專利名稱：新型高效十字對稱伺服進刀變頻驅動棒料開槽機的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械制造中近凈高效精密成形技術領域。采用棒料不動而車刀旋轉車制等間距V型槽的方式，交流伺服電機可獲得任意規律的進退刀控制，交流變頻電機能以任意可設定的轉速驅動回轉固定梁及數十把車刀同時徑向對稱地對處于中心不動的棒料開槽。
ニ背景技術：
在エ業領域中，常需要在棒料或管子上開槽或將管子切斷，常用的一些配件如摩托車鏈條上所用的連接銷、滾動軸承中的滾柱、玩具中大量使用的微小電機軸等的制作也 需要用到切斷エ序。目前這些開槽動作或切斷動作通常用改裝的老式車床來實現，而這些設備自動化程度一般都比較低，效率也比較低；更主要的是，車床加工時車刀不轉而棒料或管子旋轉，如果棒料或管子的長度在4-7米以上，暴露于開槽機之外的高速旋轉部分就會因軸向彎曲產生回轉離心力，引起振動和噪聲并造成能量損耗。另外，開槽是金屬棒料精密下料的第一歩也是比較重要的一個環節，這一歩被稱之為“反裂紋設計”或“斷裂設計”。也就是說，為了獲得高質量的下料斷面，金屬棒料下料時應首先對其進行開槽，目的有兩個，第一是使棒料在較低的載荷作用下在V型槽底部產生足夠高的應カ集中效應，以便于裂紋的產生，實現低應カ下料；第二環形槽有利于裂紋沿著徑向萌生并擴展，從而獲得平整的下料斷面。目前金屬棒料的下料問題廣泛存在于冷擠壓、金屬鏈條銷、滾動軸承滾子、螺栓、銷子、軸類件的備料エ序之中，并且在這些下料エ序中，下料數量巨大，例如浙江金華地區的鏈條之鄉每年生產金屬鏈條長度可達上億米，北京滾針軸承廠每年需要的滾針達上千萬個，遼寧金偉汽車電機電器有限公司每年生產的冷擠壓件需下棒料達200萬件。因此作為精密下料第一歩的開槽エ藝也將日益引起廣泛關注。綜上所述，本發明提出了ー種新的高效十字對稱伺服進刀變頻驅動棒料開槽方法，并完成了其機械結構部件的設計開發。
發明內容
本發明的目的在于，提供ー種新型高效十字對稱伺服進刀變頻驅動棒料開槽機，該開槽機不但開槽效率高，而且結構簡單、操作方便。其主要部件包括開槽機構和拉料機構。這種開槽機采用棒料不動而車刀旋轉的方式，操作相對安全。開槽時首先利用拉料機構將棒料持續的拉緊，然后由變頻器控制的主電機(放在工作臺下方)通過皮帶輪帶動4個對稱布置的回轉固定梁(每個固定梁上可安裝等間距布置的5-80個車刀)、4個固定大圓盤、3個活動小圓盤、4根粗導柱和4根細導柱一起旋轉，依據被加工棒料的直徑、材質和開槽效率，調節交流變頻電動機的轉速大小；交流伺服電動機通過CW0125減速器、偏心輪、推力軸承、細導柱以及進刀斜面等控制刀具按設定的規律用計算機控制徑向對稱進刀速度和進刀量的大小，進刀時每個固定梁上相鄰開槽刀具之間相隔固定的距離，退刀由安裝于4個粗導柱上的小彈簧和連接于開槽機兩端的大圓盤與固定梁之間的退刀彈簧一起實現。エ作中旋轉固定梁始終在安裝于大圓盤上的固定梁導柱上徑向來回運動，該開槽機最高可在一次送進中車削320個V型槽，因此大大提高了開槽效率。針對不同直徑的金屬棒料，尤其是盤卷類棒料，設計了金屬棒料開槽時的拉料機構。開槽時，這個機構一方面通過電機帶動減速器拉緊并持續地傳送待開槽的一組ー組的棒料；另一方面當一組待切棒料達到設置的位置吋，即由交流伺服電機控制的待加工棒料達到送料位置吋，該機構還能夠通過螺栓螺母調節機構壓緊棒料，給盤卷類棒料的一端提供約束作用，保證棒料在開槽中始終受到拉力的作用，提高開槽質量。
四
附圖I是本發明的新型高效十字對稱伺服進刀變頻驅動棒料開槽機的機械結構圖，附圖2是圖I結構中A-A剖視圖；附圖3是圖I結構中B-B剖視圖。
以下結合相應附圖和實例對本發明作進ー步的詳細說明。
