CN201552266U - 一种立式数控环件冷轧机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立式数控环件冷轧机床，其特征在于：冷轧机为立式结构，由上顶板、下底板和相连接的四根垂直设置的导向拉杆组成对称框架立式机架结构；上顶板上装置有辗压轮结构，所述辗压轮结构通过与之相连的前辗轮座、后辗轮座与上顶板固定连接，安装在主轴上；托辊油缸的活塞杆与曲臂铰接；支撑轮采用剖分式背辊结构；在下底板上面有主滑块，主滑块通过带预紧的滚动装置安装在四根导向拉杆上；所述下底板固定在床身上，主进给油缸固定在下底板上，活塞杆与主滑块连接，滚珠丝杠副的螺母与滚动斜面连接。本实用新型解决了冷辗机在大压力的条件下实现高精度进给，并具有运行可靠、灵敏度高、控制精度高、使用寿命长等特点。

Description

一种立式数控环件冷轧机床

技术领域

本实用新型涉及数控机床，尤其涉及一种用于金属环件冷轧成形加工的专用设备。

背景技术

金属环件是使用广泛的一种零件。典型的工件如：滚动轴承的内外环、球笼保持器、隔套等，所用材料包括黑色金属和有色金属。

目前金属环件最普遍的加工方式为采用金属切削机床进行切削加工，这种方法需要多种设备配合，多道工序作业以完成零件加工，工艺路线长，并且产生大量切削。近年来，少、无切削的金属环件冷轧技术逐步发展起来，与传统的切削机床加工工艺相比较，其下料直径较小，因而大幅提高了原材料的利用率(根据尺寸不同可提高10％-30％)，同时工件经冷辗压后金属流线保留完整，材料晶粒得以细化，在随后的热处理再结晶时能够获得细而均匀的组织，提高了材料的疲劳强度。冷轧技术在环形零件加工中日益被重视。

目前使用的冷轧机，主要是小型、和中小型冷轧机，均采用卧式结构，受卧式结构的影响，其加工范围受到限制，日渐不能满足生产需要。没有前辗轮座拆卸机构，前辗轮座拆卸烦琐，辗压轮前轴承与主轴之间多采用过盈配合，拆卸困难，容易破坏主轴精度，更换模具困难；没有托辊或采用固定式托辊，固定式托辊安装在底座上，在冷轧开始时，其并不与工件接触，只是工件涨大到一定程度才开始接触，因而工件圆度不稳定，调整工件锥度比较困难；测量头多为在与工件接触部位镶嵌硬质合金杆形，工作时与工件为滑动摩擦，与工件只有一个接触点，不利于稳定工件，容易对工件外表面造成划痕；以前的支撑轮为整体式或剖分悬臂式，整体式支撑轮限制工件的最大加工直径，加工、调整困难，剖分悬臂式刚性较弱，变形量大，影响加工工件精度，不利于模具使用寿命。原进给方式多采用电液比例阀控制液压油缸直推或凸轮、连杆进给方式。进给速度采用开环控制，液压系统运动精度差，易受液压油温升影响机床加工精度，凸轮和连杆机构结构复杂，制造、维护困难。

总体上来说，目前使用的冷轧机加工出来的工件椭圆度及尺寸散差较大，加工范围较小。

发明内容

本实用新型目的是克服现有技术所存在的种种不足，提供一种简化结构组成，提高系统稳定性，使加工零件精度提高，加工尺寸范围增大的立式数控环件冷轧机床，

为实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案：

所述的一种立式数控环件冷轧机为立式结构。由上顶板、下底板和4根导向拉杆组成对称框架立式机架结构；上顶板上装置有辗压轮结构，辗压轮结构通过前辗轮座、后辗轮座与上顶板固定连接，安装在主轴上，主轴上置有辗压轮，其传动方式为电机经V带经减速机后通过联轴器带动主轴，对工件提供辗压旋转主动力。

所述的一种立式数控环件冷轧机，前辗轮座和上顶板由T型螺钉连接。上顶板上开有T型槽，前辗轮座可通过T型螺钉在上顶板的T型槽中滑动，方便前辗轮座的拆卸，缩短更换模具时间和减轻劳动强度。

