一种多轴伺服控制高精度ERW焊管成形机构的制作方法

本发明涉及制管生产技术领域，具体的是涉及了一种多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构及其加工工艺。

背景技术：

高频制管机是对汽车散热器扁管进行量产的大型设备，它由板料展开机、高频控制器、成型辊轮、整形辊轮、切刀等重要部件组成。

但是，现有的制管机也存在着不少的问题，现有技术中的制管机辊轮位置在焊接电源启动前手工调节的，人为判断误差导致无法保证焊接质量也同时降低了工作效率，安全生产无法保障。同时也会造成焊管与辊轮之间的摩擦，导致辊轮的轴承损耗程度较大，辊轮的摩擦磨损对轧制工艺极为不利，严重影响管件的塑性成形精度与模具寿命。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构，包括了基座，所述基座固定在水平的工作台面上，在所述基座的顶部固定着方形的机架，所述机架具有前面板和后面板，在所述机架的前面板和后面板上均开设有通孔，所述的两个通孔前后正对并形成了能容纳管件穿过的通道，在所述机架的前面板上设置有竖直导轨，在所述竖直导轨上滑动连接着辊轮架，在所述机架的顶部固定有安装板，在所述安装板上固定着伺服电机，所述伺服电机上连接着传动丝杠，所述辊轮架套设在所述传动丝杠上并且由所述伺服电机提供驱动力驱动所述辊轮架沿所述竖直导轨上下滑动，在所述辊轮架的底部固定着一个纵向辊轮；

在所述机架的前部设置有辊轮安装座，在所述辊轮安装座的两侧分别固定着一台挤压电机，在所述挤压电机上连接着滚珠丝杠，所述滚珠丝杠延伸在所述辊轮安装座的内部，在所述辊轮安装座内部铺设有水平导轨，在所述水平导轨上滑动连接着两个滑块，所述的两个滑块分别套设在所述两台挤压电机的滚珠丝杠上，并且均能由所述挤压电机驱动其在水平导轨上滑动，在所述滑块顶部固定着水平辊轮，由所述的两台挤压电机控制两个水平辊轮沿水平导轨滑动来对它们之间的距离进行微调；

两个水平辊轮与所述纵向辊轮呈三角状排列，在两个水平辊轮与纵向辊轮之间形成有圆形的间隙，管坯可以由该间隙中伸入并被水平辊轮和纵向辊轮挤压成形。

作为本发明的改进，还包括了焊接机构，所述焊接机构位于所述辊轮安装座的前部，所述焊接机构具有焊枪，所述焊枪能靠近所述圆形间隙并对准管坯。

作为本发明的进一步改进，还包括了表面处理机构，所述表面处理机构位于所述焊接机构的前部，用于对焊接后的管坯进行表面处理。

作为本发明的具体技术方案，在所述机架的侧部装有定位定量注水冷却装置，所述定位定量注水冷却装置包括了蓄水容器和喷水管，所述蓄水容器固定在所述机架的侧壁上，所述蓄水容器的底部通过水管与外部水源相连，所述喷水管连接在所述蓄水容器上并且所述喷水管的头部朝向所述管坯设置。

作为本发明的优选，所述蓄水容器与所述机架的侧壁贴合。

一种多轴伺服控制高精度erw焊管成形工艺，包括了如下步骤：

1）、搭建流水工作台，在所述流水工作台上依次摆放着多个所述的多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构；

2）、调整各个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构中圆形间隙的大小，这些圆形间隙的尺寸由左至右逐渐缩小，直至缩小到最终产品的尺寸；

3）、将管坯插入最左端的多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构进行卷管，随后通过机械手夹紧管坯的端部，再将其拉动至下一个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构进行再次卷管，以此循环直至最后一个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构；

4）、在最右侧的多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构完成卷管操作后，启动焊接机构对管坯进行焊接；

