热旋压机工件夹紧结构的制作方法
【专利摘要】热旋压机的工件夹紧结构，该热旋压机具有主轴及其前后支承轴承、装在主轴输出端的卡盘、固定在机床床身上的夹紧油缸、介于夹紧油缸和卡盘之间的管状拉杆，该管状拉杆套在主轴内，并与主轴轴向滑动配合，卡盘具有T形滑块和卡爪，拉杆的尾端联接夹紧油缸，首端联接T形滑块，拉杆与夹紧油缸的联接结构是：在拉杆的尾部套有推环，该推环的前后分别有圆螺母、螺纹套将推环固定在拉杆上，夹紧油缸的活塞与推环固定连接，在拉杆与夹紧油缸的联接部位还设有夹紧状态锁定装置，该锁定装置包括锁定驱动电机和齿轮传动副，所述齿轮传动副的主动轮是小齿轮，装在电机输出轴上，从动轮是齿轮螺母，其外圈为齿轮，内圈为螺纹，齿轮螺母通过螺纹连接在拉杆上。
【专利说明】热旋压机工件夹紧结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及热旋压机，尤其涉及该热旋压机的工件夹紧结构，属于机械设备领域。【背景技术】
[0002]钢瓶例如氧气瓶、氮气瓶等是高压容器，须是整体结构，其加工工艺是，采用厚壁钢管，将其端口部位加热，在熔融状态下，通过旋压拟合，形成整体空腹结构，
[0003]热旋压机是专门用于加工钢瓶的机床设备。在加工成型钢瓶时，需要对钢瓶坯(钢管)夹紧，以使钢瓶坯随主轴旋转的同时沿轴向作给进运动。图1为现有旋压机夹紧结构，夹紧原理为斜楔夹紧原理，使用的夹紧驱动装置为双夹紧油缸I后夹紧方式，两个夹紧油缸I布置在设备的后端，与夹紧轴承座3相连接。钢管胚从卡盘7及夹紧轴承座3中穿过，需要夹紧时两个夹紧油缸I向后收缩移动，带动夹紧轴承座3移动，通过夹紧轴承座3中的双列圆锥滚柱轴承2带动拉杆4向后移动，从而带动设备前端的卡盘7中的T型滑块移动，夹爪收缩产生径向夹紧力，夹紧钢管胚。然后主轴电机通过皮带轮5传动，带动整个卡盘7及钢管胚旋转。旋压结束后夹紧油缸I向前推出，使夹爪松开，取出钢瓶。
[0004]由于整个旋压过程中两个夹紧油缸必须始终保持向后收缩状态，受力链条是开式的外力，不是闭合的内力，工件在夹紧后，主轴6旋转时，轴承不仅要承受径向力，还要承受轴向拉力，由此带来三个不利后果:
[0005]1、能耗高，因为轴承受力大,主轴电机功率必须增大,才能带动整个主轴及钢管胚旋转。
[0006]2、转速低，因为轴承受力大，且要承受轴向力，所以必须采用柱轴承，而柱轴承的允许转速比球轴承低，使得主轴转速受到限制。
[0007]3、主轴轴承寿命低。
[0008]目前，为了节约钢瓶材料，向薄壁的缠绕瓶方向发展，生产薄壁瓶的旋压工艺需要更高的转速，主轴转速要求达到每分钟350转，目前该结构受夹紧方式限制，主轴转速最大可以达到每分钟220转。因此，采用此种夹紧结构，无法满足薄壁瓶制造工艺的需要。
【发明内容】
[0009]本发明目的在于:针对上述现有技术存在的弊端，提供一种热旋压机夹紧结构，夹紧力变为主轴和拉杆之间的内力，主轴轴承不再受轴向力。
[0010]本发明采用的技术方案是这样的:
[0011]热旋压机的工件夹紧结构，该热旋压机具有主轴及其前后支承轴承、装在主轴输出端的卡盘、固定在机床床身上的夹紧油缸、介于夹紧油缸和卡盘之间的管状拉杆，该管状拉杆套在主轴内，并与主轴轴向滑动配合，所述卡盘具有T形滑块和卡爪，所述拉杆的尾端联接夹紧油缸，首端联接T形滑块，夹紧油缸的活塞伸缩，经拉杆传动，带动T形滑块滑动，使卡爪径向收缩或张开，实现对工件的夹紧或释放，其特征在于，所述拉杆与夹紧油缸的联接结构是:在拉杆的尾部套有推环，该推环的前后分别有圆螺母、螺纹套将推环固定在拉杆上，所述夹紧油缸的活塞与推环固定连接，活塞伸缩，通过