一種全電伺服型分散多動力的大型臥式對輪旋壓設備的製作方法

2023-06-24 07:45:31 1

本發明屬於對輪旋壓成形技術領域，具體涉及一種全電伺服型分散多動力的大型臥式對輪旋壓設備。

背景技術：

對輪旋壓工藝是一種應用一對或多對內、外旋輪對稱布置，同時對筒形工件的內外表面進行旋壓成形的方法。

傳統的旋壓工藝又稱為有芯模旋壓，芯模的存在大大限制了旋壓工藝的加工能力，使傳統旋壓技術存在如下不足：(1)可加工工件的大小受限於芯模大小，大大降低了旋壓工藝加工範圍；(2)加工芯模提高了設備的模具成本；(3)芯模的加工精度直接影響所加工零件的內表面質量；(4)對於一些變直徑複雜管、環件，有芯模旋壓往往無法實現。相對地，對輪旋壓設備使用內旋輪取代了芯模，這大大節省了工裝成本，有效改善了管內壁精度，同時成形件內部的應力狀態有了顯著改善。並且旋輪所受的載荷降低了近50％，大幅度地降低成本和能耗。此外，對輪旋壓的加工範圍很廣，能夠加工一定範圍內任意直徑的筒形件，甚至可以加工變直徑管件。因此對輪旋壓工藝在石油、化工、航天以及軍工領域大有可為，尤其適用於高精度的大管徑薄壁筒形件(例如大型火箭外殼)的製備。

國外對對輪旋壓工藝與設備研究較早，美國的拉迪斯(LatishForging)鍛造公司和德國MT(MANTechnology)公司從上世紀七八十年代就設計和製造出對輪旋壓設備，並應用於大型薄壁管件(如火箭發動機外殼)的成型加工。目前國內尚無大型對輪旋壓設備應用於工程實踐的案例見於報告。

國外現有的大型對輪旋壓設備以立式結構為主，採取立式結構有利於加工件的夾持，避免重力因素對加工過程的影響。但是立式結構限制了工件的長度，如果要求加工長管件，設備和工件的重心都要提高，不利於工件裝卸過程。同時現有大型對輪旋壓設備採用動力源較少，各對輪沿工件徑向方向的進給運動往往是聯動的，由於工作阻力很大，對動力源的功率有較高要求。為了使各對輪協調聯動使得傳動機構複雜，對傳動零部件的剛度、精度都有較高的要求。因此現有的對輪旋壓設備仍存在成本高、功耗大、效率低、結構複雜等弊端。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種全電伺服型分散多動力的大型臥式對輪旋壓設備，具有成本低、效率高、結構簡單的優點。

為了達到上述目的，本發明採取的技術方案為：

一種全電伺服型分散多動力的大型臥式對輪旋壓設備，包括基座11，基座11上面布置有水平滾珠直線導軌23，水平滾珠直線導軌23上連接的外旋輪機構的外旋輪26和內旋輪機構的內旋輪36配合夾住管坯61，管坯61一端置於支撐板12上，支撐板12連接在基座11上，管坯61另一端裝夾在可移動旋轉裝置的自定心卡盤54上。

所述的外旋輪機構包括第一伺服電機21，第一伺服電機21輸出端連接水平滾珠絲杆22一端，水平滾珠絲杆22兩端固定安裝在基座11上，與水平滾珠絲杆22相配合的滾珠絲杆螺母24固定在外旋輪盤25底部，外旋輪盤25安放在水平滾珠直線導軌23上，外旋輪盤25內圈均布安裝3組以上旋輪徑向進給機構。

所述的內旋輪機構包括第二伺服電機31，第二伺服電機31輸出端和水平布置的主絲槓32的輸入端連接，主絲槓32一端固定安裝在支撐板12上，主絲槓32另一端通過軸承安裝在可移動旋轉裝置的絲槓遊動支撐件55上，與主絲槓32配合的絲槓螺母33固定安裝在內旋輪盤34中間，內旋輪盤34上開有兩通孔，並穿過兩根導柱35，導柱35一端固定在支撐板12上，另一端固定在絲槓遊動支撐件55上，內旋輪盤34外周均布安裝3組以上旋輪徑向進給機構。

所述的旋輪徑向進給機構包括微伺服電機41，微伺服電機41的輸出軸上固定有小齒輪42，小齒輪42與大齒輪43相嚙合，大齒輪43固定在螺母套44上，螺母套44與楔塊絲槓45的絲槓一端螺紋配合，楔塊絲槓45的楔塊另一端與旋輪滑塊46的楔面配合，旋輪滑塊46平面一端安裝有內旋輪36或外旋輪26。

所述的可移動旋轉裝置包括異步電機51，異步電機51固定安裝在主軸箱體52上，主軸箱體52體內通過軸承安裝有空心主軸53上，異步電機51的輸出軸通過動力傳動結構和空心主軸53輸入端連接，空心主軸53輸出端固定連接有自定心卡盤54，空心主軸53內部通過軸承安裝有絲槓遊動支撐件55，絲槓遊動支撐件55一端固定在主軸箱體52上，主軸箱體52固定安放在二維移動座56上。

