專利名稱：一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床，尤其涉及一種用于金屬環(huán)件冷軋成形加工的專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬環(huán)件是使用廣泛的一種零件。典型的工件如滾動軸承的內(nèi)外環(huán)、球籠保持 器、隔套等。所用材料包括黑金屬和有色金屬等。目前金屬環(huán)件最普遍的加工方式為采用金屬切削機(jī)床進(jìn)行切削加工，這種方法需 要多種設(shè)備配合，多道工序作業(yè)以完成零件加工，工藝路線長，并且產(chǎn)生大量切削。近年來， 少、無切削的金屬環(huán)件冷軋技術(shù)逐步發(fā)展起來，與傳統(tǒng)的切削機(jī)床加工工藝相比較，其下料 直徑較小，因而大副提高了原材料的利用率(根據(jù)尺寸不同可提高10% -30% )，同時(shí)工件 經(jīng)冷輾壓后金屬流線保留完整，材料晶粒得以細(xì)化，在隨后的熱處理再結(jié)晶時(shí)能夠獲得細(xì) 而均勻的組織，提高了材料的疲勞強(qiáng)度。冷軋技術(shù)在環(huán)形零件加工中日益被重視。目前使用的環(huán)件冷軋機(jī)床，主要是小型、和中小型環(huán)件冷軋機(jī)床，加工范圍 ①20mm <最大加工直徑< ①200mm，最大加工寬度< 60mm，日漸不能滿足生產(chǎn)需要。沒有 前輾輪座拆卸機(jī)構(gòu)，前輾輪座拆卸煩瑣，輾壓輪前軸承與主軸之間多采用過盈配合，拆卸困 難，容易破壞主軸精度，更換模具困難；沒有托輥或采用固定式托輥，固定式托輥安裝在底 座上，在冷軋開始時(shí)，其并不與工件接觸，只是工件漲大到一定程度才開始接觸，因而工件 圓度不穩(wěn)定，調(diào)整工件錐度比較困難；測量頭多為在與工件接觸部位鑲嵌硬質(zhì)合金桿形， 工作時(shí)與工件為滑動摩擦，與工件只有一個(gè)接觸點(diǎn)，不利于穩(wěn)定工件，容易對工件外表面造 成劃痕；以前的支撐輪為整體式或剖分懸臂式，整體式支撐輪限制工件的最大加工直徑，加 工、調(diào)整困難，剖分懸臂式剛性較弱，變形量大，影響加工工件精度，不利于模具使用壽命。 原進(jìn)給方式多采用電液比例閥控制液壓油缸直推或凸輪、連桿進(jìn)給方式。進(jìn)給速度采用開 環(huán)控制，液壓系統(tǒng)運(yùn)動精度差，易受液壓油溫升影響機(jī)床加工精度，凸輪和連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，制造、維護(hù)困難?？傮w上來說，目前使用的環(huán)件冷軋機(jī)床加工出來的工件橢圓度及尺寸散差較大， 加工范圍較小。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的種種不足，提供一種簡化結(jié)構(gòu)組成，提高系 統(tǒng)穩(wěn)定性，使加工零件精度提高，加工尺寸范圍增大的中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，具有電氣控制系統(tǒng)，其特征在于機(jī)架由相互固定 相連的底座、左側(cè)板、右側(cè)板和整體拉桿組成，形成對稱框架式機(jī)架結(jié)構(gòu)；機(jī)架上裝置有輾 壓輪機(jī)構(gòu)，輾壓輪通過與其相連的前輾輪座、后輾輪座與左側(cè)板固定連接，裝置在主軸上； 前輾輪座和后輾輪座的開口叉上裝有滾動小滑塊結(jié)構(gòu)；工件圓度隨動式托輥調(diào)整結(jié)構(gòu)、托 輥調(diào)整結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心與主軸中心同軸，或主軸中心在圓周角之間，或在圓周角的角平分線上；測量頭上帶有雙排測量滾輪，工作時(shí)雙排測量滾輪與工件為滾動接觸；支撐輪采用 剖分式背輥結(jié)構(gòu)；主滑塊上安裝有十字交叉滾柱滾動導(dǎo)軌與底座連接，主滑塊和強(qiáng)力滾珠 絲杠副螺母浮動連接，滾珠絲杠安裝在固定于右側(cè)板上的軸承座里；大功率伺服電機(jī)與減 速機(jī)連接，減速機(jī)固定在軸承座上，構(gòu)成全電驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)；主滑塊上安裝有光柵傳感器 X，與測量機(jī)構(gòu)上配置的光柵傳感器Y構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。