所述的一种立式数控环件冷轧机，托辊油缸的活塞杆与曲臂铰接，活塞杆的运动可带动曲臂围绕转轴转动。

所述的一种立式数控环件冷轧机，测杆头工作时与工件为滚动接触，安装光栅传感器B。

所述的一种立式数控环件冷轧机，支撑轮采用剖分式背辊结构；主滑块安装在4根导向拉杆上，下底板固定在床身上，主进给油缸固定在下底板上，活塞杆与主滑块连接，滚动斜面通过滚珠丝杠副的转动控制其具体位置，由滚动斜面的位移对活塞杆的位置进行控制，主滑块上安装光栅传感器A，对主滑块的位置进行直接测量。

所述的一种立式数控环件冷轧机，支撑轮采用剖分式背辊结构，支撑轮与2根背辊相切，2根背辊中心竖直共线，支撑轮中心与2根背辊中心组成等腰三角形。在不降低强度的前提下，增大了工作区空间，扩大了工件加工尺寸范围。

所述的一种立式数控环件冷轧机，主滑块通过带预紧的滚动装置安装在4根导向拉杆上，4根导向拉杆相互平行，主滑块只能做上下运动。

所述的一种立式数控环件冷轧机，主滑块上安装有光栅传感器A，消除了从伺服电机到滚珠丝杠副与主滑块连接之间的机械间隙和机械结构变形量。与测量头上的光栅传感器B构成闭环控制系统。

本实用新型具有以下有益效果：

1.结构新颖。为国内首次采用立式结构机架和伺服液压复合进给方式的数控环件冷轧机。

2.工件加工尺寸段大，范围广。加工的工件最大直径可达Φ400mm，最大宽度可达90mm，可向下延伸。

3.提高了冷辗工件的尺寸精度及形位精度。立式机架采用对称框架式结构使机床具有良好的刚性，机架单端变形≤0.03mm，为辗扩精度的提高奠定了基础，液压系统提供足够大的动力，伺服电机能平稳的控制滚动斜面的运动，且具有很高的定位精度，能够平稳的控制活塞杆推动主滑块的进给速度。主滑块通过带滚动导套的导向拉杆运动，消除了在低速下的爬行现象。在主滑块上采用了位移光栅传感器作为测量装置，这样能完全消除主滑块以后的所有机构间隙和受力情况下的变形，从而避免了对产品加工精度的影响。

4.调整方便快捷，便于更换模具。改善轴系结构，减小轴系变形，前辗轮座圆锥孔轴承内套与主轴配合，可实现对前辗轮座快速拆卸，不会损坏主轴和轴承，缩短了模具更换时间。

5.方便了冷辗工艺参数的调整。通过触摸屏的人机对话方式，设定伺服电机的进给速度转换点，可方便设定多个冷辗工进速度及速度转换点，为最终提高冷辗工件质量提供了有效的手段。

附图说明

图1是数控环件冷轧机床主视图；

图2是数控环件冷轧机床局部左视图；

图3是数控环件冷轧机床数控原理简图；

图4是电气控制原理简图。

图中：1-上顶板，2-导向拉杆，3-T型螺钉，4-主轴，5-锥套，6-右芯辊套，7-后辗轮座，8-联轴器，9-减速机，10-轴承内套，11-前辗轮座，12-辗压轮，13-芯轴，14-启动电机，15-支撑轮座，16-支撑轮，17-测量头，18-背辊，19-主滑块，20-下底板，21-滚动斜面，22-主进给油缸，23-床身，24-活塞杆，25-螺母，26-滚珠丝杠副，27-光栅传感器A，28-减速机，29-伺服电机，30-控制箱，31-主电机，32-V带，33-左芯辊套，34-活塞杆，35-托辊油缸，36-后限位点，37-曲臂，38-转轴，39-机械手，40-工件，41-光栅传感器B，42-转轴，43-触摸屏。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

由图1可见：一种立式数控环件冷轧机为立式结构。由上顶板1、下底板20和4根导向拉杆2组成对称框架立式机架结构；上顶板1上装置有辗压轮12结构，辗压轮12结构通过前辗轮座11、后辗轮座7与上顶板1固定连接，安装在主轴4上，主轴4上置有辗压轮12，其传动方式为电机31经V带32经减速机9后通过联轴器8带动主轴4，对工件40提供辗压旋转主动力。前辗轮座11和上顶板1由T型螺钉3连接。上顶板1上开有T型槽，前辗轮座11可通过T型螺钉在上顶板1的T型槽中滑动，方便前辗轮座11的拆卸，缩短更换模具时间和减轻劳动强度。

