一种钢筋螺纹加工机的制作方法

本实用新型涉及建筑施工设备技术领域，更具体地说是涉及一种钢筋螺纹加工机。

背景技术：

在现代混凝土结构建筑中，钢筋套筒螺纹连接是最重要的钢筋连接方法之一。该方法是将钢筋端部加工出直螺纹或锥螺纹，再用加工有相应内螺纹的连接套筒将两根钢筋连接在一起，连接快速、性能好、应用广泛。钢筋连接螺纹的加工通常在工程施工现场或预制构件厂的钢筋加工场进行，并通过使用专用钢筋螺纹加工机来完成。

钢筋螺纹加工机包括由主电机、减速机、机头、机座、进给机构、导杆或滑轨、冷却系统、钢筋夹持虎钳、机架。国内钢筋螺纹加工机已有近30年应用历史，但是目前市场上产品仍存在一些不足：

首先，机座与减速机机座为一体或组合为一体，主电机与减速机直接连接或装在机座上与减速机间接连接，减速机的输出轴上安装机头主轴，主轴上安装机头，机座装在导杆或滑轨上，加工钢筋螺纹时，由进给机构推动机座带动着机头、减速机、主电机等一起沿导杆或滑轨纵向移动，机头移动速度取决于进给机构提供的驱动力大小，无论人工驱动进给机构还是液压气动助力装置驱动进给机构，进给驱动力都与所加工的螺纹螺距无关联，只有在螺纹加工刀具或滚丝轮在钢筋加工出一段螺纹后，已成型螺纹与刀具或滚丝轮相互作用，才使机头按已加工成型螺纹的螺距继续前进。因此，这种钢筋螺纹加工机的加工的螺纹受进给机构驱动力的影响很大，难以制造出真正符合设计精度要求的螺纹，完全采用人工驱动的设备更是劳动强度高，螺纹精度差；而将机头转动与螺杆形成机械联动结构的减速机，虽然机头转动前进的距离与联动螺杆螺距形成关联，避免了机头进给人工或机械助动驱动力对螺纹加工精度的影响，但加工不同螺距螺纹需要使用相应螺距的螺杆，因此加工钢筋的螺距改变时，就需要更换联动螺杆，生产效率低，而螺杆磨损对钢筋螺纹加工精度也有直接的影响。

其次，钢筋螺纹加工机采用输入轴、输出轴在同一轴线结构的减速机，冷却系统的冷却液是通过减速机输出轴上安装的机头主轴径向孔进入到主轴中心孔，再进入机头中心孔对螺纹加工刀具和钢筋螺纹丝头进行润滑、冷却的，在机头主轴的冷却液进入孔两侧的环形密封圈与主轴配合处，会积存循环冷却液带来的细小铁屑，铁屑给主轴和密封件造成磨损后就会使冷却液泄漏，损坏相邻零部件，造成设备较高的维护频率，减少有效工作时间短，增加钢筋螺纹的加工成本。

这些钢筋螺纹加工机结构上设计上的缺陷，严重制约了钢筋螺纹加工精度和生产效率的提高，2017年9月中共中央、国务院发布了《关于开展质量提升行动的指导意见》，在这个政策要求指导下，我们应努力提高我国的建筑工程质量，而提高建筑施工装备的技术、质量水平则是完成这一任务的基础性工作。

因此，如何提供一种加工精度好、生产效率高的钢筋螺纹加工机，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种钢筋螺纹加工机，不仅保证钢筋螺纹的加工精度高，提高了工作效率，而且延长了加工机的使用寿命，降低了生产成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种钢筋螺纹加工机，包括：主电机、减速机、机头、刀具座、主轴、第一联轴器、花键轴、主轴箱、导杆、进给机构、虎钳、机架和自动控制系统；所述虎钳、所述减速机和所述导杆均固定于所述机架上；所述主电机与所述减速机相连接；所述减速机设置为平行轴减速机，且所述减速机的输出轴设置为花键轴；所述花键轴能够沿所述减速机的输出轴轴线滑动；所述机头上安装有加工钢筋的刀具座和刀具，所述机头安装在由所述主轴箱支撑的主轴上，所述主轴通过第一联轴器与所述花键轴连接；所述进给机构平行设置于所述花键轴的下方，用来推动所述主轴箱轴向移动，进而由主轴箱带动所述机头沿轴线移动；所述自动控制系统与所述减速机和所述进给机构均电连接。