推环带动拉杆向前或向后移动；在拉杆与夹紧油缸的联接部位还设有夹紧状态锁定装置，该锁定装置包括锁定驱动电机和齿轮传动副，所述齿轮传动副的主动轮是小齿轮，装在电机输出轴上，从动轮是齿轮螺母，其外圈为齿轮，内圈为螺纹，齿轮螺母通过螺纹连接在拉杆上；当工件被夹紧后，锁定驱动电机启动，经小齿轮减速传动，使齿轮螺母向主轴的尾端面挤进，使拉杆和主轴背紧，将工件夹紧状态保持，再退出夹紧油缸，然后才启动主轴电机，进行旋压加工，这样，在尚未旋压工件的状态下，夹紧工件所用的夹紧力为主轴和拉杆之间的内力，主轴轴承不受轴向拉力。
[0012]进一步的，所述夹紧状态锁定装置配有齿轮离合器，该齿轮离合器由锁定电机滑座和离合油缸组成，当工件夹紧状态被保持后，离合油缸启动，驱动锁定电机滑座滑动，小齿轮与齿轮螺母退出啮合，当再次装夹工件时，离合油缸反向启动，齿轮传动副恢复啮合。
[0013]再进一步的，所述夹紧状态锁定装置还配有自控器，该自控器根据锁定所需力矩对应的电流值设定预设值，控制锁定驱动电机自动停机。
[0014]所述主轴轴承的后轴承优选四点角接触球轴承。
[0015]上述技术方案的有益效果是:
[0016]由于夹紧工件所用的夹紧力为主轴和拉杆之间的内力，主轴轴承不受轴向力，SP可采用四点角接触球轴承，主轴转速可以达到350转/每分钟。而电机功率只有200千瓦，从实际使用情况来看，完全能够满足用户的要求，轴承受力降低，延长了轴承寿命2倍以上。使用此夹紧装置的设备不但能旋压厚壁钢管，也能够旋压薄壁钢管，拓展了设备的工艺范围。
[0017]用推环替换原夹紧轴承及轴承座，简化了机床结构，降低了制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是现有热旋压机夹紧结构图。
[0019]图2是本热旋压机夹紧结构图。
[0020]图3是本结构中的齿轮离合器结构图。
[0021]图中标记:1为夹紧油缸,2为双列圆锥滚柱轴承,3为夹紧轴承座,4为拉杆,5为皮带轮，6为主轴，7为卡盘，8为螺纹套，9为推环，10为圆螺母，11为齿轮螺母，12为四点角接触球轴承，13为圆柱滚子轴承，14为锁定电机,15为小齿轮，16为离合油缸。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0023]如图2、图3所示:本热旋压机的工件夹紧结构，该热旋压机具有主轴6及其支承轴承12 (四点角接触球轴承)、13 (圆柱滚子轴承),装在主轴输出端的卡盘7,固定在机床床身上的夹紧油缸1，介于夹紧油缸I和卡盘7之间的管状拉杆4，该管状拉杆套在主轴6内，并与主轴6轴向滑动配合，所述卡盘7具有T形滑块和卡爪，所述拉杆4的尾端联接夹紧油缸1，首端联接T形滑块，夹紧油缸I的活塞伸缩，经拉杆4传动，带动T形滑块滑动，使卡爪径向收缩或张开，实现对工件的夹紧或释放，本结构的特点是:
[0024]拉杆4与夹紧油缸的联接结构，在拉杆的尾部套有推环9，该推环9的前后分别有圆螺母10、螺纹套8将推环固定在拉杆4上，所述夹紧油缸I的活塞与推环9固定连接，活塞伸缩，通过推环9带动拉杆4向前或向后移动；在拉杆4与夹紧油缸I的联接部位还设有夹紧状态锁定装置，该锁定装置包括锁定驱动电机14和齿轮传动副，所述齿轮传动副的主动轮是小齿轮15，装在锁定电机输出轴上，从动轮是齿轮螺母11，其外圈为齿轮，内圈为螺纹，齿轮螺母11通过螺纹连接在拉杆4上；当工件被夹紧后，锁定驱动电机启动，经小齿轮15减速传动，使齿轮螺母11向主轴6的尾端面挤进，将拉杆4和主轴6背紧，使工件保持在夹紧状态，此时工件、主轴6、拉杆4已经连为一体，形成一个受力闭环，再退出夹紧油缸I，然后才启动主轴电机，经皮带轮5带动主轴6旋转，进行旋压加工，此时，夹紧工件所用的夹紧力为主轴和拉杆之间的内力，主轴轴承不受轴向拉力。
