專利名稱：一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數(shù)控機床，尤其涉及一種用于金屬環(huán)件冷軋成形加工的專用設備。
背景技術：
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外環(huán)、球籠保持器、隔套等，所用材料包括黑色金屬和有色金屬。目前金屬環(huán)件最普遍的加工方式為采用金屬切削機床進行切削加工，這種方法需要多種設備配合，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)件冷軋技術逐步發(fā)展起來，與傳統(tǒng)的切削機床加工工藝相比較，其下料 直徑較小，因而大幅提高了原材料的利用率(根據(jù)尺寸不同可提高10% -30% )，同時工件 經(jīng)冷輾壓后金屬流線保留完整，材料晶粒得以細化，在隨后的熱處理再結晶時能夠獲得細 而均勻的組織，提高了材料的疲勞強度。冷軋技術在環(huán)形零件加工中日益被重視。目前使用的冷軋機，主要是小型、和中小型冷軋機，均采用臥式結構，受臥式結構 的影響，其加工范圍受到限制，日漸不能滿足生產(chǎn)需要。沒有前輾輪座拆卸機構，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，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合金桿形，工作時與工件為滑動摩擦，與工 件只有一個接觸點，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、連桿進給方式。進給速度采用開環(huán)控制，液壓系統(tǒng)運動精度差， 易受液壓油溫升影響機床加工精度，凸輪和連桿機構結構復雜，制造、維護困難?？傮w上來說，目前使用的冷軋機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)明內容本實用新型目的是克服現(xiàn)有技術所存在的種種不足，提供一種簡化結構組成，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立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床，為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用了如下技術方案所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機為立式結構。由上頂板、下底板和4根導向拉桿 組成對稱框架立式機架結構；上頂板上裝置有輾壓輪結構，輾壓輪結構通過前輾輪座、后輾 輪座與上頂板固定連接，安裝在主軸上，主軸上置有輾壓輪，其傳動方式為電機經(jīng)V帶經(jīng)減 速機后通過聯(lián)軸器帶動主軸，對工件提供輾壓旋轉主動力。所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機，前輾輪座和上頂板由T型螺釘連接。上頂板上開有T型槽，前輾輪座可通過T型螺釘在上頂板的T型槽中滑動，方便前輾輪座的拆卸，縮 短更換模具時間和減輕勞動強度。所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機，托輥油缸的活塞桿與曲臂鉸接，活塞桿的運動 可帶動曲臂圍繞轉軸轉動。所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機，測桿頭工作時與工件為滾動接觸，安裝光柵傳 感器B。所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機，支撐輪采用剖分式背輥結構；主滑塊安裝在4 根導向拉桿上，下底板固定在床身上，主進給油缸固定在下底板上，活塞桿與主滑塊連接， 滾動斜面通過滾珠絲杠副的轉動控制其具體位置，由滾動斜面的位移對活塞桿的位置進行 控制，主滑塊上安裝光柵傳感器A，對主滑塊的位置進行直接測量。所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機，支撐輪采用剖分式背輥結構，支撐輪與2根背 輥相切，2根背輥中心豎直共線，支撐輪中心與2根背輥中心組成等腰三角形。在不降低強 度的前提下，增大了工作區(qū)空間，擴大了工件加工尺寸范圍。所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機，主滑塊通過帶預緊的滾動裝置安裝在4根導向 拉桿上，4根導向拉桿相互平行，主滑塊只能做上下運動。