五具體實施例方式新型高效棒料開槽機的機械結構如圖所示。該開槽機主要由拉料機構、固定梁與進刀裝置、回轉部件與皮帶傳動和機架等四大部分構成。下面分別就上述四個部分加以詳細說明。該開槽機中回轉部件與皮帶傳動裝置主要由大皮帶輪(2)、最左端大圓盤(3)、粗導柱(4)、中間大圓盤(6)、套筒(7)、銷釘(8)、小彈簧(9)、最右端大圓盤(10)、固定梁導柱(27)、交流變頻主電機(33)、小皮帶輪(34)、傳送帶(35)和大帶輪壓板(37)等零部件組成。交流變頻電機(33)帶動安裝于其上的小皮帶輪(34)通過傳送帶(35)帶動大皮帶輪(2)轉動，大皮帶輪(2)通過鍵與最左端大圓盤(3)連接，大皮帶輪的左端依靠大帶輪壓板(37)定位。最左端大圓盤(3)、2個完全ー樣的中間大圓盤(6)以及最右端大圓盤(10)在開槽過程中其軸向位置固定不變，這4個大圓盤通過4根粗導柱(4)依靠16個銷釘(8)(每個大圓盤上有4個銷釘分別與每根粗導柱)連接起來。每個大圓盤上分別有4個固定梁導柱(27)給4個固定梁(26、31、50、51)提供徑向導向作用。為了實現開槽時固定梁在徑向上靈活的來回移動，在每個固定梁導柱(27)與中間大圓盤(6)接觸部位都有螺柱。每根粗導柱(4)上都有套筒(7)和相同規格、相同尺寸的小彈簧(9)與3個完全ー樣的中間小圓盤(5)連接，實現開槽后中間小圓盤(5)的快速返回。最左端大圓盤(3)和最右端大圓盤(10)分別通過滾動軸承與開槽機兩端的固定部分連接。開槽時交流變頻主電機(33)一啟動，4個大圓盤、4根粗導柱連同徑向對稱的4個固定梁將一起周向轉動，實現對金屬圓棒料進行開槽。開槽效率可以通過交流變頻電動機(33)控制回轉部件的轉速來實現。該開槽機中固定梁與進刀裝置主要由中間小圓盤(5)、細導柱端部導向(11)、左邊偏心輪(12)、CW0125減速器(13)、右邊偏心輪(14)、夾緊導柱(15)、導向柱長彈簧(16)、減速器支架(17)、右端套筒(18)、右邊右側三角架(19)、軸承(20)、進刀連接柱(21)、導向裝置(22)、向心推力軸承(23)、右邊左側三角架(24)、上固定梁(26)、細導柱(28)、固定梁推動部分(29)、進刀斜面(30)、下固定梁(31)、車刀及連接部分(32)、退刀彈簧(36)、前固定梁(51)、后固定梁(50)和銷釘(52)等構成。固定梁的徑向對稱分布位置如圖中的剖面B-B所示，為了使不在同一斷面上的4個車刀放在ー個平面內布置，該剖面采用階梯剖的形式。交流伺服電動機(圖中未畫出)帶動鍵連接于電機傳動軸上的CW0125減速器(13)轉動。該減速器固定在減速器支架(17)上，它有ー個輸入軸和兩個輸出軸。其輸入軸連接交流伺服電動機；其右端的輸出軸依靠鍵連接右邊偏心輪(14)轉動進而使夾緊導柱(15)壓緊待開槽的ー組長棒料的右端，棒料的左端依靠拉料機構拉紫。開槽完后，夾緊導柱(15)依靠導向柱長彈簧(16)復位。該減速器左邊輸出軸的微小轉動也帶動鍵連接與該軸上的左端偏心輪(12)轉動。這樣在偏心輪(12)的作用下，借助于裝在進刀連接柱(21)上的軸承(20)使其連同固定有進刀連接柱(21)的導向裝置(22) —起向左移動。導向裝置(22)和細導柱端部導向(11)通過向心推力軸承(23)連接，這樣導向裝置(22)向左的推力通過向心推力軸承(23)和細導柱端部導向(11)傳遞給一端連接于導向裝置(22)上的4根細導柱(28)，4根細導柱通過銷釘(52)將其和3個中間小圓盤(5)固聯。4根細導柱的橫向移動帶動連接于其上的3個中間小圓盤(5)和連接于中間小圓盤上的固定梁推動部分(29)一起軸向移動。這樣固定梁推動部分(29)的移動使進刀斜面(30)壓迫4個徑向対稱的固定梁(26、31、50、51)帶動車刀及連接部分(32)向棒料進給，實現開槽。進刀速度和進刀量 的大小由交流伺服電動機控制。為快速準確地將待開槽棒料送進開槽機，專門設計了不同形狀的右邊右側三角架(19)和3個完全一樣的右邊左側三角架(24)。其中有兩個右邊左側三角架安裝于開槽機的左端。另外，為了減少摩擦，4根粗導柱(4)與3個中間小圓盤(5)的接觸部分也安裝有滾柱(53)。該開槽機中拉料機構主要由拉料機構外殼(38)、石棉板(39)、壓緊導柱(40)、拉料機構上端蓋(41)、下壓螺栓及螺母(42)、CW080減速器(43)、大圓螺母(44)、上壓料套筒
