薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构和旋锻加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于薄壁超长变径金属棒材及管材加工技术领域，具体涉及一种薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构和旋锻加工装置。
【背景技术】
[0002]目前金属变径管材的传统加工方法:有滚乳法、旋压法、冲压法及膨胀法等，通常此类产品工件长径比L/Φ彡20，对于中高强度(抗拉强度彡SOOMPa)、弹性大(杨氏模量(llOGPa)的金属超长薄壁管材的变径加工，模具成本高，设备吨位大，且工作过程复杂，产品质量一致性差，加工效率低等不足。
[0003]旋锻工艺是一种应用广泛的经济加工工艺，旋锻作为金属塑性加工的一个重要分支，具有表面精度高、节省材料、成本低廉等优点，是一种经济、快速成型棒材类、管材类方法。旋锻工艺的核心机构为旋锻机构，目前，旋锻机构采用的变径机构结构复杂，且在旋锻过程中容易出现问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构。该旋锻机构的结构简单，变径操作简便，能够有效的实现变径金属棒材及管材的旋锻加工，通过镟锻可显著提高材料的机械性能。
[0005]为实现上述目的，本发明薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构采用的技术方案是:一种薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构，其特征在于:包括机架、安装在所述机架内的滚柱保持架、安装在所述机架上的主轴和用于带动所述主轴转动的主轴动力装置，所述主轴内设置有能够随其转动且能沿主轴轴向滑动的芯轴，所述主轴伸入机架的一端面上开设有空腔，所述芯轴上位于所述空腔内的一端设置有连接盘，所述连接盘上安装有多个沿其圆周方向布设的楔形板，所述主轴伸入机架的一端安装有盖板，所述滚柱保持架与盖板之间设置有定位盘，所述滚柱保持架上安装有多个沿其圆周方向均匀布设的滚柱，所述滚柱保持架的内部设置有多个相互配合以组成模具的模具单元，所述滚柱保持架内位于所述模具单元的外侧设置有多个与所述滚柱相配合以敲打模具单元的锤头，所述定位盘上设置有多个用于定位锤头的镶块，多个所述锤头一一对应位于相邻两个镶块之间，多个所述锤头、多个所述模具单元和多个所述楔形板一一对应，所述楔形板穿过所述盖板和定位盘并伸入到与其相对应的锤头和模具单元之间，所述模具单元的外侧面为与所述楔形板呈楔面配合的锥面，所述机架上设置有用于带动芯轴沿主轴轴向滑动从而调整模具单元变径的模具调整驱动机构。
[0006]上述的薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构，其特征在于:所述模具调整驱动机构包括固定杆、摇臂和摇臂驱动电机，所述固定杆水平安装在所述机架的上部，所述摇臂的上端与所述固定杆相铰接，所述摇臂驱动电机设置在机架的下部，所述摇臂驱动电机的输出轴上安装有摇臂驱动丝杆，所述摇臂的下端铰接有两个连接板，两个所述连接板之间铰接有连接柱，所述连接柱上设置有与摇臂驱动丝杆相配合的螺纹孔，所述摇臂的中部设置有用于带动芯轴沿所述主轴轴向滑动的联动装置，所述联动装置套在芯轴上且与芯轴转动配合。
[0007]上述的薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构，其特征在于:所述联动装置包括固定在所述摇臂上的箱体和位于所述箱体内的轴承支座板，所述轴承支座板上设置有套在所述芯轴上的轴承，所述轴承支座板在芯轴的径向与箱体的内壁呈滑动配合。
[0008]上述的薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构，其特征在于:所述锤头和与其相对应的模具单元通过C形弹簧相连接。
[0009]上述的薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构，其特征在于:所述锤头包括呈方形的锤头本体和用于与滚柱相配合的圆弧部，所述圆弧部连接在所述锤头本体上，所述圆弧部的两侧边均伸出所述锤头本体，所述锤头本体与圆弧部一侧边的结合部位以及所述锤头本体与圆弧部另一侧边的结合部位均形成用于安装镶块的缺口，相邻两个所述镶块相互配合以引导锤头沿芯轴的径向移动，所述镶块与定位盘通过键连接。
