專利名稱：一種大角度漸進成形滾動工具頭及成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板料成形技術(shù)領(lǐng)域的裝置。具體是一種可成形大成形角的漸進成形滾動工具頭。
背景技術(shù)：
板料漸進成形是近年來興起的板料加工技術(shù)，具有加工方式靈活、成形性能好以及柔性的特點，特別適用于單件及小批量的金屬板材產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。漸進成形所用的工具頭多為半球形壓頭，成形時工具頭與板料處于滑動摩擦狀態(tài)，易引起板料表面的劃傷， 影響金屬板料的表面質(zhì)量。吉林大學(xué)李明哲設(shè)計了漸進成形用的滾動工具頭(專利號 201010030832)，采用滾動摩擦代替滑動摩擦改善表面質(zhì)量。但是該設(shè)計受結(jié)構(gòu)限制，滾珠套筒壁厚通常較厚，當加工成形角較大的零件時，滾珠循環(huán)套會與成形板料壁相接觸而產(chǎn)生干涉，較難加工成形角度較大的零件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種使成形的角度范圍大大增大，進一步擴大了漸進成形的應(yīng)用范圍的大角度漸進成形滾動工具頭及成形方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種大角度漸進成形滾動工具頭， 其特征在于，包括工具桿和滾動工具頭；所述的工具桿上端連接數(shù)控漸進機床，下端設(shè)有斜面，所述的滾動工具頭設(shè)置在該斜面上，工具桿在數(shù)控漸進機床的帶動下進行漸進成形的同時可根據(jù)產(chǎn)品形狀特征按預(yù)定程序繞自身轉(zhuǎn)動。所述的滾動工具頭包括滾動球頭、滾珠、球頭座與球頭套，所述的滾動球頭置于球頭座底端的凹槽內(nèi)，球頭座與滾動球頭間填單層均勻分布的滾珠，滾動球頭與滾珠通過球頭套固定于球頭座上，球頭座安裝于工具桿底端斜面上，并使?jié)L動球頭球心位于工具桿中軸線上。所述的滾動工具頭通過其上端的螺紋結(jié)構(gòu)與工具桿的斜面相連。—種板材采用上述裝置的漸進成形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(I)采用層切法進行數(shù)控軌跡編程，對漸進成形工具頭的軌跡進行編程，同時通過對數(shù)控漸進機床的進給速度以及主軸轉(zhuǎn)速進行編程，通過進給速度與主軸轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)，控制工具桿自轉(zhuǎn)帶動滾動工具頭轉(zhuǎn)動，使?jié)L動工具頭的中截面始終與板料零件表面的外法向重合，從而獲得最大的成形角度；(2)在漸進成形時，工具桿帶動滾動工具頭在板料上移動的同時按照預(yù)先編程的速度繞其中軸線自轉(zhuǎn)，使?jié)L動球頭始終面向板料，從而在成形漸進板料中使板料獲得較高表面質(zhì)量的同時成形角度不受限制。所述的進給率與主軸轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)關(guān)系為當前主軸轉(zhuǎn)速為當前進給速度的一半除以圓周率再除以當前零件上接觸點的曲率半徑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用滾動摩擦方式代替滑動摩擦方式可以改善表面質(zhì)量；此外可以成形最大成形角約80°的板料零件，使成形的角度范圍大大增大，進一步擴大了漸進成形的應(yīng)用范圍。


圖I為本發(fā)明大成形角漸進成形滾動工具頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中滾動工具頭的放大圖；圖3為采用本發(fā)明工具頭加工成形角為80°的零件示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖1-3所示，一種大角度漸進成形滾動工具頭包括工具桿I、滾動工具頭2以及成形板料，滾動工具頭2包括球頭套3、滾動球頭4、滾珠5、球頭座6。其中工具桿I通過球頭座上端螺紋與球頭座6連接，滾動球頭4位于球頭座6底端的凹槽內(nèi)，滾動球頭4與球頭座6之間填充滾珠5，滾動球頭4與滾珠5被球頭套3包裹，球頭套3固定于球頭座6。針對錐形板料零件的成形過程包括以下步驟I)采用層切法生成刀軌；2)對工具軌跡程序進行修改將刀具的進給速率F值改為4000 (mm/min)，那么軌跡程序中每一層所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速S值改為636. 62/該層半徑(rpm)3)將板料固定于數(shù)控漸進成形機床的工作臺上并壓邊，數(shù)控機床的進給速度和主軸轉(zhuǎn)速百分比分別定為100%和100% ；4)將滾動工具頭安裝好，初始斜面朝向凹形件外側(cè)；5)啟動數(shù)控漸進成形機床，時刻注意滾動工具頭與零件壁的距離情況，使?jié)L動工具頭始終指向零件外法相，完成成形；6)成形完成后，抬起工具頭，取下板料。
權(quán)利要求
1.一種大角度漸進成形滾動工具頭，其特征在于，包括工具桿和滾動工具頭；所述的工具桿上端連接數(shù)控漸進機床，下端設(shè)有斜面，所述的滾動工具頭設(shè)置在該斜面上，工具桿在數(shù)控漸進機床的帶動下進行漸進成形的同時可根據(jù)產(chǎn)品形狀特征按預(yù)定程序繞自身轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大角度漸進成形滾動工具頭，其特征在于，所述的滾動工具頭包括滾動球頭、滾珠、球頭座與球頭套，所述的滾動球頭置于球頭座底端的凹槽內(nèi)， 球頭座與滾動球頭間填單層均勻分布的滾珠，滾動球頭與滾珠通過球頭套固定于球頭座上，球頭座安裝于工具桿底端斜面上，并使?jié)L動球頭球心位于工具桿中軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種大角度漸進成形滾動工具頭，其特征在于，所述的滾動工具頭通過其上端的螺紋結(jié)構(gòu)與工具桿的斜面相連。
4.一種板材材料上述任一權(quán)利要求所述裝置的漸進成形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)采用層切法進行數(shù)控軌跡編程，對漸進成形工具頭的軌跡進行編程，同時通過對數(shù)控漸進機床的進給速度以及主軸轉(zhuǎn)速進行編程，通過進給速度與主軸轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)，控制工具桿自轉(zhuǎn)帶動滾動工具頭轉(zhuǎn)動，使?jié)L動工具頭的中截面始終與板料零件表面的外法向重合，從而獲得最大的成形角度；(2)在漸進成形時，工具桿帶動滾動工具頭在板料上移動的同時按照預(yù)先編程的速度繞其中軸線自轉(zhuǎn)，使?jié)L動球頭始終面向板料，從而在成形漸進板料中使板料獲得較高表面質(zhì)量的同時成形角度不受限制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的板材漸進成形方法，其特征在于，所述的進給率與主軸轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)關(guān)系為當前主軸轉(zhuǎn)速為當前進給速度的一半除以圓周率再除以當前零件上接觸點的曲率半徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大角度漸進成形滾動工具頭及成形方法，包括工具桿和滾動工具頭；所述的工具桿上端連接數(shù)控漸進機床，下端設(shè)有斜面，所述的滾動工具頭設(shè)置在該斜面上，工具桿在數(shù)控漸進機床的帶動下進行漸進成形的同時可根據(jù)產(chǎn)品形狀特征按預(yù)定程序繞自身轉(zhuǎn)動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使成形的角度范圍大大增大，進一步擴大了漸進成形的應(yīng)用范圍。
文檔編號B21D25/00GK102581108SQ201210028809
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者宋修成, 曹簡, 陸彬, 陳軍 申請人:上海交通大學(xué)