CN203292403U - 变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，包括变频电机、大带轮、V型带、小带轮、两级齿轮加速器、高速主轴、滑动导轨支撑座、螺旋压缩弹簧、柱状锤头、进给套筒、滚珠导套、金属棒料、夹手、夹紧缸、送进缸、液压夹紧送进机构支架、机身、座板、伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠支撑座、螺钉、螺母、滚珠丝杠、深沟球轴承和键；本实用新型的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，下料毛坯几何精度高，无塌角，无径向畸变，断口较垂直平整，毛刺少，材料利用率高，利用了环状V型槽的应力集中效应、共振效应和弯曲疲劳使金属棒料所受振动冲击速度的临界值要比高速剪切时的低，适用于多种不同材质的金属棒料的精密下料。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，属于机械加工装备技术领域。
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。
低应力下料是将裂纹技术应用于棒料下料中，先人为地在棒料表面上预制一条环向裂纹，然后对带有环向表面裂纹的棒料施加一定外力，使其以低应力脆断的形式动态分离。根据棒料断裂机理的不同，低应力下料一般可分为折断型、冲击剪切型和弯曲断裂型等三种形式。低应力折断型下料效率高，但裂纹的扩展很难控制，限制了其应用和发展。低应力冲击剪切型下料效率较高，但能耗和振动噪声很大，模具磨损严重。于是低应力弯曲断裂下料被公认为是未来最有发展潜力的精密下料方法，它充分利用环向V型槽的缺口效应和弯曲效应，实现材料在低应力水平下的脆断，获得无几何畸变、断口垂直平整、无需倒角的毛坯。
然而目前的低应力弯曲下料方法存在以下不足：（1）裂纹萌生时间较长，导致下料总时间仍较长、且不稳定。（2）有（椭）圆形的瞬断区，断面上凸起高度和凹陷深度仍大。（3）在裂纹扩展阶段，棒料所受外力是未实现闭环控制的冲击振动力，导致整体断面质量不稳定。
通过对常用金属材料低应力弯曲下料进行深入分析后认为导致目前低应力弯曲下料方法存在上述不足与棒料所受外力的作用方式有关，这是因为在整个下料过程中：（1）在未采取有效萌生裂纹的措施下，车刀磨损及其寿命等问题导致用车削方法预制的V型槽的根部圆角半径不能太小，进而使其产生的应力集中不能太大，导致对具有较大圆角半径的V型槽加载后形成圆角半径无限小的裂纹所用时间往往占下料总时间的70%左右，裂纹萌生时间长，且所需初始外力较大；（2）棒料所受外力仅是直接由动力装置、传动系统和下料模具逐一作用到棒料表面上，没有将裂纹扩展速度、V型槽几何尺寸、材料性质等参数对棒料所受外力的影响反馈给输入端，本质上是一个“开环系统”，致使V型槽尖端所受外力未实现在可控范围内随着裂纹的扩展而有规律变化，这是整体下料断面平整度和垂直度不高的根本原因；（3）棒料所受外力是上下对称作用的两个力，或是间断打击的多个力，或是弯扭力。这种作用方式虽有利于裂纹从V型槽尖端沿其所在断面几个受力点处往棒料中心扩展，减少下料时间。但也会因棒料断面上同一半径处各断裂(损伤)点受力明显不均，导致其周向裂纹扩展速度不同步，进而产生形状各异的断裂区；（4）裂纹扩展阶段采用冲击加载或间断打击方式对棒料进行低应力下料，虽有利于减小棒料所受外力，但此时裂纹扩展却很难控制，动模具惯性效应也不易即逝，下料时间不稳定。如果初始振动力小，可能导致裂纹始终不扩展或扩展缓慢，致使生产率低；若初始振动力大，可能由于裂纹的瞬间扩展而使棒料瞬断，导致下料品质差、振动和噪声大。
发明内容
（一）要解决的技术问题
为解决上述问题，本实用新型提出了一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机。
（二）技术方案
本实用新型的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，包括变频电机、大带轮、V型带、小带轮、两级齿轮加速器、高速主轴、滑动导轨支撑座、螺旋压缩弹簧、柱状锤头、进给套筒、滚珠导套、金属棒料、夹手、夹紧缸、送进缸、液压夹紧送进机构支架、机身、座板、伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠支撑座、螺钉、螺母、滚珠丝杠、深沟球轴承和键；所述变频电机与大带轮连接；所述大带轮通过V型带与小带轮连接；所述小带轮通过键固定在两级齿轮加速器的输入轴上；所述两级齿轮加速器的输出轴通过螺钉与高速主轴固定在一起；所述高速主轴通过深沟球轴承支撑着一侧滑动导轨支撑座的内壁；所述柱状锤头通过滚珠导套安装在高速主轴上；所述伺服电机与减速机连接，所述联轴器将减速机的输出轴与滚珠丝杠相连接；所述滚珠丝杠由滚珠丝杠支撑座支撑；所述滚珠丝杠和螺母之间构成螺旋副；所述螺钉将螺母和进给套筒固定在一起；所述柱状锤头处于高速主轴与进给套筒之间；所述夹紧缸和送进缸固定在液压夹紧送进机构支架上；所述液压夹紧送进机构支架和机身及座板固定。进一步地，所述高速主轴最高转速为每分钟25000转。
进一步地，所述变频电机通过V型带驱动安置在高速主轴上的柱状锤头工作，产生共振效应，诱导V型槽尖端裂纹起始。
进一步地，所述进给套筒的内孔沿其轴向直线型减小，形成斜角。
进一步地，所述柱状锤头由减摩抗磨材料制成。
