專利名稱：冷輾機圓度輥控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種專門適用于金屬軋機的控制或調(diào)節(jié)設(shè)備，特別是一種對材料的厚度敏感的控制或調(diào)節(jié)設(shè)備。
背景技術(shù)：
精密冷輾壓加工回轉(zhuǎn)類零件，是近二、三十年才逐漸發(fā)展的新技術(shù)，其基本原理是工件在連續(xù)回轉(zhuǎn)中，在輾輪及芯輥的旋轉(zhuǎn)輾壓下，使工件的毛坯厚度逐漸變小，工件的直徑是逐漸增大，從而實現(xiàn)回轉(zhuǎn)類工件進行冷加工成型的目的；在上述加工過程中，為保持工件輾壓過程平穩(wěn)，延長輾壓模具的壽命，以及提高成型工件的圓度和降低工件的廢品率，在精密冷輾機中設(shè)置有圓度輥及其控制裝置；現(xiàn)有的圓度輥控制裝置包括有電磁方向閥、單向閥、溢流閥、液壓缸和連桿機構(gòu)，連桿機構(gòu)一端連接有液壓缸活塞桿，另一端連接有圓度輥，輾壓加工時，電磁方向閥處于中位，圓度輥處于整圓狀態(tài)，工件在輾輪及芯輥加壓下，其厚度連續(xù)減小，直徑不斷增大，工件將頂推圓度輥并帶動連桿繞其回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，連桿另一端將帶動液壓缸活塞桿移動，活塞壓縮液壓缸有桿腔的油液，當(dāng)該腔內(nèi)油壓超過溢流閥調(diào)定壓力時，有桿腔內(nèi)油液自溢流閥溢出，從而保持有桿腔內(nèi)油壓和圓度輥上的作用力平衡，在液壓缸內(nèi)活塞移動過程中，油液可經(jīng)單向閥連續(xù)地向液壓缸的無桿腔內(nèi)補油；上述圓度輥控制裝置，可以保持在輾壓加工過程中，圓度輥可對工件加壓，以期達到整圓的目的；但是，上述過程中工件的厚度連續(xù)減小，直徑不斷加大，工件相對輾輪及芯輥的輾壓點不變，而圓度輥和工件的按觸點相對該輾壓點之間的距離，是隨工件直徑的增大而增加，即圓度輥對工件以輾壓點為支點的作用力臂也隨工件直徑的增大而增加，此時，圓度輥對工件的作用力卻不變(因溢流閥設(shè)定壓力在加工過程中是不可調(diào)整的，有桿腔內(nèi)油壓不變)，工件上所承受的彎曲力矩也隨工件直徑的增加而增加，過大的彎矩極易使工件產(chǎn)生變形，在工件厚度較小時，這一現(xiàn)象更加突出，從而使精密冷輾壓加工的整圓效果不佳，制品的報廢率較高，降低經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進的冷輾機圓度輥控制裝置，它能在輾壓過程中，使整圓力隨工件直徑及壁厚的變化而連續(xù)調(diào)整實現(xiàn)更合理的控制，提高整圓效果，減少制品的報廢率，提高精密冷輾壓加工的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，冷輾機圓度輥控制裝置的液壓缸連接有電磁方向閥和單向閥，可擺動液壓缸的活塞桿鉸接于連桿機構(gòu)的一端，連桿機構(gòu)的另一端鉸接有一圓度輥，其特點是冷輾機圓度輥控制裝置設(shè)置有一比例溢流閥，比例溢流閥經(jīng)管路分別連接有液壓缸、油箱，比例溢流閥的控制回路連接有計算機，計算機連接有和工件對應(yīng)觸接的位移檢測裝置。加工過程中，隨工件輾壓后的外徑、厚度等等變化信息，通過位移檢測裝置輸入計算機，計算機結(jié)合工件、液壓缸等參數(shù)變化計算出相應(yīng)電壓值輸入比例溢流閥，此時，比例溢流閥的設(shè)定壓力，可實現(xiàn)以工件彎曲塑性變形強度相等為目標的整圓力。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，隨著加工工件在輾壓過程中外徑增大、厚度減薄，其整圓力可對應(yīng)地減小，并實現(xiàn)和工件彎曲變形強度相等的對應(yīng)整圓彎矩，以確保加工工件的圓度，從根本上克服了傳統(tǒng)圓度輥控制裝置液壓缸有桿腔壓力無法調(diào)整，過大的整圓力將可能壓扁工件的缺陷，能顯著地提高加工工件的品質(zhì)和增加經(jīng)濟效益。


圖1是本發(fā)明冷輾機圓度輥控制裝置示意圖(一)。
圖2是本發(fā)明冷輾機圓度輥控制裝置示意圖(二)。
圖3是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施例方式參照圖1、冷輾機圓度輥控制裝置包括有液壓缸1、單向閥2、電磁方向閥3、比例溢流閥4、計算機5、位移檢測裝置6、連桿圓度輥機構(gòu)7。
液壓缸1包括有缸體鉸支點10、無桿腔11、活塞12和有桿腔13、液壓缸1是實現(xiàn)整圓的執(zhí)行機構(gòu)，工件83在輾壓過程中直徑不斷增大，外移的圓度輥72通過連桿71將液壓缸1的活塞12外拉，此時，液壓缸1可繞其缸體鉸支點10作相應(yīng)擺動。
單向閥2，分別連接液壓缸1的無桿腔11和電磁方向閥3回油口，當(dāng)加工整圓過程中，液壓缸1活塞12外拉，可通過單向閥2對無桿腔11進行補油。
電磁方向閥3，分別連接液壓缸1的無桿腔11和有桿腔13，用以控制液壓缸1的活塞12移動位置，以調(diào)整圓度輥72和工件的初始觸接位置。