作為優(yōu)選，固定在左側(cè)板上的前輾輪座采用圓錐孔軸承內(nèi)套，所述內(nèi)套為可拆卸 結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，左側(cè)板上安裝有旋轉(zhuǎn)式前輾輪座拆卸機(jī)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述前輾輪座與后輾輪座上裝置的滾動小滑塊為H型結(jié)構(gòu)，其軸線與 主軸平行且與主軸軸線等高或略低2 5mm。作為優(yōu)選，所述支撐輪與二根背輥相切，二根背輥中心豎直共線，支撐輪中心與二 根背輥中心組成等腰三角形。作為優(yōu)選，所述的主滑塊采用十字交叉滾柱滾動導(dǎo)軌與底座連接，主滑塊和強(qiáng)力 滾珠絲杠副螺母浮動連接，滾珠絲杠安裝在固定于右側(cè)板上的軸承座里，大功率伺服電機(jī) 與減速機(jī)連接，減速機(jī)固定在軸承座上，構(gòu)成了大功率全電驅(qū)動伺服進(jìn)給系統(tǒng)。作為優(yōu)選，所述的電氣控制系統(tǒng)采用外置獨(dú)立式電氣控制柜，觸摸屏安裝在控制 柜外罩上的旋轉(zhuǎn)控制箱上。本實(shí)用新型具有以下有益效果1.工件加工尺寸段大，范圍廣。加工的工件最大直徑可達(dá)0 260mm，最大寬度可達(dá) 85mm,向下可以延伸。2.調(diào)整方便快捷，便于更換模具。改善軸系結(jié)構(gòu)，減小軸系變形，增加前輾輪座拆 卸機(jī)構(gòu)，前輾輪座圓錐孔軸承內(nèi)套與主軸配合，可實(shí)現(xiàn)對前輾輪座快速拆卸，不會損壞主軸 和軸承，前輾輪座拆卸機(jī)構(gòu)的使用，在更換模具時(shí)不用將前輾輪座從機(jī)床搬上搬下，縮短了 模具更換時(shí)間。3.方便了冷輾工藝參數(shù)的調(diào)整。通過觸摸屏的人機(jī)對話方式，設(shè)定伺服電機(jī)的進(jìn) 給速度轉(zhuǎn)換點(diǎn)，可方便設(shè)定多個(gè)冷輾工進(jìn)速度及速度轉(zhuǎn)換點(diǎn)，為最終提高冷輾工件質(zhì)量提 供了有效的手段。4.提高了冷輾工件的尺寸精度及形位精度。機(jī)架采用對稱框架式結(jié)構(gòu)使機(jī)床具有 良好的剛性，機(jī)架單端變形<0. 03mm，為輾擴(kuò)精度的提高奠定了基礎(chǔ)，圓度隨動式托輥調(diào)整 結(jié)構(gòu)保證了工件在加工過程中的平穩(wěn)性和工件錐度的消除，雙排測量滾輪使工件在加工中 更穩(wěn)定，伺服電機(jī)機(jī)械進(jìn)給速度平穩(wěn)均勻，剛性好，機(jī)械變形小，兩把光柵傳感器Y、X構(gòu)成 的閉環(huán)控制系統(tǒng)，測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)。外置式液壓站減小了溫升對工件加工尺寸精 度的影響。5.機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、成本低。取消了大功率液壓進(jìn)給系統(tǒng)，降低了設(shè)備功耗和維護(hù)費(fèi)用。