所述的一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機，主滑塊上安裝有光柵傳感器A，消除了從伺服電 機到滾珠絲杠副與主滑塊連接之間的機械間隙和機械結構變形量。與測量頭上的光柵傳感 器B構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。本實用新型具有以下有益效果1.結構新穎。為國內首次采用立式結構機架和伺服液壓復合進給方式的數(shù)控環(huán)件 冷軋機。2.工件加工尺寸段大，范圍廣。加工的工件最大直徑可達O400mm，最大寬度可達 90mm,可向下延伸。3.提高了冷輾工件的尺寸精度及形位精度。立式機架采用對稱框架式結構使機床 具有良好的剛性，機架單端變形< 0. 03mm，為輾擴精度的提高奠定了基礎，液壓系統(tǒng)提供足 夠大的動力，伺服電機能平穩(wěn)的控制滾動斜面的運動，且具有很高的定位精度，能夠平穩(wěn)的 控制活塞桿推動主滑塊的進給速度。主滑塊通過帶滾動導套的導向拉桿運動，消除了在低 速下的爬行現(xiàn)象。在主滑塊上采用了位移光柵傳感器作為測量裝置，這樣能完全消除主滑 塊以后的所有機構間隙和受力情況下的變形，從而避免了對產(chǎn)品加工精度的影響。4.調整方便快捷，便于更換模具。改善軸系結構，減小軸系變形，前輾輪座圓錐孔 軸承內套與主軸配合，可實現(xiàn)對前輾輪座快速拆卸，不會損壞主軸和軸承，縮短了模具更換 時間。5.方便了冷輾工藝參數(shù)的調整。通過觸摸屏的人機對話方式，設定伺服電機的進 給速度轉換點，可方便設定多個冷輾工進速度及速度轉換點，為最終提高冷輾工件質量提 供了有效的手段。

圖1是數(shù)控環(huán)件冷軋機床主視圖；圖2是數(shù)控環(huán)件冷軋機床局部左視圖；[0024]圖3是數(shù)控環(huán)件冷軋機床數(shù)控原理簡圖；圖4是電氣控制原理簡圖。圖中1-上頂板，2-導向拉桿，3-T型螺釘，4-主軸，5-錐套，6-右芯輥套，7-后輾 輪座，8-聯(lián)軸器，9-減速機，10-軸承內套，11-前輾輪座，12-輾壓輪，13-芯軸，14-啟動電 機，15-支撐輪座，16-支撐輪，17-測量頭，18-背輥，19-主滑塊，20-下底板，21-滾動斜面， 22-主進給油缸，23-床身，24-活塞桿，25-螺母，26-滾珠絲杠副，27-光柵傳感器A，28-減 速機，29-伺服電機，30-控制箱，31-主電機，32-V帶，33-左芯輥套，34-活塞桿，35-托輥 油缸，36-后限位點，37-曲臂，38-轉軸，39-機械手，40-工件，41-光柵傳感器B，42-轉軸， 43-觸摸屏。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。由圖1可見一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機為立式結構。由上頂板1、下底板20和4根 導向拉桿2組成對稱框架立式機架結構；上頂板1上裝置有輾壓輪12結構，輾壓輪12結構 通過前輾輪座11、后輾輪座7與上頂板1固定連接，安裝在主軸4上，主軸4上置有輾壓輪 12，其傳動方式為電機31經(jīng)V帶32經(jīng)減速機9后通過聯(lián)軸器8帶動主軸4，對工件40提供 輾壓旋轉主動力。前輾輪座11和上頂板1由T型螺釘3連接。上頂板1上開有T型槽，前 輾輪座11可通過T型螺釘在上頂板1的T型槽中滑動，方便前輾輪座11的拆卸，縮短更換 模具時間和減輕勞動強度。支撐輪16采用剖分式背輥18結構；主滑塊19安裝在4根導向拉桿2上，下底板 20固定在床身23上，主進給油缸22固定在下底板上，活塞桿24與主滑塊19連接，滾動斜 面21通過滾珠絲杠副26的轉動控制其具體位置，由滾動斜面21的位移對活塞桿24的位 置進行控制，主滑塊19上安裝光柵傳感器A27，對主滑塊19的位移位置進行直接測量。主滑塊19通過帶預緊的滾動裝置安裝在4根導向拉桿2上，4根導向拉桿2相互 平行，使主滑塊19只能做上下運動，限止了其它自由度。由圖2可見隨動式托輥結構的曲臂37固定在上頂板1上，通過托輥油缸35的活 塞桿34與曲臂37鉸接，活塞桿34的運動可帶動曲臂37圍繞轉軸38，可在一定范圍內轉動。測量頭17工作時與工件40為滾動接觸，安裝光柵傳感器B 41，保證工件40工況 的穩(wěn)定。