5）、由机械手将焊接后的管坯拉动至表面处理机构中对管坯表面进行刮焊道处理。

作为本发明的改进，在步骤2）中，对于圆形间隙的调整包括了如下步骤，

一、由机械手将管坯拉动至挤压工位；

二、启动两台挤压电机，由两台挤压电机提供驱动力驱动两个滑块沿所述水平导轨相互靠拢，使得两个水平辊轮将管坯进行初步挤压；

三、由伺服电机驱动纵向辊轮下移，并由所述纵向辊轮与所述的两个水平辊轮将管坯夹紧在圆形间隙内；

四、同时驱动两个水平辊轮相互靠拢、纵向辊轮继续下压，完成对管坯的挤压过程；

五、驱动两个水平辊轮分离，纵向辊轮向上复位，解除对管坯的夹紧，并由机械手将挤压后的管坯继续向前拉动至下一个挤压工位。

作为本发明的进一步改进，在步骤4）中，在对管坯进行焊接的同时，位于机架侧部的定位定量注水冷却装置对机架和管坯进行冷却。

作为本发明的优选，所述机械手设置在流水工作台的侧部，且所述机械手能在各个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构之间摆动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：一方面，通过伺服电机来设定各个辊轮之间的距离位置，精确的控制焊管的挤压量并保证管径精度。并能通过数控系统界面控制焊接精度和辊轮对管材的挤压力矩，也可以在制管调试过程中直接进行微调并存储参数，由此极大提高了制管的精度和整个工序的工作效率；另一方面，由于erw焊管线焊接速度快，人工调紧辊轮时间长导致生产效率低下并增加不良成本，本成形装置可以在系统中预设辊轮位置进行快速定位，当启动焊接电源同时自动收紧辊轮，启动焊接，这样保证焊接质量与生产安全，降低不良，提高生产效率。通过数控系统对每种焊管的工艺参数进行存储，利于下次生产时直接调用即可焊管生产。此外在焊接后还能由辊轮刮焊道，提高了焊管焊接质量和管径公差精度。

附图说明

图1为本发明实施例中多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构的侧视图；

图2为图1的立体结构示意图；

图3为流水工作台的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。

如附图所示，本实施例为一种多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构，erw是electricresistancewelding的缩写，中文意思是电阻焊。钢管行业里常说的erwpipe就是指电阻焊管。该机构包括了基座1，基座由不锈钢制成，具有较大的重量和硬度，使得辊轮在移动及压管过程中不会造成基座的晃动，影响成形精度。

该基座固定在水平的工作台面上，在该工作台面上从左往右依次设置了多个基座（多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构），通过这种设置对管坯12进行逐级缩径压制，最终得到所需尺寸的产品。这种逐渐递减的压管方式相对于一次到位的压制方式，一方面降低了加工难度，另一方面通过逐渐缩小管径的方式，使得最后的尺寸与标准产品的尺寸误差很小，即提高了管坯成形的精度。

在基座的顶部固定着方形的机架2，该机架具有前面板21、后面板22和两块侧壁，两块侧壁位于前面板和后面板之间，前面板与后面板是相互正对的，在前面板和后面板上均开设有通孔，前面板上的通孔和后面板上的通孔也是相互正对的，并且这两个通孔形成了能容纳管件穿过的通道，在机架的前面板上设置有竖直导轨3，在竖直导轨上滑动连接着辊轮架4，在机架的顶部固定有安装板23，在安装板上固定着伺服电机5，伺服电机上连接着传动丝杠51，由该伺服电机提供驱动力驱动传动丝杠转动，在传动丝杠上套设有丝杠螺母，当传动丝杠正转或反转时，也能带动丝杠螺母在传动丝杠上滑动（具体原理可以参考《机械设计手册》中对于滚珠丝杠与滚珠丝母的介绍）。因为辊轮架是套设在丝杠螺母上的，当丝杠螺母在传动丝杠上滑动时，也就能带动辊轮架沿竖直导轨上升或下降，在辊轮架的底部固定着一个纵向辊轮41，该纵向辊轮用于压制管坯的顶面。

在机架的前部设置有辊轮安装座6，在辊轮安装座的两侧分别固定着一台挤压电机61，在挤压电机上连接着滚珠丝杠，滚珠丝杠延伸在辊轮安装座的内部，在辊轮安装座内部铺设有水平导轨，在水平导轨上滑动连接着两个滑块7，两个滑块分别套设在两台挤压电机的滚珠丝杠上，并且均能由挤压电机驱动其在水平导轨上滑动，在滑块顶部固定着水平辊轮71，由两台挤压电机分别控制两个水平辊轮沿水平导轨滑动来对它们之间的距离进行微调；两个水平辊轮与前文所述的纵向辊轮呈三角状排列，在两个水平辊轮与纵向辊轮之间形成有圆形的间隙，管坯可以由该间隙中伸入并被水平辊轮和纵向辊轮挤压成形。