圖1是本實(shí)用新型的一種工作區(qū)示意圖；圖2是圖1的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖3是圖1的原理簡圖；圖4是圖1的數(shù)控原理簡圖；圖5是圖1的整體布局俯視圖；圖6是旋轉(zhuǎn)控制箱簡圖。圖中1_左側(cè)板，2-托輥油缸，3-轉(zhuǎn)臂，4-轉(zhuǎn)軸，5-輾壓輪，6-機(jī)械手，7-工件， 8-芯棍，9-光柵傳感器Y，10-支撐輪，11-主滑塊，12-光柵傳感器X，13-滾珠絲杠，14-滾 珠絲杠副螺母，15-右側(cè)板，16-大功率伺服電機(jī)，17-減速機(jī)，18-圓柱滾子軸承，19-軸承 座，20-推力調(diào)心滾子軸承，21-圓錐滾子軸承，22-整體拉桿，23-十字交叉滾柱滾動導(dǎo)軌， 24-底座，25-背輥，26-測量頭，27-測量滾輪，28-托輥，29-托輥支架板，30-定位銷軸， 31-手輪，32-主軸，33-前輾輪座拆卸機(jī)構(gòu)，34-后輾輪座，35-前輾輪座，36-滾動小滑塊， 37-軸承內(nèi)套，38-外置式液壓站，39-水冷器，40-風(fēng)冷器，41-高壓橡膠油管，42-磁性分 離器，43-電氣柜，44-觸摸屏，45-旋轉(zhuǎn)操作面板，46-旋轉(zhuǎn)軸，47-PVC面膜按鈕，48-把手， 49-開關(guān)按鈕。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。由圖1可見一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，包括機(jī)架、前輾輪座拆卸機(jī)構(gòu)33、機(jī) 械手6裝料機(jī)構(gòu)、輾壓輪5機(jī)構(gòu)、隨動式托輥調(diào)整機(jī)構(gòu)、滾動小滑塊36、測量頭26和主滑塊 11全電驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)，其機(jī)床機(jī)架由相互固定相連的底座24、左側(cè)板1、右側(cè)板15和四根整 體拉桿22等組成。由圖1可見隨動式托輥輥調(diào)整機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)軸4固定在后輾輪座34上，轉(zhuǎn)臂3以轉(zhuǎn) 軸4中心0為回轉(zhuǎn)中心，運(yùn)動軌跡為圓弧RR’，轉(zhuǎn)臂3右側(cè)面的定位銷軸30上連接有支架 板，托輥支架板29上裝有托輥28，托輥28的上位為B點(diǎn)，下位為A點(diǎn)，主軸32中心0’在 圓周角A0B之間，或在圓周角A0B的角平分線上。機(jī)械手6裝料時(shí)，托輥28通過托輥油缸 2運(yùn)動到B點(diǎn)與工件7接觸，隨著工件7的漲大被動退到A點(diǎn)。托輥支架板29通過轉(zhuǎn)動手 輪31可圍繞定位銷軸30與轉(zhuǎn)臂3相對旋轉(zhuǎn)，可使托輥支架板29上托輥28的軸線與工件 7軸線形成一定夾角或消除工件7軸線與主軸32軸線之間的夾角，從而消除工件7加工中 錐度的形成。測控系統(tǒng)的測量頭26上帶有雙排測量滾輪27，加工工件7時(shí)雙排測量滾輪27與 工件7為滾動接觸，保證工件7工況的穩(wěn)定。支撐輪10采用剖分式背輥25結(jié)構(gòu)，支撐輪10與二根背輥25相切，二根背輥25 中心豎直共線，支撐輪10中心與二根背輥25中心組成等腰三角形。在不降低強(qiáng)度的前提 下，增大了工作區(qū)空間，擴(kuò)大了工件7加工尺寸范圍。進(jìn)給系統(tǒng)通過伺服電機(jī)16直接連接在減速機(jī)17上，軸承座19的右側(cè)連接有減速 機(jī)17，滾珠絲杠13與減速機(jī)17直連，軸承座19與所述的右側(cè)板15固定連接，滾珠絲杠13 的螺母與主滑塊11浮動連接，所述的軸承座19內(nèi)置有圓錐滾子軸承21、推力調(diào)心滾子軸承 20和圓柱滾子軸承18。推力調(diào)心滾子軸承20承受工作時(shí)的輾擴(kuò)力。圓錐滾子軸承21用 于消除滾珠絲杠13反轉(zhuǎn)時(shí)的間隙，同時(shí)與圓柱滾子軸承18共同保證滾珠絲杠13的回轉(zhuǎn)精 度。這種軸承配置承載能力強(qiáng)，可在大載荷下保證高精度。[0034]由圖2可見輾壓輪5機(jī)構(gòu)通過前輾輪座35、后輾輪座34與左側(cè)板1、底座24固 定連接，前輾輪座35和后輾輪座34之間置有主軸32，主軸32上裝有輾壓輪5，前輾輪座35 里圓錐孔軸承內(nèi)套37采用易于拆卸的外直內(nèi)錐的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)輾壓輪5的快速拆卸，又有利 于保持主軸32軸系精度。