CN2778429Y - 冷辗机圆度辊控制装置 - Google Patents

Abstract

一种冷辗机圆度辊控制装置，主要解决减少制品的报废率等技术问题，其采用技术方案是，冷辗机圆度辊控制装置设置有一比例溢流阀，比例溢流阀经管路分别连接有液压缸、油箱，比例溢流阀的控制回路连接有计算机，计算机连接有位移检测装置，适用于精密辗压冷加工的冷辗机。

Description

冷辗机圆度辊控制装置

技术领域：

本实用新型涉及一种专门适用于金属轧机的控制或调节设备，特别是一种对材料的厚度敏感的控制或调节设备。

背景技术：

精密冷辗压加工回转类零件，是近二、三十年才逐渐发展的新技术，其基本原理是工件在连续回转中，在辗轮及芯辊的旋转辗压下，使工件的毛坯厚度逐渐变小，工件的直径是逐渐增大，从而实现回转类工件进行冷加工成型的目的；在上述加工过程中，为保持工件辗压过程平稳，延长辗压模具的寿命，以及提高成型工件的圆度和降低工件的废品率，在精密冷辗机中设置有圆度辊及其控制装置；现有的圆度辊控制装置包括有电磁方向阀、单向阀、溢流阀、液压缸和连杆机构，连杆机构一端连接有液压缸活塞杆，另一端连接有圆度辊，辗压加工时，电磁方向阀处于中位，圆度辊处于整圆状态，工件在辗轮及芯辊加压下，其厚度连续减小，直径不断增大，工件将顶推圆度辊并带动连杆绕其回转中心旋转，连杆另一端将带动液压缸活塞杆移动，活塞压缩液压缸有杆腔的油液，当该腔内油压超过溢流阀调定压力时，有杆腔内油液自溢流阀溢出，从而保持有杆腔内油压和圆度辊上的作用力平衡，在液压缸内活塞移动过程中，油液可经单向阀连续地向液压缸的无杆腔内补油；上述圆度辊控制装置，可以保持在辗压加工过程中，圆度辊可对工件加压，以期达到整圆的目的；但是，上述过程中工件的厚度连续减小，直径不断加大，工件相对辗轮及芯辊的辗压点不变，而圆度辊和工件的按触点相对该辗压点之间的距离，是随工件直径的增大而增加，即圆度辊对工件以辗压点为支点的作用力臂也随工件直径的增大而增加，此时，圆度辊对工件的作用力却不变(因溢流阀设定压力在加工过程中是不可调整的，有杆腔内油压不变)，工件上所承受的弯曲力矩也随工件直径的增加而增加，过大的弯矩极易使工件产生变形，在工件厚度较小时，这一现象更加突出，从而使精密冷辗压加工的整圆效果不佳，制品的报废率较高，降低经济效益。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种改进的冷辗机圆度辊控制装置，它能在辗压过程中，使整圆力随工件直径及壁厚的变化而连续调整实现更合理的控制，提高整圆效果，减少制品的报废率，提高精密冷辗压加工的经济效益。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是，冷辗机圆度辊控制装置的液压缸连接有电磁方向阀和单向阀，可摆动液压缸的活塞杆铰接于连杆机构的一端，连杆机构的另一端铰接有一圆度辊，其特点是冷辗机圆度辊控制装置设置有一比例溢流阀，比例溢流阀经管路分别连接有液压缸、油箱，比例溢流阀的控制回路连接有计算机，计算机连接有和工件对应触接的位移检测装置。加工过程中，随工件辗压后的外径、厚度等等变化信息，通过位移检测装置输入计算机，计算机结合工件、液压缸等参数变化计算出相应电压值输入比例溢流阀，此时，比例溢流阀的设定压力，可实现以工件弯曲塑性变形强度相等为目标的整圆力。

本实用新型采用上述技术方案，随着加工工件在辗压过程中外径增大、厚度减薄，其整圆力可对应地减小，并实现和工件弯曲变形强度相等的对应整圆弯矩，以确保加工工件的圆度，从根本上克服了传统圆度辊控制装置液压缸有杆腔压力无法调整，过大的整圆力将可能压扁工件的缺陷，能显著地提高加工工件的品质和增加经济效益。

附图说明：

图1是本实用新型冷辗机圆度辊控制装置示意图(一)。

图2是本实用新型冷辗机圆度辊控制装置示意图(二)。

图3是本实用新型的流程示意图。

具体实施方式：

参照图1、冷辗机圆度辊控制装置包括有液压缸1、单向阀2、电磁方向阀3、比例溢流阀4、计算机5、位移检测装置6、连杆圆度辊机构7。

液压缸1包括有缸体铰支点10、无杆腔11、活塞12和有杆腔13、液压缸1是实现整圆的执行机构，工件83在辗压过程中直径不断增大，外移的圆度辊72通过连杆71将液压缸1的活塞12外拉，此时，液压缸1可绕其缸体铰支点10作相应摆动。

