专利名称：新型高效十字对称伺服进刀变频驱动棒料开槽机的制作方法
技术领域：
本发明属于机械制造中近净高效精密成形技术领域。采用棒料不动而车刀旋转车制等间距V型槽的方式，交流伺服电机可获得任意规律的进退刀控制，交流变频电机能以任意可设定的转速驱动回转固定梁及数十把车刀同时径向对称地对处于中心不动的棒料开槽。
ニ背景技术：
在エ业领域中，常需要在棒料或管子上开槽或将管子切断，常用的一些配件如摩托车链条上所用的连接销、滚动轴承中的滚柱、玩具中大量使用的微小电机轴等的制作也 需要用到切断エ序。目前这些开槽动作或切断动作通常用改装的老式车床来实现，而这些设备自动化程度一般都比较低，效率也比较低；更主要的是，车床加工时车刀不转而棒料或管子旋转，如果棒料或管子的长度在4-7米以上，暴露于开槽机之外的高速旋转部分就会因轴向弯曲产生回转离心力，引起振动和噪声并造成能量损耗。另外，开槽是金属棒料精密下料的第一歩也是比较重要的一个环节，这一歩被称之为“反裂纹设计”或“断裂设计”。也就是说，为了获得高质量的下料断面，金属棒料下料时应首先对其进行开槽，目的有两个，第一是使棒料在较低的载荷作用下在V型槽底部产生足够高的应カ集中效应，以便于裂纹的产生，实现低应カ下料；第二环形槽有利于裂纹沿着径向萌生并扩展，从而获得平整的下料断面。目前金属棒料的下料问题广泛存在于冷挤压、金属链条销、滚动轴承滚子、螺栓、销子、轴类件的备料エ序之中，并且在这些下料エ序中，下料数量巨大，例如浙江金华地区的链条之乡每年生产金属链条长度可达上亿米，北京滚针轴承厂每年需要的滚针达上千万个，辽宁金伟汽车电机电器有限公司每年生产的冷挤压件需下棒料达200万件。因此作为精密下料第一歩的开槽エ艺也将日益引起广泛关注。综上所述，本发明提出了ー种新的高效十字对称伺服进刀变频驱动棒料开槽方法，并完成了其机械结构部件的设计开发。
发明内容
本发明的目的在于，提供ー种新型高效十字对称伺服进刀变频驱动棒料开槽机，该开槽机不但开槽效率高，而且结构简单、操作方便。其主要部件包括开槽机构和拉料机构。这种开槽机采用棒料不动而车刀旋转的方式，操作相对安全。开槽时首先利用拉料机构将棒料持续的拉紧，然后由变频器控制的主电机(放在工作台下方)通过皮带轮带动4个对称布置的回转固定梁(每个固定梁上可安装等间距布置的5-80个车刀)、4个固定大圆盘、3个活动小圆盘、4根粗导柱和4根细导柱一起旋转，依据被加工棒料的直径、材质和开槽效率，调节交流变频电动机的转速大小；交流伺服电动机通过CW0125减速器、偏心轮、推力轴承、细导柱以及进刀斜面等控制刀具按设定的规律用计算机控制径向对称进刀速度和进刀量的大小，进刀时每个固定梁上相邻开槽刀具之间相隔固定的距离，退刀由安装于4个粗导柱上的小弹簧和连接于开槽机两端的大圆盘与固定梁之间的退刀弹簧一起实现。エ作中旋转固定梁始終在安装于大圆盘上的固定梁导柱上径向来回运动，该开槽机最高可在一次送进中车削320个V型槽，因此大大提高了开槽效率。针对不同直径的金属棒料，尤其是盘卷类棒料，设计了金属棒料开槽时的拉料机构。开槽时，这个机构一方面通过电机带动减速器拉紧并持续地传送待开槽的一组ー组的棒料；另一方面当一组待切棒料达到设置的位置吋，即由交流伺服电机控制的待加工棒料达到送料位置吋，该机构还能够通过螺栓螺母调节机构压紧棒料，给盘卷类棒料的一端提供约束作用，保证棒料在开槽中始終受到拉力的作用，提高开槽质量。
四
附图I是本发明的新型高效十字对称伺服进刀变频驱动棒料开槽机的机械结构图，附图2是图I结构中A-A剖视图；附图3是图I结构中B-B剖视图。
以下结合相应附图和实例对本发明作进ー步的详细说明。
