设定的轨迹程序旋转渐进运动，在第一圈轨迹运动时控制预先添加润滑油；

步骤四、后续的逐层加工，依据传感器模块的综合判断，压力控制器8控制气管7进行添加或者回抽润滑油动作。

本实施例的工作过程原理如下：将夹持手柄5夹持在渐进成形机渐进成形机床的固定部分，成形工具头1与渐进成形机床的主轴连接。开始加工时，由压力控制器8增储油室10中的压力，油液被压入成形工具头1的油槽11，并从下开口流出，进行初步涂油工作，随后减小储油室10中的压力，停止添油过程；后续加工过程中，传感器模块开始检测，自动判断是否需要添油或者吸油，过程如下：

如图2所示，添油过程：温度传感器3和震动传感器9检测到加工部位出现震动过大或者温度突然过快升高，关闭油液传感器2，压力控制器8将提高储油室10中压力，润滑油通过成形工具头1被压入加工部位，当温度或者震动恢复正常时，压力恢复，添油停止；

如图3所示，吸油过程：正常加工状态下，油液传感器2保持工作，检测加工部位油液高度，当油液高度达到检测位置，压力控制器8减小压力，储油室10内变为负压，油液回吸，一段时间后控制器恢复原先压力，吸油过程停止，加工部位润滑油量恢复正常。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，包括夹持手柄(5)、油箱(4)、密封轴承(6)、成形工具头(1)、气管(7)和压力控制器(8)，所述的成形工具头(1)安装在渐进成形机床的主轴上，所述的成形工具头(1)上端穿过油箱(4)，所述的油箱(4)通过连接夹持手柄(5)连接渐进成形机床的固定部分，所述的密封轴承(6)安装在油箱(4)和成形工具头(1)的连接处，所述的成形工具头(1)内设有油槽(11)，该油槽(11)的出口设置于成形工具头(1)的下端，进口连接油箱(4)，所述的压力控制器(8)通过气管(7)连接油箱(4)。

2.根据权利要求1所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，还包括传感器模块，所述的压力控制器(8)连接传感器模块，通过传感器模块的数据控制油箱(4)内的气压。

3.根据权利要求2所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，传感器模块包括温度传感器(3)和震动传感器(9)，所述的压力控制器(8)分别连接温度传感器(3)和震动传感器(9)。

4.根据权利要求2所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，所述的传感器模块包括油液传感器(2)，该油液传感器(2)安装于油槽(11)的出口处，并且连接压力控制器(8)。

5.根据权利要求1所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，所述的油槽(11)为T型细孔管，T型细孔管顶端两个开口连接油箱(4)内部，底端开口设置于成形工具头(1)的下端中央。

6.根据权利要求5所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，所述的T型细孔管中，上部横向管道的直径大于下部竖直管道的直径。

7.根据权利要求5所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，所述的T型细孔管中，上部横向管道的直径为2～4mm，下部竖直管道的直径为1.5mm～3mm。

8.根据权利要求1所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，所述成形工具头(1)下端具有半球面结构，直径为10～20mm。

9.根据权利要求1所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，所述的油箱(4)上设有阀门。

10.根据权利要求1所述的用于具有自动润滑功能的渐进成形工具，其特征在于，压力控制器(8)通过气管(7)提升油箱(4)内的气压，使润滑油被压入油槽(11)实现添油功能；压力控制器(8)通过气管(7)减少油箱(4)内的气压形成负压，使润滑油从油槽(11)的出口吸回油箱(4)内，实现吸油功能。

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