单向阀2，分别连接液压缸1的无杆腔11和电磁方向阀3回油口，当加工整圆过程中，液压缸1活塞12外拉，可通过单向阀2对无杆腔11进行补油。

电磁方向阀3，分别连接液压缸1的无杆腔11和有杆腔13，用以控制液压缸1的活塞12移动位置，以调整圆度辊72和工件的初始触接位置。

比例溢流阀4，其阀体42通过管路41和液压缸1的有杆腔13连接，另一管路44与油箱9连接；比例溢流阀4上设置有电气控制回路，用以接收来自计算机5的(电压)信号，该信号决定液压缸1有杆腔13内的压力，即决定圆度辊72的整圆力。

计算机5，可采用工控机或PLC等，计算机5的输出(电压信号)端连接于比例溢流阀4的控制回路，计算机5的输入端连接于位移检测装置6。

位移检测装置6，可采用光栅尺、直线电位计或类似功能器件，装置的检测头拾取加工工件在辗压过程中直径的变量，并以数字或模拟量送入计算机5的输入端。

连杆圆度辊机构7包括连杆71和圆度辊72，其结构和现有结构相同或相似，连杆71呈V形，其一端和液压缸1活塞杆铰接，另一端和圆度辊72铰接，连杆71的中部铰接于位于辗轮81中心的固定支承；圆度辊是精密冷辗压加工过程的重要组件之一，其一侧触接辗轮81，另一侧是触接工件83表面，与工件表面的触点即为整圆力的作用点；随着加工过程工件直径的增大，圆度辊将沿辗轮81和工件83表面作相对位移，连杆圆度辊机构7各构件运动方向如图2中箭头所示，图2中所示的ab两点距离也随之不断增大(a是辗轮81和芯辊82对工件的辗压点，b是圆度辊72和工件83的整圆接触点)。

在辗压过程中，电磁方向阀处于中位，圆度辊处于整圆状态，随着工件的直径增大和壁厚减薄，整圆力应逐步减小，以免将工件压扁；位移检测装置6的检测头(如信号检测辊61)将工件外径变化信息通过位移检测装置6输入计算机5，计算机5将上述位移量的变化数据结合已知的有关初始数据(如工件83毛坯理论外径、工件毛坯83理论壁厚、工件83宽度、对工件83的辗压速度、辗轮81的外径、液压缸有杆腔13的有效作用面积、液压缸1的有效作用力臂，工件83材料的塑性变形强度及与辗压有关的强度修正系数等)，计算出比例溢流阀4的给定电压信号，并将该电压信号输入比例溢流阀4的控制回路，上述流程如图3所示，此时比例溢阀4的设定压力可从下列演算式中求得：

工件的任意时刻的外径为：

D＝D₀+(L₁-L₀)

其中，D₀为工件毛坯的理论尺寸，L₀为辗压将开始时位移检测装置的读数，L_i为时刻i时的读数。

工件壁厚h为：

h＝h₀-∫v_Sdt

其中：h₀为工件毛坯的理论壁厚，V_S为对工件的辗压进给速度，其值根据辗压工艺由系统给定，∫v_Sdt为至时刻i的累计进给位移。

工件的塑性抗弯截面模量W_P为：

$W_p=\frac{1}{4}B\·h^2$

其中：B为工件的宽度

工件处的整圆弯矩：

$M=\frac{D}{D+D_1}p\·A\·L=k\·{\mathrm{\σ}}_p\·W_p$

其中：D₁为辗轮81的直径，P为比例溢流阀的设定压力，A为液压缸4的有杆腔13的有效作用面积，L为液压缸的有效作用力臂，σ_p为工件材料的塑性变形强度， $k=f\left(\frac{h_0}{h}\right)$ 为与工件辗压比 有关的修正系数，其代表了冷作硬化现象对塑性变形强度的影响，可通过对相应材料的测试获得其数值。

于是，比例溢流阀的设定压力为：

$p=\frac{k\·{\mathrm{\σ}}_p\·B\·{(h_0-{\∫v}_3\mathrm{dt})}^2}{4A\·L}[1+\frac{D_1}{D_0+(L_1-L_0)}]$

综上所述流程，工件在辗压加工时，直径连续增大，厚度连续减薄，圆度辊对工件作用的整圆力力臂也随之连续加长，本实用新型提供的技术方案，能使圆度辊作用在工件上的整圆力随上述的各参数连续变化而连续减量，且其量值恰能和工件塑性变形强度匹配，从而达到极佳的整圆效果。

Claims (3)

1、一种冷辗机圆度辊控制装置，该装置的液压缸连接有电磁方向阀和单向阀，可摆动液压缸的活塞杆铰接于连杆机构的一端，连杆机构的另一端铰接有一圆度辊，其特征在于：冷辗机圆度辊控制装置设置有一比例溢流阀(4)，比例溢流阀(4)经管路分别连接有液压缸(1)、油箱(9)，比例溢流阀(4)的控制回路连接有计算机(5)，计算机(5)连接有和工件(8)对应触接的位移检测装置(6)。

2、根据权利要求1所述的冷辗机圆度辊控制装置，其特点是计算机(5)为工控机或PLC。

3、根据权利要求1所述的冷辗机圆度辊控制装置，其特点是位移检测装置(6)是光栅尺或直线电位计。

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