五具体实施例方式新型高效棒料开槽机的机械结构如图所示。该开槽机主要由拉料机构、固定梁与进刀装置、回转部件与皮带传动和机架等四大部分构成。下面分别就上述四个部分加以详细说明。该开槽机中回转部件与皮带传动装置主要由大皮带轮(2)、最左端大圆盘(3)、粗导柱(4)、中间大圆盘(6)、套筒(7)、销钉(8)、小弹簧(9)、最右端大圆盘(10)、固定梁导柱(27)、交流变频主电机(33)、小皮带轮(34)、传送带(35)和大带轮压板(37)等零部件组成。交流变频电机(33)带动安装于其上的小皮带轮(34)通过传送带(35)带动大皮带轮(2)转动，大皮带轮(2)通过键与最左端大圆盘(3)连接，大皮带轮的左端依靠大带轮压板(37)定位。最左端大圆盘(3)、2个完全ー样的中间大圆盘(6)以及最右端大圆盘(10)在开槽过程中其轴向位置固定不变，这4个大圆盘通过4根粗导柱(4)依靠16个销钉(8)(每个大圆盘上有4个销钉分别与每根粗导柱)连接起来。每个大圆盘上分別有4个固定梁导柱(27)给4个固定梁(26、31、50、51)提供径向导向作用。为了实现开槽时固定梁在径向上灵活的来回移动，在每个固定梁导柱(27)与中间大圆盘(6)接触部位都有螺柱。每根粗导柱(4)上都有套筒(7)和相同规格、相同尺寸的小弹簧(9)与3个完全ー样的中间小圆盘(5)连接，实现开槽后中间小圆盘(5)的快速返回。最左端大圆盘(3)和最右端大圆盘(10)分别通过滚动轴承与开槽机两端的固定部分连接。开槽时交流变频主电机(33)一启动，4个大圆盘、4根粗导柱连同径向对称的4个固定梁将一起周向转动，实现对金属圆棒料进行开槽。开槽效率可以通过交流变频电动机(33)控制回转部件的转速来实现。该开槽机中固定梁与进刀装置主要由中间小圆盘(5)、细导柱端部导向(11)、左边偏心轮(12)、CW0125減速器(13)、右边偏心轮(14)、夹紧导柱(15)、导向柱长弹簧(16)、减速器支架(17)、右端套筒(18)、右边右侧三角架(19)、轴承(20)、进刀连接柱(21)、导向装置(22)、向心推力轴承(23)、右边左侧三角架(24)、上固定梁(26)、细导柱(28)、固定梁推动部分(29)、进刀斜面(30)、下固定梁(31)、车刀及连接部分(32)、退刀弹簧(36)、前固定梁(51)、后固定梁(50)和销钉(52)等构成。固定梁的径向对称分布位置如图中的剖面B-B所示，为了使不在同一断面上的4个车刀放在ー个平面内布置，该剖面采用阶梯剖的形式。交流伺服电动机(图中未画出)带动键连接于电机传动轴上的CW0125减速器(13)转动。该减速器固定在减速器支架(17)上，它有ー个输入轴和两个输出轴。其输入轴连接交流伺服电动机；其右端的输出轴依靠键连接右边偏心轮(14)转动进而使夹紧导柱(15)压紧待开槽的ー组长棒料的右端，棒料的左端依靠拉料机构拉紫。开槽完后，夹紧导柱(15)依靠导向柱长弹簧(16)复位。该减速器左边输出轴的微小转动也带动键连接与该轴上的左端偏心轮(12)转动。这样在偏心轮(12)的作用下，借助于装在进刀连接柱(21)上的轴承(20)使其连同固定有进刀连接柱(21)的导向装置(22) —起向左移动。导向装置(22)和细导柱端部导向(11)通过向心推力轴承(23)连接，这样导向装置(22)向左的推力通过向心推力轴承(23)和细导柱端部导向(11)传递给一端连接于导向装置(22)上的4根细导柱(28)，4根细导柱通过销钉(52)将其和3个中间小圆盘(5)固联。4根细导柱的横向移动带动连接于其上的3个中间小圆盘(5)和连接于中间小圆盘上的固定梁推动部分(29)一起轴向移动。这样固定梁推动部分(29)的移动使进刀斜面(30)压迫4个径向対称的固定梁(26、31、50、51)带动车刀及连接部分(32)向棒料进给，实现开槽。进刀速度和进刀量 的大小由交流伺服电动机控制。为快速准确地将待开槽棒料送进开槽机，专门设计了不同形状的右边右侧三角架(19)和3个完全一样的右边左侧三角架(24)。其中有两个右边左侧三角架安装于开槽机的左端。另外，为了減少摩擦，4根粗导柱(4)与3个中间小圆盘(5)的接触部分也安装有滚柱(53)。该开槽机中拉料机构主要由拉料机构外壳(38)、石棉板(39)、压紧导柱(40)、拉料机构上端盖(41)、下压螺栓及螺母(42)、CW080減速器(43)、大圆螺母(44)、上压料套筒