比例溢流閥4，其閥體42通過管路41和液壓缸1的有桿腔13連接，另一管路44與油箱9連接；比例溢流閥4上設(shè)置有電氣控制回路，用以接收來自計算機5的(電壓)信號，該信號決定液壓缸1有桿腔13內(nèi)的壓力，即決定圓度輥72的整圓力。
計算機5，可采用工控機或PLC等，計算機5的輸出(電壓信號)端連接于比例溢流閥4的控制回路，計算機5的輸入端連接于位移檢測裝置6。
位移檢測裝置6，可采用光柵尺、直線電位計或類似功能器件，裝置的檢測頭拾取加工工件在輾壓過程中直徑的變量，并以數(shù)字或模擬量送入計算機5的輸入端。
連桿圓度輥機構(gòu)7包括連桿71和圓度輥72，其結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相同或相似，連桿71呈V形，其一端和液壓缸1活塞桿鉸接，另一端和圓度輥72鉸接，連桿71的中部鉸接于位于輾輪81中心的固定支承；圓度輥是精密冷輾壓加工過程的重要組件之一，其一側(cè)觸接輾輪81，另一側(cè)是觸接工件83表面，與工件表面的觸點即為整圓力的作用點；隨著加工過程工件直徑的增大，圓度輥將沿輾輪81和工件83表面作相對位移，連桿圓度輥機構(gòu)7各構(gòu)件運動方向如圖2中箭頭所示，圖2中所示的ab兩點距離也隨之不斷增大(a是輾輪81和芯輥82對工件的輾壓點，b是圓度輥72和工件83的整圓接觸點)。
在輾壓過程中，電磁方向閥處于中位，圓度輥處于整圓狀態(tài)，隨著工件的直徑增大和壁厚減薄，整圓力應(yīng)逐步減小，以免將工件壓扁；位移檢測裝置6的檢測頭(如信號檢測輥61)將工件外徑變化信息通過位移檢測裝置6輸入計算機5，計算機5將上述位移量的變化數(shù)據(jù)結(jié)合已知的有關(guān)初始數(shù)據(jù)(如工件83毛坯理論外徑、工件毛坯83理論壁厚、工件83寬度、對工件83的輾壓速度、輾輪81的外徑、液壓缸有桿腔13的有效作用面積、液壓缸1的有效作用力臂，工件83材料的塑性變形強度及與輾壓有關(guān)的強度修正系數(shù)等)，計算出比例溢流閥4的給定電壓信號，并將該電壓信號輸入比例溢流閥4的控制回路，上述流程如圖3所示，此時比例溢閥4的設(shè)定壓力可從下列演算式中求得工件的任意時刻的外徑為D＝D0+(L1-L0)其中，D0為工件毛坯的理論尺寸，L0為輾壓將開始時位移檢測裝置的讀數(shù)，Li為時刻i時的讀數(shù)。
工件壁厚h為h＝h0-∫vSdt其中h0為工件毛坯的理論壁厚，VS為對工件的輾壓進給速度，其值根據(jù)輾壓工藝由系統(tǒng)給定，∫vSdt為至?xí)r刻i的累計進給位移。
工件的塑性抗彎截面模量WP為WP=14B·h2]]>其中B為工件的寬度工件處的整圓彎矩M=DD+D1p·A·L=k·σp·Wp]]>其中D1為輾輪81的直徑，P為比例溢流閥的設(shè)定壓力，A為液壓缸4的有桿腔13的有效作用面積，L為液壓缸的有效作用力臂，σp為工件材料的塑性變形強度，k=f(h0h)]]>為與工件輾壓比 有關(guān)的修正系數(shù)，其代表了冷作硬化現(xiàn)象對塑性變形強度的影響，可通過對相應(yīng)材料的測試獲得其數(shù)值。
于是，比例溢流閥的設(shè)定壓力為p=k·σp·B·(h0-∫v3dt)24A·L[1+D1D0+(Li-L0)]]]>綜上所述流程，工件在輾壓加工時，直徑連續(xù)增大，厚度連續(xù)減薄，圓度輥對工件作用的整圓力力臂也隨之連續(xù)加長，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能使圓度輥作用在工件上的整圓力隨上述的各參數(shù)連續(xù)變化而連續(xù)減量，且其量值恰能和工件塑性變形強度匹配，從而達到極佳的整圓效果。
權(quán)利要求
1.一種冷輾機圓度輥控制裝置，該裝置的液壓缸連接有電磁方向閥和單向閥，可擺動液壓缸的活塞桿鉸接于連桿機構(gòu)的一端，連桿機構(gòu)的另一端鉸接有一圓度輥，其特征在于冷輾機圓度輥控制裝置設(shè)置有一比例溢流閥(4)，比例溢流閥(4)經(jīng)管路分別連接有液壓缸(1)、油箱(9)，比例溢流閥(4)的控制回路連接有計算機(5)，計算機(5)連接有和工件(8)對應(yīng)觸接的位移檢測裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷輾機圓度輥控制裝置，其特點是計算機(5)為工控機或PLC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷輾機圓度輥控制裝置，其特點是位移檢測裝置(6)是光柵尺或直線電位計。
全文摘要
一種冷輾機圓度輥控制裝置，主要解決減少制品的報廢率等技術(shù)問題，其采用技術(shù)方案是，冷輾機圓度輥控制裝置設(shè)置有一比例溢流閥，比例溢流閥經(jīng)管路分別連接有液壓缸、油箱，比例溢流閥的控制回路連接有計算機，計算機連接有位移檢測裝置，適用于精密輾壓冷加工的冷輾機。
文檔編號B21B37/00GK1853821SQ20051002516
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者陳忠強, 芮豐, 黃新年, 邱士浩 申請人:煤炭科學(xué)研究總院上海分院