一种数控立式热轧环机及控制方法技术

本发明专利技术提出一种数控立式热轧环机及控制方法。该数控立式热轧环机包括机架、轧辊机构、测量辊机构、导向辊机构、芯辊机构、进给机构、控制装置，通过伺服电机驱动滚珠丝杠带动辗压轮移动，测量辊机构为安装有位移传感器的随动测量辊机构，可通过丝杆调节位置适应不同尺寸规格环件轧制过程的测量，通过向PLC控制器输入各个参数，实现立式热轧环过程的数控化。本发明专利技术可以节省人力、节约材料、提高零件成形精度、减少后续机加工量和废品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于立式热轧环机的
，尤其涉及。
技术介绍
立式热轧环机是Φ 100mm以下中小型环件轧制成形的常用设备，属于径向轧制。我国是环件制造和使用大国，有各式热轧环机数千台，然而热轧环生产机械化、自动化程度较低，热轧环在线测量与过程控制整体水平与国际先进水平相比差距明显。传统的立式热轧环机由气缸或者油缸通过活塞杆和滑块等部件驱动辗压轮进行直线运动，实现辗压进给，进给过程由人工操作控制，导向辊和测量辊在轧制过程中固定不动，轧制过程由人工目测，当环件外壁接近测量辊时，停止进给，人工控制辗压轮向上回程，取出环件，完成一次循环。由于人工目测控制的不确定性因素很多，使得成形环件质量不一，迫使热轧环工艺采取大公差、大留量的对策，造成锻件精度低、原材料消耗大的弊端。为提高传统立式热轧环机自动化轧制水平和生产效率，降低人工成本，提高环件的质量和精度，并节约采购新型立式热环机的成本，对现有传统立式热轧环机进行数控化改造具有重大的实际意义和广阔的市场需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供，可实现立式热轧环机的数控化。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种数控立式热轧环机，包括机架、轧辊机构、测量辊机构、导向辊机构、芯辊机构、进给机构、控制装置，所述轧辊机构包括辗压轮、滑块和轧辊电机，所述测量辊机构的径向中心线与所述机架的竖直中心线呈50°?60°夹角，所述导向辊机构的径向中心线与机架的竖直中心线呈60°?70°夹角，所述芯辊机构的轴向中心线与机架的竖直中心线垂直相交，所述辗压轮设于芯辊机构的芯棍的正上方，测量棍机构的测量棍设于芯棍机构的芯棍的左下方，导向棍机构的导向棍设于芯棍机构的芯棍的右下方；所述轧棍电机的输出轴通过万向联轴器与传动轴一端相连，所述传动轴的另一端与所述辗压轮相连，传动轴另一端端头与所述滑块相连，滑块可沿设置于机架上的导轨上下滑动，其特征在于，所述滑块与第一位移传感器的输入端相连；所述进给机构包括伺服电机、减速器、滚珠丝杠和连接传动装置，所述伺服电机的传动轴与所述减速器的输入轴相连，所述滚珠丝杠的上端和下端分别通过所述连接传动装置与所述减速器的输出轴、滑块相连；所述测量辊机构包括壳体、套筒、套筒丝杠、定位装置、活塞杆、第二位移传感器和测量辊，所述壳体外套于所述套筒，壳体圆周面上设有导向键与套筒外圆周面相接触，套筒一端伸出壳体一端通过定心套与壳体固定相连，所述套筒丝杠一端从套筒另一端伸入套筒内部，套筒丝杠另一端通过所述定位装置与壳体固定相连，所述活塞杆一端通过芯辊销轴与测量辊相连，活塞杆另一端从套筒一端伸入套筒内部，活塞杆通过直线轴承及直线轴承端盖与套筒相连，所述第二位移传感器的输入端与活塞杆相连；所述控制装置为PLC控制器，所述PLC控制器输入端分别与所述第一位移传感器、第二位移传感器的输出端相连，PLC控制器的输出端分别与所述伺服电机、轧棍电机相连,控制轧棍电机和伺服电机的启动和停止。 按上述方案，所述连接传动装置包括空心圆柱体、连接盘、螺母座和导向环，所述连接盘顶部与所述减速器底部相连，所述空心圆柱体顶部与连接盘底部相连，空心圆柱体底部相接导向环，空心圆柱体与连接盘接触面之间设有垫盘，所述滚珠丝杠的上端外圆周面分别与所述连接盘内壁上下两端通过轴承连接，滚珠丝杠的下端连接丝杆螺母，所述丝杠螺母外部套接螺母座，所述导向环内环面与所述螺母座外圆周面相配置，螺母座底部中心开有螺孔，通过螺栓与所述滑块顶部相连，螺母座底端面与滑块的接触面设有凸凹球垫，螺栓头部与滑块的接触面设有凸凹球垫。 按上述方案，所述套筒一端内壁设有第一台阶和第二台阶，所述直线轴承设于套筒一端端头内部，通过所述第一台阶定位，所述直线轴承端盖与套筒一端的端面相连，所述直线轴承尾部与所述第二台阶之间设有弹簧，所述活塞杆为一端端头设有“U”型凹槽的圆柱杆，活塞杆的另一端沿轴向开有内孔，所述第二位移传感器设于所述内孔内，所述测量辊设于“U”型凹槽内并通过所述芯辊销轴与凹槽两侧相连，所述活塞杆的另一端与所述直线轴承相配置，活塞杆的外圆周面上开有矩形凹槽，所述矩形凹槽内设有限位销进行定位，所述限位销通过螺栓固定于所述套筒上，第二位移传感器输出端部套接卡槽法兰，所述卡槽法兰与活塞杆的另一端端头相连，卡槽法兰与活塞杆接触面之间设有传感器磁圈，卡槽法兰与所述弹簧相接触。 