（三）有益效果
本实用新型与现有技术相比较，其具有以下有益效果：本实用新型的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，下料毛坯几何精度高，无塌角，无径向畸变，断口较垂直平整，毛刺少，材料利用率高，利用了环状V型槽的应力集中效应、共振效应和弯曲疲劳使金属棒料所受振动冲击速度的临界值要比高速剪切时的低，适用于多种不同材质的金属棒料的精密下料。
附图说明
图1是本实用新型的主视图；
图2是本实用新型的俯视图；
图3是图1中圆圈部分局部放大图。
1-变频电机；2-大带轮；3-V型带；4-小带轮；5-两级齿轮加速器；6-高速主轴；7-滑动导轨支撑座；8-螺旋压缩弹簧；9-柱状锤头；10-进给套筒；11-滚珠导套；12-金属棒料；13-夹手；14-夹紧缸；15-送进缸；16-液压夹紧送进机构支架；17-机身；18-座板；19-伺服电机；20-减速机；21-联轴器；22-滚珠丝杠支撑座；23-螺钉；24-螺母；25-滚珠丝杠；26-深沟球轴承；27-键。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示的一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，包括变频电机1、大带轮2、V型带3、小带轮4、两级齿轮加速器5、高速主轴6、滑动导轨支撑座7、螺旋压缩弹簧8、柱状锤头9、进给套筒10、滚珠导套11、金属棒料12、夹手13、夹紧缸14、送进缸15、液压夹紧送进机构支架16、机身17、座板18、伺服电机19、减速机20、联轴器21、滚珠丝杠支撑座22、螺钉23、螺母24、滚珠丝杠25、深沟球轴承26和键27；所述变频电机1与大带轮2连接；所述大带轮2通过V型带3与小带轮4连接；所述小带轮4通过键27固定在两级齿轮加速器5的输入轴上；所述两级齿轮加速器5的输出轴通过螺钉23与高速主轴6固定在一起；所述高速主轴6通过深沟球轴承26固定在滑动导轨支撑座7的内壁上；所述柱状锤头9通过滚珠导套11安装在高速主轴6上；所述伺服电机19与减速机20连接，所述联轴器21将减速机20的输出轴与滚珠丝杠25相连接；所述滚珠丝杠25由滚珠丝杠支撑座22支撑；所述滚珠丝杠25和螺母24之间构成螺旋副；所述螺钉23将螺母24和进给套筒10固定在一起；所述柱状锤头9处于高速主轴6与进给套筒10之间；所述夹紧缸14和送进缸15固定在液压夹紧送进机构支架16上；所述液压夹紧送进机构支架16和机身17及座板18固定。
其中，所述高速主轴6最高转速为每分钟25000转；所述变频电机1通过V型带3驱动安置在高速主轴6上的柱状锤头9工作，产生共振效应，诱导V型槽尖端裂纹起始；所述进给套筒10的内孔沿其轴向直线型减小，形成斜角；所述柱状锤头9由减摩抗磨材料制成。
本实用新型的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，下料毛坯几何精度高，无塌角，无径向畸变，断口较垂直平整，毛刺少，材料利用率高，利用了环状V型槽的应力集中效应、共振效应和弯曲疲劳使金属棒料所受振动冲击速度的临界值要比高速剪切时的低，适用于多种不同材质的金属棒料的精密下料。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：包括变频电机、大带轮、V型带、小带轮、两级齿轮加速器、高速主轴、滑动导轨支撑座、螺旋压缩弹簧、柱状锤头、进给套筒、滚珠导套、金属棒料、夹手、夹紧缸、送进缸、液压夹紧送进机构支架、机身、座板、伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠支撑座、螺钉、螺母、滚珠丝杠、深沟球轴承和键；所述变频电机与大带轮连接；所述大带轮通过V型带与小带轮连接；所述小带轮通过键固定在两级齿轮加速器的输入轴上；所述两级齿轮加速器的输出轴通过螺钉与高速主轴固定在一起；所述高速主轴通过深沟球轴承支撑着一侧滑动导轨支撑座的内壁；所述柱状锤头通过滚珠导套安装在高速主轴上；所述伺服电机与减速机连接，所述联轴器将减速机的输出轴与滚珠丝杠相连接；所述滚珠丝杠由滚珠丝杠支撑座支撑；所述滚珠丝杠和螺母之间构成螺旋副；所述螺钉将螺母和进给套筒固定在一起；所述柱状锤头处于高速主轴与进给套筒之间；所述夹紧缸和送进缸固定在液压夹紧送进机构支架上；所述液压夹紧送进机构支架和机身及座板固定。
2.根据权利要求1所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：所述高速主轴最高转速为每分钟25000转。
3.根据权利要求1所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：所述变频电机通过V型带驱动安置在高速主轴上的柱状锤头工作，产生共振效应，诱导V型槽尖端裂纹起始。
4.根据权利要求1所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：所述进给套筒的内孔沿其轴向直线型减小，形成斜角。
5.根据权利要求1所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：所述柱状锤头由减摩抗磨材料制成。
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