优选地，所述主轴箱通过一对导杆支撑在所述机架上，且能够沿所述导杆轴线滑动；所述导杆的轴线平行于所述花键轴的轴线；所述花键轴设置为中心设有通孔的空心花键轴。

优选地，还包括冷却液循环系统，所述冷却液循环系统包括冷却液水管，所述冷却液水管设置于所述花键轴的中心通孔内，且所述冷却液水管的前端设置在所述机头的中心孔内，所述冷却液水管的后端伸出所述花键轴远离机头端的端部以外。

优选地，所述进给机构包括：伺服电机、伺服电机减速机、丝杠、第二联轴器和丝杠螺套，所述丝杠的一端安装在固定轴承座内，另一端安装支撑轴承座内；所述固定轴承座和所述支撑轴承座均固定于所述机架上；所述伺服电机和所述伺服电机减速机连接，所述伺服电机减速机的输出轴在所述固定轴承座内通过所述第二联轴器与所述丝杠连接；所述丝杠螺套与所述丝杠配合连接，并与所述主轴箱固定连接。伺服电机经过伺服电机减速机减速后精确驱动丝杠顺时针或逆时针转动，丝杠的转动推动了丝杠螺套及所述主轴箱带动机头沿所述花键轴的轴线移动，从而实现机头的前进或后退，完成机头的精确行进，实现钢筋螺纹的加工。

优选地，置于所述机头中心孔内的冷却液水管的前端端部设置有钢筋定位杆，且所述钢筋定位杆与待加工钢筋螺纹长度相对应。通过钢筋定位杆实现被加工钢筋的端部定位，保证钢筋螺纹长度的加工精度。

优选地，还包括张刀机构，所述张刀机构包括液压缸和张刀环，所述张刀环设置在所述机头外侧用于控制所述刀具座的开合，所述张刀环的动作通过所述液压缸控制。

优选地，所述虎钳设置为由所述液压缸驱动，通过一对相向平行移动的夹具夹持钢筋的自动夹持机构。

优选地，所述冷却液水管伸出到所述花键轴远离所述机头端端部外的后端，通过水管托架固定在所述机架或所述减速机上。

优选地，所述自动控制系统包括主动带轮、同步带、从动带轮、编码器和控制单元，所述主动带轮安装在所述花键轴上，所述从动带轮通过所述同步带与所述主动带轮连接，所述编码器与所述从动带轮连接，且与所述控制单元电连接。主动带轮带动从动带轮转动，编码器检测到从动带轮的转动参数并传递至控制单元，控制单元根据检测结果控制伺服电机的移动速度。对于加工不同螺距的螺纹只需在控制单元上设计对伺服电机的驱动程序参数，简单方便，不仅操作人员的劳动强度大大降低，而且总体上降低了设备制造和维护成本，大大提高了设备有效工作时间，提高了生产效率，显著降低了钢筋螺纹的加工成本。

优选地，所述液压缸通过一台设有电磁阀或电动液压阀的液压泵驱动和控制；所述液压泵与所述自动控制系统电连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开的一种钢筋螺纹加工机，应用平行轴减速机，并将减速机和主电机固定的机架上，在减速机的输出端采用可轴向移动的花键轴，通过花键轴给机头提供转动动力，同时通过伺服电机驱动的进给机构，驱动主轴、机头、主轴箱、花键轴沿导杆纵向移动，其有益效果为：

第一，大大降低了进给机构驱动移动部件前进的负荷，提高了动力机构、进给机构的耐用度和使用寿命，降低了螺纹的加工成本；

第二，以自动控制系统控制的伺服电机驱动进给机构实现了对机头纵向的移动与机头转动相匹配的精准控制，使钢筋螺纹加工机的螺纹加工精度提升到高精度工业机床的精度水平；

第三，冷却液循环系统从减速机空心花键输出轴向机头中心孔送入冷却液，使冷却液与机头主轴等机械部件彻底隔离，不仅避免了机械零件的损坏，而且直送冷却液的工作压力高、冷却加工刀具、冲洗切削铁屑效果好，提高了螺纹加工质量，降低了刀具损耗，节省了螺纹加工成本；