由圖3可見主滑塊11上安裝有光柵傳感器X 12，用于測量主滑塊11的位移，光 柵傳感器X 12將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)主滑塊11的不同位置，控制伺服電機(jī) 16在對應(yīng)位置點(diǎn)的進(jìn)給速度，將光柵傳感器X 12安裝在主滑塊11上，有效的消除了進(jìn)給系 統(tǒng)機(jī)構(gòu)間的裝配間隙和受力后的變形，與測量機(jī)構(gòu)23上配置的光柵傳感器Y 9構(gòu)成了閉環(huán) 控制系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)提高了機(jī)床控制系統(tǒng)的精度，保證了產(chǎn)品加工的精度。由圖4可見數(shù)控系統(tǒng)采用PLC為信息處理單元，根據(jù)操縱及控制器件200的指 令，可與人機(jī)界面觸摸屏44進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳遞，可采集外部輸入信號，可輸出控制信號。光 柵傳感器Y 9、X 12監(jiān)控執(zhí)行元件100的位置狀態(tài)，將信息反饋給PLC，PLC進(jìn)行信號處理以 后再驅(qū)動執(zhí)行元件，從而構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，顯著提高了數(shù)控系統(tǒng)的控制精度。由圖5可見環(huán)件冷軋機(jī)床的后方放置有外置式液壓站38，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了 因?yàn)橐簤赫?8長時(shí)間工作，溫度變化較大，由外置式液壓站38產(chǎn)生的熱量將會影響機(jī)床加 工工件7的尺寸精度，外置式液壓站38與機(jī)床用高壓橡膠油管41連接。由于環(huán)件冷軋機(jī) 床在加工時(shí)也將產(chǎn)生一定的熱量，為保證電氣元件的可靠性和設(shè)備檢修的方便，在環(huán)件冷 軋機(jī)床的右側(cè)放置有外置式電氣控制柜43，這樣能確保電氣控制柜43內(nèi)的布線空間，做到 強(qiáng)弱電分離，減少相互之間的電磁干擾，進(jìn)一不提高電氣控制的可靠性。由圖6可見為方便操作人員對設(shè)備的操作，在環(huán)件冷軋機(jī)床的外罩上放置了一 個(gè)可旋轉(zhuǎn)的操作控制箱，通過拉動把手48可將控制箱在0-150°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，控制箱上安 裝有觸摸屏44、PVC薄膜開關(guān)47和強(qiáng)電控制按鈕49。觸摸屏44與控制系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對話， 對于設(shè)備的所有控制參數(shù)都可直接通過觸摸屏44直接輸入，操作界面直觀、簡潔。
權(quán)利要求一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，具有電氣控制系統(tǒng)，其特征在于機(jī)架由相互固定相連的底座(24)、左側(cè)板(1)、右側(cè)板(15)和整體拉桿(22)組成，形成對稱框架式機(jī)架結(jié)構(gòu)；機(jī)架上裝置有輾壓輪機(jī)構(gòu)，輾壓輪(5)通過與其相連的前輾輪座(35)、后輾輪座(34)與左側(cè)板(1)固定連接，裝置在主軸(32)上；前輾輪座(35)和后輾輪座(34)的開口叉上裝有滾動小滑塊(36)結(jié)構(gòu)；工件(7)圓度隨動式托輥調(diào)整結(jié)構(gòu)、托輥調(diào)整結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心(O)與主軸(32)中心(O’)同軸，或主軸(32)中心(O’)在圓周角(AOB)之間，或在圓周角(AOB)的角平分線上；測量頭(26)上帶有雙排測量滾輪(27)，工作時(shí)雙排測量滾輪(27)