由圖3可見主滑塊19上安裝有光柵傳感器A 27，用于測量主滑塊19的位移，光 柵傳感器A 27將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)主滑塊19的不同位置，控制伺服電機 29在對應位置點的進給速度，將光柵傳感器A 27安裝在主滑塊19上，有效的消除了進給系 統(tǒng)機構間的裝配間隙和受力后的變形量，與測量頭17上配置的光柵傳感器B41構成了閉環(huán) 控制系統(tǒng)，這種結構提高了機床控制系統(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，可與人機界面觸摸屏43進行雙向數(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A 27、光柵傳感器B 41監(jiān)控執(zhí)行元件的位置狀態(tài)，將信息反饋給PLC，PLC進行 信號處理以后再驅動執(zhí)行元件100，從而構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，顯著提高了數(shù)控系統(tǒng)的控制精 度。
權利要求一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床，具有傳動裝置及電氣控制系統(tǒng)，其特征在于冷軋機為立式結構，由上頂板(1)、下底板(20)和相連接的四根垂直設置的導向拉桿(2)組成對稱框架立式機架結構；上頂板(1)上裝置有輾壓輪(12)結構，所述輾壓輪(12)結構通過與之相連的前輾輪座(11)、后輾輪座(7)與上頂板(1)固定連接，安裝在主軸(4)上；托輥油缸(35)的活塞桿(34)與曲臂(37)鉸接；支撐輪(16)采用剖分式背輥(18)結構；在下底板上面有主滑塊(19)，主滑塊通過帶預緊的滾動裝置安裝在四根導向拉桿(2)上；所述下底板(20)固定在床身(23)上，主進給油缸(22)固定在下底板上，活塞桿(24)與主滑塊(19)連接，滾珠絲杠副(26)的螺母(25)與滾動斜面(21)連接；滾動斜面(21)通過滾珠絲杠副(26)的轉動控制其具體位置，由滾動斜面(21)的位移對活塞桿(24)的位置進行控制；測量頭(17)上安裝有光柵傳感器B(41)，主滑塊(19)上安裝有光柵傳感器A(27)。
2.根據(jù)權利要求1所述一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床，其特征在于所述的上頂板(1) 上開有T型槽，所述前輾輪座(11)與上頂板(1)采用T型螺釘(3)連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床，其特征在于所述輾壓輪 (12)通過錐套(5)安裝在主軸(4)上。
4.根據(jù)權利要求1或2所述一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床，其特征在于所述支撐輪 (16)與二根背輥(18)相切，二根背輥(18)中心豎直共線，支撐輪(16)中心與二根背輥 (18)中心組成等腰三角形。
5.根據(jù)權利要求1或2所述一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床，其特征在于所述的傳動裝 置由伺服電機(29)通過減速機(28)驅動滾珠絲杠副(26)，滾珠絲杠副(26)的螺母與滾動 斜面(21)連接，用滾動斜面(21)控制活塞桿(24)的位移，活塞桿(24)與主滑塊(19)采 用自定心方式連接。
專利摘要本實用新型涉及一種立式數(shù)控環(huán)件冷軋機床，其特征在于冷軋機為立式結構，由上頂板、下底板和相連接的四根垂直設置的導向拉桿組成對稱框架立式機架結構；上頂板上裝置有輾壓輪結構，所述輾壓輪結構通過與之相連的前輾輪座、后輾輪座與上頂板固定連接，安裝在主軸上；托輥油缸的活塞桿與曲臂鉸接；支撐輪采用剖分式背輥結構；在下底板上面有主滑塊，主滑塊通過帶預緊的滾動裝置安裝在四根導向拉桿上；所述下底板固定在床身上，主進給油缸固定在下底板上，活塞桿與主滑塊連接，滾珠絲杠副的螺母與滾動斜面連接。本實用新型解決了冷輾機在大壓力的條件下實現(xiàn)高精度進給，并具有運行可靠、靈敏度高、控制精度高、使用壽命長等特點。
文檔編號B21H1/06GK201552266SQ200920178289
公開日2010年8月18日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權日2009年10月21日
發(fā)明者劉余, 藍育忠 申請人:河南創(chuàng)世科技發(fā)展有限公司;劉余;藍育忠