第四，以自动控制系统控制驱动的张刀机构，张刀、收刀时间更精确、动作更可靠，张刀机构零件损耗少，进一步提高了螺纹加工精度；

第五，以自动控制系统控制驱动的虎钳，将钢筋夹紧工作实现了自动化，在降低操作工人的劳动强度同时，提高劳动生产率，降低了螺纹加工成本；

第六，被加工钢筋在虎钳夹紧前顶在固定在冷却液水管上定位杆端部，可以实现加工钢筋纵向精确位置，定位方式简单、精度高，同样对螺纹加工精度和生产效率的提高有所贡献。

可见，本实用新型公开提供的钢筋螺纹加工机，具有更好的加工精度、更高的生产效率和更低的维护使用成本，尤其适用于大批量钢筋螺纹加工生产线，具有广阔的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的主视图。

图2附图为本实用新型提供的B-B剖面图。

图3附图为本实用新型提供的俯视图。

图4附图为本实用新型提供的进给机构的剖面图。

图5附图为本实用新型提供的侧视图。

其中，1为主电机，2为减速机，3为机头，4为进给机构，5为虎钳，6为张刀机构，7为机架，8为空心花键轴，9为冷却液水管，10为第一联轴器，11为自动控制系统，12为主轴，13为导杆，14为刀具座，15为主轴箱，16为张刀环，17为伺服电机，18为伺服电机减速机，19为丝杠，20为固定轴承座，21为支撑轴承座，22为钢筋定位杆，23为主动带轮，24为同步带，25为从动带轮，26为编码器，27为丝杠螺套，28为第二联轴器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种钢筋螺纹加工机，包括1、主电机1、减速机2、机头3、刀具座14、主轴12、第一联轴器10、花键轴8、主轴箱15、导杆13、进给机构4、虎钳5、机架7和自动控制系统11；虎钳5、减速机2和导杆13均固定于机架7上；主电机1与减速机2连接；减速机2设置为平行轴减速机，且减速机2的输出轴设置为花键轴8；花键轴8能够沿减速机2的输出轴轴线滑动；机头3上安装有加工钢筋的刀具座14和刀具，机头3安装在由主轴箱15支撑的主轴12上；主轴12通过第一联轴器10与花键轴8连接，且通过花键轴8传递来的动力实现机头3的转动；一对轴线平行于花键轴8轴线的导杆13固定在机架7上；主轴箱15由导杆13支撑，且能够沿导杆13轴线滑动；进给机构4平行设置于花键轴8的下方，用来推动主轴箱15轴向移动，进而由主轴箱15带动机头3沿轴线移动；自动控制系统11与减速机2和进给机构4均电连接。

减速机2被固定在机架7上，花键轴8设置为中心设有通孔的空心花键轴，花键轴8两端分别从减速机输出端前后伸出，减速机2通过空心花键轴8、第一联轴器10和主轴12给机头3提供转动力，使运动部件仅有：机头3、主轴12、主轴箱15、第一联轴器10和空心花键轴8，运动机械部件的总重量轻，大大降低了进给机构4驱动机头3前进的负荷，使进给机构的运动惯性减小，系统寿命提高，进而降低了钢筋螺纹的加工成本。

为了进一步地优化上述技术方案，还包括冷却液循环系统，冷却液循环系统包括：冷却液水管9，冷却液水管9设置于花键轴8的中心通孔内，且冷却液水管9的前端设置在机头3的中心孔内，冷却液水管9的后端伸出花键轴8远离所述机头3端的端部以外。通过在减速机2的花键轴8中心孔内插入冷却液水管9，不仅能够使冷却水全部冲到切削工具上，冷却效果好，而且避免加工钢筋螺纹切下的金属屑冲到机头内部，随机头3转动落在切削刀和已经加工的钢筋螺纹之间，从而保证螺纹的成型质量，提高螺纹的加工精度。

为了进一步地优化上述技术方案，进给机构4包括：伺服电机17、伺服电机减速机18、丝杠19、第二联轴器28和丝杠螺套27，丝杠19的一端安装在固定轴承座20内，另一端安装支撑轴承座21内，固定轴承座20和支撑轴承座21均固定于机架7上；进给机构4相对于机架7是静止的，丝杠19转动，推动了主轴箱15的轴向移动；伺服电机17和伺服电机减速机18连接，伺服电机减速机18的输出轴在固定轴承座20内通过第二联轴器28与丝杠19连接；丝杠螺套27与丝杠19配合连接，并与主轴箱15固定连接，并且随着丝杠19的转动推动主轴箱15带动机头3沿花键轴8的轴线移动。伺服电机17经过伺服电机减速机18减速后驱动丝杠19顺时针或逆时针精确地转动，丝杠的转动推动了丝杠螺套27及主轴箱19带动机头3沿花键轴8的轴线移动，从而实现机头3的前进或后退，完成机头3的精确行进，实现钢筋螺纹的加工。