在最右侧的多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构旁设置有焊接机构8，焊接机构位于辊轮安装座的前部，该焊接机构具有焊枪，焊枪的头部能靠近圆形间隙并对准管坯进行焊接。在本实施例中所采用的焊接机构实质上就是普通的电阻焊枪（氩弧焊枪），故在附图中未对焊接机构的具体机构进行详细阐述。该焊接机构能将管坯焊接成圆管形，具体地说，在前述的焊管成形机构中，三个辊轮只是对管坯进行卷制，管坯的初始状态是板材形状，在经过多次卷管呈圆管形后，原来板材的两侧实质上还是没有固定在一起的，这时候就需要通过焊接工序将其焊接成一体。焊接工序与现有技术中的焊接是相同的，都需要选取一道焊缝，然后在焊缝中预先填焊料，再通过焊枪提高焊缝位置的温度，使得焊缝位置的管坯软化直至融合在一起，然后通过对其进行冷却使得管坯被缝制在一起，由于焊缝中的焊料在焊接过程中会受热膨胀，导致部分焊料会溢出焊缝，当管坯冷却后，这些溢出的焊料就会在管坯表面结块，影响表面整体的平整度，需要将其刮除。

现有技术中对于管坯表面的处理都是在专门的表面处理设备上进行的，通过人工或机械的方式铲掉这些结块的焊料，但这种方式容易将管坯的表面划伤。故在本实施例中，是在焊接后趁管坯还没冷却的时候立即对其进行刮焊道的表面处理工序。具体的，表面处理机构9位于焊接机构的前部，用于对焊接后的管坯进行表面处理。

此外，在机架的侧壁上装有定位定量注水冷却装置10，定位定量注水冷却装置包括了蓄水容器101和喷水管102，蓄水容器固定在机架的侧壁上，蓄水容器的底部通过水管与外部水源相连，喷水管连接在蓄水容器上并且喷水管的头部朝向管坯设置。当启动定位定量注水冷却装置后，可以由该喷水管喷出冷却水对管坯表面进行快速降温处理（但降温的幅度不会很快，管坯的表面温度仍然处于较高的程度，表面处理机构还是能很轻易地对焊料进行刮除）。

采用上述多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构进行加工的具体工艺，包括了如下步骤：

1）、搭建流水工作台，在流水工作台上依次摆放着多个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构,这些多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构相互之间等间距设置，并且处于同一轴线上；

2）、调整各个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构中圆形间隙的大小，这些圆形间隙的尺寸由左至右逐渐缩小，直至缩小到最终产品的尺寸，确切地说，这里的调整只是初步调整，是将圆形间隙的尺寸调整到接近想要加工的量，但是留有一定的余量，使得管坯能伸入该圆形间隙中，等管坯伸入后，再次启动水平辊轮和纵向辊轮进行挤压卷管；

3）、将管坯插入最左端的多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构进行卷管，随后通过机械手夹紧管坯的端部，再将其拉动至下一个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构进行再次卷管，以此循环直至最后一个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构，在这里，机械手11是设置在流水工作台的侧部，且机械手能在各个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构之间摆动，当然也可以用人工的方式或者其他装夹机构来代替机械手实现工件的转移，但就灵活度和自动化而言，机械手是最方便快捷的，故在本实施例中采用了abb公司生产的机械手来实现管坯在各个多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构之间的转移；

4）、在最右侧的多轴伺服控制高精度erw焊管成形机构完成卷管操作后，启动焊接机构对管坯进行焊接；

5）、由机械手将焊接后的管坯拉动至表面处理机构中对管坯表面进行刮焊道处理。

其中，在步骤2）中，对于圆形间隙的调整包括了如下步骤，

一、由机械手将管坯拉动至挤压工位；

二、启动两台挤压电机，由两台挤压电机提供驱动力驱动两个滑块沿所述水平导轨相互靠拢，使得两个水平辊轮将管坯进行初步挤压；

三、由伺服电机驱动纵向辊轮下移，并由所述纵向辊轮与所述的两个水平辊轮将管坯夹紧在圆形间隙内；

四、同时驱动两个水平辊轮相互靠拢、纵向辊轮继续下压，完成对管坯的挤压过程；

五、驱动两个水平辊轮分离，纵向辊轮向上复位，解除对管坯的夹紧，并由机械手将挤压后的管坯继续向前拉动至下一个挤压工位。

另外，在步骤4）中，在对管坯进行焊接的同时，位于机架侧部的定位定量注水冷却装置对机架和管坯进行冷却。其中，蓄水容器由于是与机架侧壁相贴合的，可以通过简单的热交换实现对机架的降温，而机架由于不和焊枪直接发生接触，本身的温升也不是很大，这种简单的热交换方式就足以满足对其温度的控制。而喷水管能将蓄水容器中的冷却水喷淋到管坯上进行初步的降温以及清洗作业，但冷却水的降温也是需要一定时间的，这段冷却时间内管坯的温度是逐渐降低的，足够容纳后续的表面处理机构在高温及接近高温的工况下对管坯进行刮焊道的表面处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。