模块化多股螺旋弹簧数控加工机床的制作方法

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模块化多股螺旋弹簧数控加工机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于多股螺旋弹簧加工设备技术领域,具体的涉及一种模块化多股螺旋弹簧数控加工机床。
【背景技术】
[0002]多股螺旋弹簧(简称多股螺旋弹簧)是由几股钢丝绕成钢索后再卷制而成的螺旋弹簧,由于多股螺旋弹簧所用钢丝比同等功能的单股螺旋弹簧所用钢丝细,材料强度高,同时多股螺旋弹簧在变形时,各股钢丝间产生的接触压力引起的相互摩擦可以吸收能量,兼有缓冲作用,且多股螺旋弹簧每股钢丝的刚度都比同功能的单股螺旋弹簧小,在动载荷作用下寿命有较大提高。其使用寿命是相同规格传统单股螺旋弹簧的3-5倍。因此,多股螺旋弹簧广泛应用于汽车,航空,机械等行业中的各种高频往返运动设备中,在汽车仪器仪表减振系统和航空发动机等多个领域中都具有重要的应用价值。目前,我国对于多股螺旋弹簧的制造技术尚不成熟,主要表现为废品率高,生产质量和精度均不够好。
[0003]螺旋弹簧的加工分为有芯卷制和无芯卷制两种,现有的多股螺旋弹簧数控加工机床多采用有芯卷制。如专利号为ZL200910104597.3中国专利公开了一种多股簧数控加工机床,该多股簧数控加工机床参照传统机械式卷簧装置,采用了有芯卷制的方式加工多股螺旋弹簧,这是卷簧机发展的初级阶段。这类卷簧机虽然具有结构较为简单、操作方便、维护费用及设备成本都较低的优点;但是,仍存在以下几点不足:
1、该多股螺旋弹簧数控机床的张力采集点距离绕索端较远,即将张力采集点置于出丝端附近,导致实际控制的张力为出丝附近的张力,钢丝在绕制过程中存在弯曲,以及与导向、牵引机构之间存在摩擦,导致该多股簧数控加工机床钢丝张力控制器中的各股钢丝在绕索处的张力并不均匀,且磁粉制动器输入端固定安装,一旦钢丝发生跳线,钢丝的张力会很快降为零;即现有技术中,生产过程中的张力控制方法不完善,不能满足实际的应用要求,严重影响生产合格率和多股螺旋弹簧质量;
2、在多股螺旋弹簧加工过程中,不同的钢索距需要不同的退扭率来消除扭转内应力,以保证多股螺旋弹簧的力学性能;该多股螺旋弹簧数控加工机床采用自然退扭或100%退扭的方式来消除钢丝的扭转内应力,但仍会导致钢丝内存在不稳定的残留扭转内应力;
3、该多股螺旋弹簧数控机床采用的有芯卷簧机构导致加工过程无法真正实现自动化,存在生产效率较低、自动化程度不高和生产劳动量较大的缺陷,所卷制的弹簧几何精度不高,仅适用于小批量生产。