本發明的有益效果：本發明採用臥式結構，加工過程中設備和管坯的重心高度與工件長度無關，僅依靠加長機身即可方便的加工較長工件。本發明設備的各主要絲槓、內外旋輪均配備伺服電機進行獨立控制，採用分散多動力，避免複雜繁冗的傳動機構，使設備運行更穩定，降低對主要驅動源的功率要求，並且各旋輪可以獨立工作，可以選用不同進給深度，實現多道次旋壓。本發明設備採用二維移動機座，通過移開空心主軸機構能夠方便的裝卸工件。本發明設備整體上結構簡便、功耗小、運行穩定、易於維護。

附圖說明

圖1是本發明設備的主視圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是圖1的A向視圖。

圖4是內旋輪機構結構示意圖。

圖5是旋輪徑向進給機構結構示意圖。

圖6是可移動旋轉裝置結構示意圖。

圖7是主軸箱體內部結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

參照圖1和圖2，一種全電伺服型分散多動力的大型臥式對輪旋壓設備，包括基座11，基座11上面布置有水平滾珠直線導軌23，水平滾珠直線導軌23上連接的外旋輪機構的外旋輪26和內旋輪機構的內旋輪36配合夾住管坯61，管坯61一端置於支撐板12上，支撐板12連接在基座11上，管坯61另一端裝夾在可移動旋轉裝置的自定心卡盤54上。

參照圖1、和圖3，所述的外旋輪機構包括第一伺服電機21，第一伺服電機21輸出端連接水平滾珠絲杆22一端，水平滾珠絲杆22兩端固定安裝在基座11上，與水平滾珠絲杆22相配合的滾珠絲杆螺母24固定在外旋輪盤25底部，外旋輪盤25安放在水平滾珠直線導軌23上，啟動第一伺服電機21即可通過水平滾珠絲杆22帶動外旋輪盤25沿著水平滾珠直線導軌23水平移動，外旋輪盤25內圈均布安裝4組旋輪徑向進給機構。

參照圖1、圖3及圖4，所述的內旋輪機構包括第二伺服電機31，第二伺服電機31輸出端和水平布置的主絲槓32的輸入端連接，主絲槓32一端固定安裝在支撐板12上，主絲槓32另一端通過軸承安裝在可移動旋轉裝置的絲槓遊動支撐件55上，與主絲槓32配合的絲槓螺母33固定安裝在內旋輪盤34中間，內旋輪盤34上開有兩通孔，並穿過兩根導柱35，導柱35一端固定在支撐板12上，另一端固定在遊動支撐件55上，啟動第二伺服電機31可以通過主絲槓32帶動內旋輪盤34沿著導柱35進行水平移動，內旋輪盤34外周均布安裝4組旋輪徑向進給機構。

參照圖5，所述的旋輪徑向進給機構包括微伺服電機41，微伺服電機41的輸出軸上固定有小齒輪42，小齒輪42與大齒輪43相嚙合，大齒輪43固定在螺母套44上，螺母套44與楔塊絲槓45的絲槓一端螺紋配合，楔塊絲槓45的楔塊另一端與旋輪滑塊46的楔面配合，旋輪滑塊46平面一端安裝有內旋輪36或外旋輪26，啟動微伺服電機41，可以實現內外旋輪對管坯61的徑向進給運動。

參見圖1、圖6及圖7，所述的可移動旋轉裝置包括異步電機51，異步電機51固定安裝在主軸箱體52上，主軸箱體52體內通過軸承安裝有空心主軸53上，異步電機51的輸出軸通過動力傳動結構和空心主軸53輸入端連接，空心主軸53輸出端固定連接有自定心卡盤54，空心主軸53內部通過軸承安裝有絲槓遊動支撐件55，絲槓遊動支撐件55一端固定在主軸箱體52上，主軸箱體52固定安放在二維移動座56上，可以實現主軸箱體52的二維移動。

本發明的具體工作原理為：

1)管坯裝夾：首先二維移動座56拖動主軸箱體52沿主絲槓32軸向遠離裝備基座11，內旋輪機構的主絲槓32和導柱35從絲槓遊動支撐件55中脫出；二維移動座56拖動主軸箱體52沿垂直主絲槓32軸向運動與基座11錯開；之後將管坯61裝入外旋輪26和內旋輪36之間，管坯61一端置於支撐板12上；最後令二維移動座56按先前反順序移動，使內旋輪機構的主絲槓32和導柱35與絲槓遊動支撐件56對接，並將管坯61的另一端裝夾在自定心卡盤54上。

2)旋壓加工：完成管坯61裝夾後，異步電機51啟動，通過皮帶傳動、齒輪傳動後可帶動空心主軸53旋轉，空心主軸53通過自定心卡盤54使管坯61沿自身軸線自轉；然後根據加工工藝要求，控制各個微伺服電機41轉動，使各個旋輪徑向進給至規定深度；最後第一伺服電機21和第二伺服電機31同步啟動，分別帶動內旋輪機構和外旋輪機構沿管坯61軸向進給；加工過程中，依據具體工藝要求，對裝備中各伺服電機進行調節；

3)工件卸載：加工完成後，首先鬆開自定心卡盤54的，控制二維移動座56移動，取出加工件。