[0025]进一步的，所述夹紧状态锁定装置配有齿轮离合器，该齿轮离合器由锁定电机滑座和离合油缸16组成，当工件夹紧状态被保持后，离合油缸16启动，驱动锁定电机滑座滑动，小齿轮15与齿轮螺母11退出啮合，当再次装夹工件时，离合油缸16反向启动，齿轮传动副恢見Bw合。
[0026]再进一步的，所述夹紧状态锁定装置还配有自控器，该自控器根据锁定所需力矩对应的电流值设定预设值，控制锁定驱动电机自动停机。
[0027]所述主轴轴承的后轴承优选四点角接触球轴承12，转速从原来的220转/每分钟，提高到350转/每分钟，电机功率从原来的250千瓦降低到200千瓦，轴承受力降低，延长了轴承寿命2倍以上，同时降低了能耗。
[0028]本结构的工作过程:
[0029]将钢管坯从卡盘7穿进主轴6，启动夹紧油缸1，其活塞向后收缩，收缩行程约100mm，通过推环9、拉杆4传动，使卡盘7中的T形滑块滑动，带动卡爪径向收缩，将钢管坯卡紧，两个平行的夹紧油缸I总共可以产生最大75吨的拉紧力，可满足最大规格的钢瓶夹紧。再启动锁定电机14，小齿轮15带动齿轮螺母11旋转，向前移动靠近主轴6的尾端面，与主轴6背紧，齿轮螺母11的最大预紧力约为5000N，设计预紧力算式如下:
[0030]①计算需要的拧紧力矩T (N.m)
[0031]
【权利要求】
1.热旋压机的工件夹紧结构，该热旋压机具有主轴及其前后支承轴承、装在主轴输出端的卡盘、固定在机床床身上的夹紧油缸、介于夹紧油缸和卡盘之间的管状拉杆，该管状拉杆套在主轴内，并与主轴轴向滑动配合，所述卡盘具有T形滑块和卡爪，所述拉杆的尾端联接夹紧油缸，首端联接T形滑块，夹紧油缸的活塞伸缩，经拉杆传动，带动T形滑块滑动，使卡爪径向收缩或张开，实现对工件的夹紧或释放，其特征在于，所述拉杆与夹紧油缸的联接结构是:在拉杆的尾部套有推环，该推环的前后分别有圆螺母、螺纹套将推环固定在拉杆上，所述夹紧油缸的活塞与推环固定连接，活塞伸缩，通过推环带动拉杆向前或向后移动；在拉杆与夹紧油缸的联接部位还设有夹紧状态锁定装置，该锁定装置包括锁定驱动电机和齿轮传动副，所述齿轮传动副的主动轮是小齿轮，装在电机输出轴上，从动轮是齿轮螺母，其外圈为齿轮，内圈为螺纹，齿轮螺母通过螺纹连接在拉杆上；当工件被夹紧后，锁定驱动电机启动，经小齿轮减速传动，使齿轮螺母向主轴的尾端面挤进，使拉杆和主轴背紧，将工件夹紧状态保持，再退出夹紧油缸，然后才启动主轴电机进行旋压加工，这样，夹紧工件所用的夹紧力为主轴和拉杆之间的内力，主轴轴承不受轴向拉力。
2.如权利要求1所述的热旋压机的工件夹紧结构，其特征在于，所述夹紧状态锁定装置配有齿轮离合器，该齿轮离合器由锁定电机滑座和离合油缸组成，当工件夹紧状态被保持后，离合油缸启动，驱动锁定电机滑座滑动，小齿轮与齿轮螺母退出啮合，当再次装夹工件时，离合油缸反向启动，齿轮传动副恢复啮合。
3.如权利要求1所述的热旋压机的工件夹紧结构，其特征在于，所述夹紧状态锁定装置还配有自控器，该自控器根据锁定所需力矩对应的电流值设定预设值，控制锁定驱动电机自动停机。
4.如权利要求1所述的热旋压机的工件夹紧结构，其特征在于，所述主轴轴承的后轴承为四点角接触球轴承。
【文档编号】B21D22/14GK103878262SQ201410129004
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】黄仲平 申请人:四川豪特设备有限公司