(45)、滾動軸承(46)、壓料軸(47)、壓緊套筒(48)和下壓料套筒(49)等組成。拉料機構的主要內部結構如圖中剖面A-A所示。電機(未畫出)帶動鍵連接于其傳動軸上的CW080減速器(43)轉動，CW080減速器(43)的輸出軸帶動鍵連接于該軸上的下壓料套筒(49)轉動。試驗棒料依靠與主動轉動的下壓料套筒(49)和被動轉動的上壓料套筒(45)之間的摩擦力而被拉紫。上壓料套筒(45)由滾動軸承(46)支撐，滾動軸承(46)的左端依靠止動墊片和大圓螺母(44)定位，而其右端依靠壓料軸(47)的臺階部分固定。壓料軸(47)與壓緊導柱(40)之間過渡配合，其右端通過螺母、墊圈和壓緊套筒(48)固定。拉料時，棒料所受的壓緊力主要依靠下壓螺栓及螺母(42)使壓緊導柱(40)向下微小移動進而通過壓料軸(47)調節下壓料套筒(49)和上壓料套筒(45)之間的距離來實現。兩者之間的距離越小，棒料所受的壓緊カ相對就越大。下壓螺栓及螺母(42)固定于拉料機構上端蓋(41)上。壓緊導柱
(40)的下端由石棉板(39)支撐，起到緩沖作用。該開槽機中機架主要由左邊支架和套筒(I)和開槽機總支架(25)等零部件組成。左邊支架和套筒(I)依靠ー對滾動軸承支撐最左端大圓盤(3);開槽機總支架(25)支撐著拉料機構、左邊支架和套筒(I)、減速器支架(17)以及交流變頻主電機(33)底座等。該開槽機的主要技術特點如下棒料不動，回轉式多刀徑向對稱進給。開槽的速度由交流變頻電動機來控制，進刀速度、進刀量的大小和開槽位置由交流伺服電動機和蝸輪蝸桿減速器來控制；可加工不同材質、不同直徑的金屬棒料；拉料機構可實現棒料的持續送進和夾緊。該開槽機主要的技術指標最大的開槽深度為4mm，回轉部件的額定轉速為400r/min。開槽的棒料直徑為010mm 050mm，一次可完成20-320個V型槽車制過程的全自動控制，最小的開槽間距為8. 5mm。
權利要求
1.一種新型高效棒料開槽機，其特征在于，該開槽機主要由拉料機構、固定梁與進刀裝置、回轉部件與皮帶傳動和機架等四大部分構成。
2.根據權利要求I所述的新型高效棒料開槽機，其特征在于，采用棒料不動而對稱布置呈十字型的車刀旋轉的方式在棒料上車制等間距V型槽，在圓周方向十字型對稱布置著4個車刀固定梁，4個車刀梁隨著回轉筒體旋轉，每個梁上可固定5 80個等間距的車刀。
3.根據權利要求I或2所述的新型高效棒料開槽機，其特征在于，交流伺服電機通過3個可活動的小圓盤和斜面機構實現車刀固定梁任意規律的徑向進退；交流變頻電動機通過4個固定大圓盤上的刀架導柱驅動回轉固定梁及數十把車刀同時徑向對稱地對處于中心不動的棒料開槽。
4.根據權利要求I或2所述的新型高效棒料開槽機，其特征在于，拉料機構中螺栓螺母調節機構用于壓緊棒料，給盤卷類棒料的一端提供約束作用，實現棒料的持續送進和夾緊。
全文摘要
新型高效十字對稱伺服進刀變頻驅動棒料開槽機，該新型高效棒料開槽機克服了傳統開槽機開槽效率低、開槽位置不精確等缺點。采用對稱布置呈十字型的車刀旋轉的方式在棒料上車制等間距V型槽，在圓周方向十字型對稱布置著4個車刀固定梁，每個固定梁上可安裝5～80把等間距的車刀。交流伺服電機通過3個可活動的小圓盤和斜面機構可實現車刀固定梁任意規律的徑向進退；交流變頻電動機通過4個固定大圓盤上的刀架導柱驅動回轉固定梁及數十把車刀同時徑向對稱地對處于中心不動的棒料開槽，一次可實現20～320個槽的車制工作。該開槽機具有開槽效率高、結構簡單、可靠性好、操作安全、開槽精度高等優點。
文檔編號B23B5/08GK102632252SQ20121005415
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者張立軍, 趙永瑞 申請人:中國石油大學(華東)