與工件(7)為滾動接觸；支撐輪(10)采用剖分式背輥(25)結(jié)構(gòu)；主滑塊(11)上安裝有十字交叉滾柱滾動導(dǎo)軌(23)與底座(24)連接，主滑塊(11)和強(qiáng)力滾珠絲杠副螺母(14)浮動連接，滾珠絲杠(13)安裝在固定于右側(cè)板(15)上的軸承座(19)里；大功率伺服電機(jī)(16)與減速機(jī)(17)連接，減速機(jī)(17)固定在軸承座(19)上，構(gòu)成全電驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)；主滑塊(11)上安裝有光柵傳感器X(12)，與測量機(jī)構(gòu)(23)上配置的光柵傳感器Y(9)構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，其特征在于固定在左側(cè)板(1) 上的前輾輪座(35)采用圓錐孔軸承內(nèi)套(37)，所述內(nèi)套為可拆卸結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)，其特征在于左側(cè)板(1)上安裝 有旋轉(zhuǎn)式前輾輪座拆卸機(jī)構(gòu)(33)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，其特征在于所述前輾 輪座(35)與后輾輪座(34)上裝置的滾動小滑塊(36)為H型結(jié)構(gòu)，其軸線與主軸(32)平 行且與主軸(32)軸線等高或略低2 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，其特征在于所述支 撐輪(10)與二根背輥(25)相切，二根背輥(25)中心豎直共線，支撐輪(10)中心與二根背 輥(25)中心組成等腰三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，其特征在于所述的 主滑塊(11)采用十字交叉滾柱滾動導(dǎo)軌(23)與底座(24)連接，主滑塊(11)和強(qiáng)力滾珠 絲杠副螺母(14)浮動連接，滾珠絲杠(13)安裝在固定于右側(cè)板(15)上的軸承座(19)里， 大功率伺服電機(jī)(16)與減速機(jī)(17)連接，減速機(jī)(17)固定在軸承座(19)上，構(gòu)成了大功 率全電驅(qū)動伺服進(jìn)給系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，其特征在于所述的 電氣控制系統(tǒng)采用外置獨(dú)立式電氣控制柜(39)，觸摸屏(44)安裝在控制柜外罩上的旋轉(zhuǎn) 控制箱(45)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種中大型數(shù)控環(huán)件冷軋機(jī)床，其特征在于機(jī)架由底座、左側(cè)板、右側(cè)板和整體拉桿組成；機(jī)架上裝置有輾壓輪機(jī)構(gòu)裝置在主軸上；工件圓度隨動式托輥調(diào)整結(jié)構(gòu)、托輥調(diào)整結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心與主軸中心同軸；測量頭上帶有雙排測量滾輪；支撐輪采用剖分式背輥結(jié)構(gòu)；主滑塊上安裝有十字交叉滾柱滾動導(dǎo)軌；主滑塊和強(qiáng)力滾珠絲杠副螺母浮動連接；伺服電機(jī)與減速機(jī)連接，減速機(jī)固定在軸承座上；主滑塊上安裝有光柵傳感器X與光柵傳感器構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型其結(jié)構(gòu)組成簡化，系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，加工精度高，加工范圍大。
文檔編號B21H1/06GK201618824SQ200920178288
公開日2010年11月3日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者劉余, 藍(lán)育忠 申請人:河南創(chuàng)世科技發(fā)展有限公司;劉余;藍(lán)育忠