(45)、滚动轴承(46)、压料轴(47)、压紧套筒(48)和下压料套筒(49)等组成。拉料机构的主要内部结构如图中剖面A-A所示。电机(未画出)带动键连接于其传动轴上的CW080减速器(43)转动，CW080减速器(43)的输出轴带动键连接于该轴上的下压料套筒(49)转动。试验棒料依靠与主动转动的下压料套筒(49)和被动转动的上压料套筒(45)之间的摩擦力而被拉紫。上压料套筒(45)由滚动轴承(46)支撑，滚动轴承(46)的左端依靠止动垫片和大圆螺母(44)定位，而其右端依靠压料轴(47)的台阶部分固定。压料轴(47)与压紧导柱(40)之间过渡配合，其右端通过螺母、垫圈和压紧套筒(48)固定。拉料时，棒料所受的压紧力主要依靠下压螺栓及螺母(42)使压紧导柱(40)向下微小移动进而通过压料轴(47)调节下压料套筒(49)和上压料套筒(45)之间的距离来实现。两者之间的距离越小，棒料所受的压紧カ相对就越大。下压螺栓及螺母(42)固定于拉料机构上端盖(41)上。压紧导柱
(40)的下端由石棉板(39)支撑，起到缓冲作用。该开槽机中机架主要由左边支架和套筒(I)和开槽机总支架(25)等零部件组成。左边支架和套筒(I)依靠ー对滚动轴承支撑最左端大圆盘(3);开槽机总支架(25)支撑着拉料机构、左边支架和套筒(I)、减速器支架(17)以及交流变频主电机(33)底座等。该开槽机的主要技术特点如下棒料不动，回转式多刀径向对称进给。开槽的速度由交流变频电动机来控制，进刀速度、进刀量的大小和开槽位置由交流伺服电动机和蜗轮蜗杆減速器来控制；可加工不同材质、不同直径的金属棒料；拉料机构可实现棒料的持续送进和夹紧。该开槽机主要的技术指标最大的开槽深度为4mm，回转部件的额定转速为400r/min。开槽的棒料直径为010mm 050mm，一次可完成20-320个V型槽车制过程的全自动控制，最小的开槽间距为8. 5mm。
权利要求
1.一种新型高效棒料开槽机，其特征在于，该开槽机主要由拉料机构、固定梁与进刀装置、回转部件与皮带传动和机架等四大部分构成。
2.根据权利要求I所述的新型高效棒料开槽机，其特征在于，采用棒料不动而对称布置呈十字型的车刀旋转的方式在棒料上车制等间距V型槽，在圆周方向十字型对称布置着4个车刀固定梁，4个车刀梁随着回转筒体旋转，每个梁上可固定5 80个等间距的车刀。
3.根据权利要求I或2所述的新型高效棒料开槽机，其特征在于，交流伺服电机通过3个可活动的小圆盘和斜面机构实现车刀固定梁任意规律的径向进退；交流变频电动机通过4个固定大圆盘上的刀架导柱驱动回转固定梁及数十把车刀同时径向对称地对处于中心不动的棒料开槽。
4.根据权利要求I或2所述的新型高效棒料开槽机，其特征在于，拉料机构中螺栓螺母调节机构用于压紧棒料，给盘卷类棒料的一端提供约束作用，实现棒料的持续送进和夹紧。
全文摘要
新型高效十字对称伺服进刀变频驱动棒料开槽机，该新型高效棒料开槽机克服了传统开槽机开槽效率低、开槽位置不精确等缺点。采用对称布置呈十字型的车刀旋转的方式在棒料上车制等间距V型槽，在圆周方向十字型对称布置着4个车刀固定梁，每个固定梁上可安装5～80把等间距的车刀。交流伺服电机通过3个可活动的小圆盘和斜面机构可实现车刀固定梁任意规律的径向进退；交流变频电动机通过4个固定大圆盘上的刀架导柱驱动回转固定梁及数十把车刀同时径向对称地对处于中心不动的棒料开槽，一次可实现20～320个槽的车制工作。该开槽机具有开槽效率高、结构简单、可靠性好、操作安全、开槽精度高等优点。
文档编号B23B5/08GK102632252SQ20121005415
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者张立军, 赵永瑞 申请人:中国石油大学(华东)