支撑轮16采用剖分式背辊18结构；主滑块19安装在4根导向拉杆2上，下底板20固定在床身23上，主进给油缸22固定在下底板上，活塞杆24与主滑块19连接，滚动斜面21通过滚珠丝杠副26的转动控制其具体位置，由滚动斜面21的位移对活塞杆24的位置进行控制，主滑块19上安装光栅传感器A27，对主滑块19的位移位置进行直接测量。

主滑块19通过带预紧的滚动装置安装在4根导向拉杆2上，4根导向拉杆2相互平行，使主滑块19只能做上下运动，限止了其它自由度。

由图2可见：随动式托辊结构的曲臂37固定在上顶板1上，通过托辊油缸35的活塞杆34与曲臂37铰接，活塞杆34的运动可带动曲臂37围绕转轴38，可在一定范围内转动。

测量头17工作时与工件40为滚动接触，安装光栅传感器B 41，保证工件40工况的稳定。

由图3可见：主滑块19上安装有光栅传感器A 27，用于测量主滑块19的位移，光栅传感器A 27将数据反馈给控制系统，控制系统根据主滑块19的不同位置，控制伺服电机29在对应位置点的进给速度，将光栅传感器A 27安装在主滑块19上，有效的消除了进给系统机构间的装配间隙和受力后的变形量，与测量头17上配置的光栅传感器B41构成了闭环控制系统，这种结构提高了机床控制系统的精度，保证了产品加工的精度。

由图4可见：数控系统采用PLC为信息处理单元，根据操纵及控制器件200的指令，可与人机界面触摸屏43进行双向数据传递，可采集外部输入信号，可输出控制信号。光栅传感器A 27、光栅传感器B 41监控执行元件的位置状态，将信息反馈给PLC，PLC进行信号处理以后再驱动执行元件100，从而构成闭环控制系统，显著提高了数控系统的控制精度。

Claims (5)

1.一种立式数控环件冷轧机床，具有传动装置及电气控制系统，其特征在于：冷轧机为立式结构，由上顶板(1)、下底板(20)和相连接的四根垂直设置的导向拉杆(2)组成对称框架立式机架结构；上顶板(1)上装置有辗压轮(12)结构，所述辗压轮(12)结构通过与之相连的前辗轮座(11)、后辗轮座(7)与上顶板(1)固定连接，安装在主轴(4)上；托辊油缸(35)的活塞杆(34)与曲臂(37)铰接；支撑轮(16)采用剖分式背辊(18)结构；在下底板上面有主滑块(19)，主滑块通过带预紧的滚动装置安装在四根导向拉杆(2)上；所述下底板(20)固定在床身(23)上，主进给油缸(22)固定在下底板上，活塞杆(24)与主滑块(19)连接，滚珠丝杠副(26)的螺母(25)与滚动斜面(21)连接；滚动斜面(21)通过滚珠丝杠副(26)的转动控制其具体位置，由滚动斜面(21)的位移对活塞杆(24)的位置进行控制；测量头(17)上安装有光栅传感器B(41)，主滑块(19)上安装有光栅传感器A(27)。

2.根据权利要求1所述一种立式数控环件冷轧机床，其特征在于：所述的上顶板(1)上开有T型槽，所述前辗轮座(11)与上顶板(1)采用T型螺钉(3)连接。

3.根据权利要求1或2所述一种立式数控环件冷轧机床，其特征在于：所述辗压轮(12)通过锥套(5)安装在主轴(4)上。

4.根据权利要求1或2所述一种立式数控环件冷轧机床，其特征在于：所述支撑轮(16)与二根背辊(18)相切，二根背辊(18)中心竖直共线，支撑轮(16)中心与二根背辊(18)中心组成等腰三角形。

5.根据权利要求1或2所述一种立式数控环件冷轧机床，其特征在于：所述的传动装置由伺服电机(29)通过减速机(28)驱动滚珠丝杠副(26)，滚珠丝杠副(26)的螺母与滚动斜面(21)连接，用滚动斜面(21)控制活塞杆(24)的位移，活塞杆(24)与主滑块(19)采用自定心方式连接。

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