【发明内容】

[0004]有鉴于此,本发明的目的在于提供一种模块化多股螺旋弹簧数控加工机床,能够保证钢索中的各股钢丝的张力相互均匀一致,进而能够有效提高多股螺旋弹簧的生产质量和使用寿命。
[0005]为达到上述目的,本发明提供如下技术方案: 一种模块化多股螺旋弹簧数控加工机床,包括拧索装置、多股螺旋弹簧连续卷簧装置和控制系统,所述拧索装置包括串联设置的至少一台多股螺旋弹簧旋转拧索装置、与距离所述卷簧装置最远的一台所述多股螺旋弹簧旋转拧索装置对应设置的中心被动放线机和与每一台所述多股螺旋弹簧旋转拧索装置一一对应设置的并线模座;所述多股螺旋弹簧连续卷簧装置包括机架,所述机架上设有用于将钢索卷制成多股螺旋弹簧的卷簧装置和用于将经所述拧索装置绕制成型的钢索牵引推送至所述卷簧装置的牵引推送装置;
所述多股螺旋弹簧旋转拧索装置包括支架,所述支架上设有与其旋转配合的主轴和相对于所述主轴轴线环形呈均布设置的张力控制机构;所述张力控制机构包括张力检测机构和摇篮部件;
所述摇篮部件包括摇篮,所述摇篮的前部设有牵引导向机构,摇篮的尾部设有钢丝储线机构,所述摇篮上还设有钢丝张力控制机构,所述摇篮的前端与所述牵引导向机构对应设有钢丝出线孔;所述钢丝储线机构包括设置在所述摇篮上用于安装钢丝线盘的两个线盘座,所述钢丝张力控制机构包括磁粉离合器和与所述磁粉离合器的输入端传动连接的电机,两个所述线盘座上设有同轴并分别与钢丝线盘同步转动的线盘转轴I和线盘转轴II,所述线盘转轴I与所述磁粉离合器的输出端传动连接,所述磁粉离合器和电机均固定安装在所述摇篮上;
所述张力检测机构包括用于钢丝导向的张力检测导向轮、用于安装张力检测导向轮的张力检测导向轮座和传感器座,所述张力检测导向轮座与所述传感器座之间设有用于检测所述张力检测导向轮受到的压力的张力传感器,所述张力传感器与所述磁粉离合器分别与所述控制系统电连接;
所述支架上设有用于驱动所述主轴旋转的主轴驱动机构,所述主轴内设有用于钢丝穿过的过线管,所述中心被动放线机与距离所述卷簧装置最远的一台所述多股螺旋弹簧旋转拧索装置的所述过线管的钢丝进线端对应设置,所述并线模座与每一台所述多股螺旋弹簧旋转拧索装置的所述过线管的钢丝出线端对应设置;所述主轴上延其后端至前端的方向依次套装设有与其同步转动的至少一个退扭转盘、一个制动盘、一个张力装置座和用于校直钢丝的校直机构,所述摇篮旋转配合安装在相邻的两个所述退扭转盘之间或相邻的退扭转盘和制动盘之间,所述传感器座固定安装在所述张力装置座上;
所述多股螺旋弹簧旋转拧索装置还包括用于驱动所述摇篮部件绕所述钢丝出线孔的轴线旋转的退扭机构,所述退扭机构包括旋转配合安装在所述主轴上的退扭主动齿轮,所述摇篮的后端设有旋转配合安装在所述退扭转盘上的后端摇篮转轴,所述后端摇篮转轴与所述退扭主动齿轮传动连接,且所述机架上设有用于驱动所述退扭主动齿轮旋转的退扭驱动机构。
[0006]进一步,所述磁粉离合器的输入端与所述电机的输出轴之间采用齿轮传动机构I传动连接,所述磁粉离合器的输出端与所述线盘转轴I之间采用齿轮传动机构II传动连接,所述齿轮传动机构II包括设置在所述磁粉离合器的输出端的齿轮一、设置在所述线盘转轴I上的齿轮二和旋转配合安装在所述摇篮上的传动轴,所述传动轴上分别设有与所述齿轮一啮合的齿轮三和与所述齿轮二啮合的齿轮四,所述齿轮二和齿轮四均位于所述摇篮的内侧。
本发明的有益效果在于: I)通过设置钢丝张力控制机构,能够利用磁粉离合器和电机控制钢丝的张力,即电机对磁粉离合器输入稳定的反向转矩,且在工作过程中,当钢丝发生跳线致使钢丝松弛时,电机的反向转矩会使钢丝线盘反转,迅速稳定钢丝张力,同时,电机提供的初始转速可以避开磁粉离合器的非线性工作区域,避免爬行现象;通过设置张力检测机构,能够检测钢丝的拉力大小,且张力检测机构靠近线模架设置,即张力检测机构靠近钢丝缠绕点设置,能够有效避免因钢丝导向和牵引等原因造成的张力检测误差;通过设置编码器,能够精确检测每一个多股螺旋弹簧旋转拧索装置摇篮部件及张力检测导向轮的位置,因而能够消除因重力作用而导致的张力传感器测量值的偏差,使得张力传感器的测量值能够真实反应钢丝的拉力大小;如此,便可利用磁粉离合器分别控制每一根钢丝的张力,使得每一根钢丝的张力均匀一致。
[0007]2)通过将两个线盘座分别设置为固定线盘座和活动线盘座,使用时,利用活动线盘座中线盘转轴II的轴向移动,可方便地实现钢丝线盘的安装和拆卸,即能够方便更换钢丝线盘。
[0008]3)在拧索过程中,钢丝的扭转角与其拧索时的螺旋角有关,通过设置退扭机构,能够对不同螺旋角下的钢丝进行相应程度的退扭,实现完全退扭或必要的过退扭和欠退扭,以保证多股螺旋弹簧的优良的力学性能。
[0009]4)通过设置绕簧轴和在绕簧轴的周围设置绕簧滚轮,使用时,利用绕簧滚轮径向位置调节机构和绕簧滚轮轴向位置调节机构分别调节绕簧滚轮的径向位置和轴向位置,使其能够在卷制多股螺旋弹簧时限位钢索,使钢索在绕簧轴的作用下按照绕簧滚轮限定的螺旋路径成型;通过更换不同直径的绕簧轴以加工对应内径的多股螺旋弹簧,绕簧滚轮的径向位置根据绕簧轴的直径以及钢索直径进行相应的调节,且通过绕簧滚轮轴向位置调节机构调节绕簧滚轮的轴向位置,能够加工不同螺距的多股螺旋弹簧,能够满足多股螺旋弹簧的连续卷簧要求,并具有生产效率高、加工精度高和自动化程度高的优点。
[0010]5)通过设置牵引装置和推送装置,能够将钢索牵引并推送至卷簧装置处,使用时,由于牵引装置与位于牵引装置前方的拧索装置配合,需要连续牵引钢索,而推送装置需要根据多股螺旋弹簧的生产要求间歇推送钢索,如此,则会在牵引装置和推送装置之间形成冗余的钢索;通过在牵引装置和推送装置之间设置缓冲装置,利用缓冲装置可缓冲冗余的钢索,使得拧索装置和牵引装置可以稳定连续生产,能够有效提高多股螺旋弹簧生产线的自动化程度。
[0011]6)通过在牵引装置和推送装置上均设置多个压轮机构,能够减少单个压轮机构的压紧力,从而能够减小钢索的受压变形,提高多股螺旋弹簧的加工几何精度;通过在牵引装置和推送装置上均设置压轮间距调节机构,可以调节压轮的压紧力,可以使得各个压轮机构中的两个压轮之间的
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