为了进一步地优化上述技术方案，置于机头3内孔的冷却液水管9的前端端部设置有钢筋定位杆22，且钢筋定位杆22与待加工钢筋螺纹长度相对应。通过钢筋定位杆22实现钢筋的定位，保证钢筋螺纹的加工精度。

为了进一步地优化上述技术方案，还包括张刀机构6，张刀机构6包括液压缸和张刀环16，张刀环16设置在机头3外侧用于控制刀具座14的开合，张刀环16的动作通过液压缸控制。

为了进一步地优化上述技术方案，虎钳5设置为由液压缸驱动，通过一对相向平行移动的夹具夹持钢筋的自动夹持机构。

为了进一步地优化上述技术方案，冷却液水管9伸出到花键轴8远离机头3端端部外的后端，通过水管托架固定在机架7或减速机2上。冷却液水管9插入花键轴8中心孔内，避免了密封系统损坏带来系统零件损坏，从而降低了设备维护使用成本；自动夹持机构使钢筋的生产加工能够完全自动化，显著提高了加工生产效率，降低螺纹加工成本。

为了进一步地优化上述技术方案，自动控制系统11包括主动带轮23、同步带24、从动带轮25、编码器26和控制单元，主动带轮23安装在花键轴8上，从动带轮25通过同步带24与主动带轮23连接，编码器26与从动带轮25连接，且与控制单元电连接。控制单元设置为PLC，主动带轮带动从动带轮转动，编码器检测到从动带轮的转动参数并传递至PLC，PLC根据检测结果控制伺服电机的移动速度。对于加工不同螺距的螺纹只需在PLC上设计对伺服电机的驱动程序参数，简单方便，不仅操作人员的劳动强度大大降低，而且总体上降低了设备制造和维护成本，大大提高了设备有效工作时间，提高了生产效率，显著降低了钢筋螺纹的加工成本。

为了进一步地优化上述技术方案，液压缸通过一台设有电磁阀或电动液压阀的液压泵驱动和控制；液压泵与自动控制系统11电连接。

本实用新型公开的一种钢筋螺纹加工机的工作过程为：首先，连接设备电路、液压油路系统，启动设备自动控制系统11，在虎钳钳口中插入钢筋，将钢筋端部顶在钢筋定位杆22上，按下钢筋夹紧控制按钮，启动自动夹持机构夹紧钢筋，再按下钢筋加工按钮，启动主电机1，主电机1带动平行轴减速机2转动，减速机2输出的动力通过输出端的花键轴8、第一联轴器10、主轴12传送给机头3，机头3带钢筋加工刀具座和刀具转动；支撑主轴12的主轴箱15通过一对导杆13支撑在机架7上，花键轴8下方平行设置有由伺服电机17驱动的丝杠19，在机头3转动的同时，同步转动的花键轴8带动主动带轮23转动，主动带轮23通过同步带23带动从动带轮25转动，编码器26记录从动带轮25的转动参数数据并传递给自动控制系统11，由自动控制系统11的PLC控制伺服电机17转动，伺服电机17经过伺服电机减速机18减速后驱动丝杠19顺时针或逆时针精确地转动，丝杠的转动推动了丝杠螺套27及主轴箱15带动机头3沿花键轴8的轴线移动，从而实现机头3的按照自动控制系统11的设定值前进或后退，完成机头3转动中在轴线上的精确行进，实现钢筋螺纹的精确加工；待加工完规定长度的钢筋螺纹后，由PLC设定程序发出信号启动张刀机构6，由张刀机构6推动张刀环16移动，使钢筋加工刀具座和刀具实现张刀动作，然后PLC控制伺服电机17电机反转，将机头3退回到设定位置，同时张刀机构6退回原位，松开钢筋夹具的自动夹持机构，自动控制系统发出信号，减速机2停止转动，机头3转动停止，取下加工好螺纹的钢筋，一根钢筋的螺纹加工完成。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。