[0010]上述的薄壁超长变径金属棒材及管材的旋锻机构，其特征在于:所述主轴动力装置包括设置在机架上的主轴驱动电机和设置在所述主轴上的从动轮，所述主轴驱动电机的输出轴上安装有主动轮，所述主动轮和从动轮通过传动带相连接。
[0011]为了有效的旋锻加工薄壁超长变径金属棒材，本发明还提供一种薄壁超长变径金属棒材的旋锻加工装置。本发明薄壁超长变径金属棒材的旋锻加工装置采用的技术方案是:一种薄壁超长变径金属棒材的旋锻加工装置，其特征在于:包括上述的旋锻机构、用于将棒材工件输送至所述旋锻机构的棒材工件送料机构，以及用于承载所述旋锻机构和所述棒材工件送料机构的基座，所述棒材工件送料机构包括支撑座、设置在所述支撑座上的支撑导轨、设置在所述支撑导轨上的滑座体和设置在所述滑座体上的支座架，所述支座架上安装有用于夹持棒材工件的棒材工件机械手，所述支撑座上设置有用于带动滑座体沿所述支撑导轨滑动的滑座体驱动机构。
[0012]上述的薄壁超长变径金属棒材的旋锻加工装置，其特征在于:所述滑座体驱动机构包括滑座体驱动电机和滑座体驱动丝杆，所述滑座体驱动丝杆与所述滑座体驱动电机的输出轴相连接，所述滑座体底部设置有连接体，所述连接体上设置有与所述滑座体驱动丝杆螺纹配合的螺纹孔。
[0013]为了有效的旋锻加工薄壁超长变径金属管材，本发明还提供一种薄壁超长变径金属管材的旋锻加工装置。本发明薄壁超长变径金属管材的旋锻加工装置采用的技术方案是:一种薄壁超长变径金属管材的旋锻加工装置，其特征在于:包括上述的旋锻机构、用于将管材工件输送至所述旋锻机构的管材工件送料机构，以及用于承载所述旋锻机构和所述管材工件送料机构的底座，所述管材工件送料机构包括支撑基体、设置在所述支撑基体上的条形导轨、设置在所述条形导轨上的滑块和设置在所述滑块上的架体，所述架体上安装有用于夹持管材工件的管材工件机械手，所述支撑基体上设置有用于带动滑块沿所述条形导轨滑动的滑块驱动机构，所述架体内设置有直线导轨和用于与所述直线导轨相配合的滑车，所述架体远离管材工件机械手的一端设置有用于带动滑车沿所述直线导轨移动的滑车驱动机构，所述滑车与管材工件机械手之间设置有用于连接模型芯杆的芯杆连接杆，所述芯杆连接杆的一端与滑车相连接，所述芯杆连接杆的另一端伸出所述架体，所述模型芯杆的一端与所述芯杆连接杆相连接，所述管材工件机械手上设置有供所述模型芯杆另一端穿出的顶料套。
[0014]上述的薄壁超长变径金属管材的旋锻加工装置，其特征在于:所述滑块驱动机构包括滑块驱动电机和滑块驱动丝杆，所述滑块驱动丝杆与所述滑块驱动电机的输出轴相连接，所述滑块底部设置有连接块，所述连接块上设置有与所述滑块驱动丝杆螺纹配合的螺纹孔；所述滑车驱动机构包括滑车驱动电机和滑车驱动丝杆，所述滑车驱动丝杆的一端与所述滑车驱动电机的输出轴相连接，所述滑车驱动丝杆的另一端伸入所述架体(28)并与固定在滑车上的传动螺母螺纹配合。
[0015]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0016]1、本发明旋锻机构的结构简单，设计新颖合理。
[0017]2、本发明旋锻机构利用锤头与滚柱的配合以敲打模具单元，进而利用模具单元对棒材工件或管材工件进行旋锻，并且在对棒材工件或管材工件进行旋锻的同时，利用模具调整驱动机构带动芯轴沿主轴轴向滑动，从而带动楔形板沿模具单元的锥面滑动，利用楔形板与所述模具单元的锥面的楔面配合，从而调整多个模具单元形成的工件通道的尺寸，从而实现变径功能。
[0018]3、本发明旋锻机构通过设置在所述机架外侧的模具调整驱动机构，能够有效的实现对芯轴沿主轴轴向的驱动，其通过采用摇臂驱动电机做为动力源，进而能够在控制摇臂驱动电机转速的情况下，并通过摇臂驱动丝杆与连接柱上的螺纹孔传动配合方式，能够确保旋锻加工成的变径金属管或变径金属棒是连续变径，确保了加工成的产品质量。
[0019]4、本发明旋锻机构的联动装置在使用时，其轴承的内圈与芯轴固定连接，轴承的外圈与轴承支座板连接，当摇臂带动箱体移动时，此时轴承支座板可以沿箱体的内壁的滑动，从而使该联动装置能够有效的带动芯轴移动而不至于卡死。
[0020]5、本发明薄壁超长变径金属棒材的旋锻加工装置能够有效、快速的实现金属棒材加工时棒材工件的进给和旋锻，可快速实现棒材台阶轴、来复线等的快速精密加工。
[0021]6、本发明薄壁超长变径金属管材的旋锻加工装置