按上述方案，所述定位装置包括定位手柄、平面轴承座、平面轴承和平面轴承端盖，所述平面轴承座一端端面与所述壳体端面相连，所述套筒丝杠尾部通过所述平面轴承与平面轴承座相连，平面轴承另一端端面与所述平面轴承端盖相连，所述定位手柄安设于所述平面轴承座外圆周面上。 一种数控立式热轧环机的控制方法，首次手动启动所述伺服电机，驱动所述辗压轮移动到与所述芯辊外壁刚好接触，记下此时所述滑块的位移值L1，将L1值作为滑块的“模具极限”值，再驱动辗压轮复位； 将环件毛坯装在芯辊上，手动驱动辗压轮移动到与环件毛坯外壁刚好接触，记下此时所述滑块的位移值1^2，将1^2与环件毛坯的壁厚偏差A的差值作为滑块的“快进”进给量，将所述进给量分为一、二、三工进进给量，根据阶梯降速进给的原则设置各进给阶段的进给速度，在进给阶段结束后，设置一个整圆阶段，该阶段内滑块停止进给并保持一段时间，即“整圆时间”，设置为T，将所述一、二、三工进进给量的总和加上一个方便上下料的空隙值作为“回程”量，然后手动驱动辗压轮复位取下环件毛坯，在芯辊上装上标准环件，驱动辗压轮移动到与标准环件外壁贴合并压紧，记下此时导向辊的位移值L3 ； 利用所述套筒丝杠调节所述测量辊的位置，使测量辊外壁与所述标准环件外壁贴合并压紧，将“测量辊的位移”值L4与所述“整圆时间”内的环件毛坯外径增加值B的差值作为“整圆位移值”，手动驱动辗压轮复位取下标准环件，利用所述定位手柄锁紧测量辊； 将上述LpL2、“回程”量、“快进”进给量、L3、L4、“整圆位移值”、“整圆时间”各个参数值输入所述PLC控制器，空车运行数次，检查各参数设置是否准确； 确认无误后启动所述轧辊电机开始环件试轧，PLC控制器向伺服电机发送启动指令，驱动辗压轮开始快进，并快速靠近毛坯外壁，第一位移传感器和第二位移传感器分别实时测量辗压轮和测量辊的位移值并反馈至PLC，PLC通过比较反馈值和L1及L4,发送指令控制辗压轮依次转入一工进，二工进、三工进阶段，在工进阶段，环件壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形，环件外壁推动测量辊移动，PLC通过比较测量辊位移传感器的反馈值和“整圆位移值”，当在三工进阶段测量辊位移到达“整圆位移值”，或三工进阶段完成，或滑块位移传感器反馈值到达L1, PLC控制辗压轮停止进给，即进入整圆阶段，之后PLC控制辗压轮返回，环件轧制过程结束； 根据锻件尺寸和试轧情况调整上述各个参数值，当环件尺寸小于标准尺寸时，增大测量辊的移值L4,当环件尺寸大于标准尺寸时，减小测量辊的位移值L4,并将改后的参数值及时输入到PLC控制器。 本专利技术的有益效果是:1、采用伺服电机通过减速机和强力滚珠丝杆驱动辗压轮实现进给，可以精确控制进给速度和进给量，具有很高的精度；2、轧辊机构的滑块上安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控立式热轧环机，包括机架、轧辊机构、测量辊机构、导向辊机构、芯辊机构、进给机构、控制装置，所述轧辊机构包括辗压轮、滑块和轧辊电机，所述测量辊机构的径向中心线与所述机架的竖直中心线呈50°～60°夹角，所述导向辊机构的径向中心线与机架的竖直中心线呈60°～70°夹角，所述芯辊机构的轴向中心线与机架的竖直中心线垂直相交，所述辗压轮设于芯辊机构的芯辊的正上方，测量辊机构的测量辊设于芯辊机构的芯辊的左下方，导向辊机构的导向辊设于芯辊机构的芯辊的右下方；所述轧辊电机的输出轴通过万向联轴器与传动轴一端相连，所述传动轴的另一端与所述辗压轮相连，传动轴另一端端头与所述滑块相连，滑块可沿设置于机架上的导轨上下滑动，其特征在于，所述滑块与第一位移传感器的输入端相连；所述进给机构包括伺服电机、减速器、滚珠丝杠和连接传动装置，所述伺服电机的传动轴与所述减速器的输入轴相连，所述滚珠丝杠的上端和下端分别通过所述连接传动装置与所述减速器的输出轴、滑块相连；所述测量辊机构包括壳体、套筒、套筒丝杠、定位装置、活塞杆、第二位移传感器和测量辊，所述壳体外套于所述套筒，壳体圆周面上设有导向键与套筒外圆周面相接触，套筒一端伸出壳体一端通过定心套与壳体固定相连，所述套筒丝杠一端从套筒另一端伸入套筒内部，套筒丝杠另一端通过所述定位装置与壳体固定相连，所述活塞杆一端通过芯辊销轴与测量辊相连，活塞杆另一端从套筒一端伸入套筒内部，活塞杆通过直线轴承及直线轴承端盖与套筒相连，所述第二位移传感器的输入端与活塞杆相连；所述控制装置为PLC控制器，所述PLC控制器输入端分别与所述第一位移传感器、第二位移传感器的输出端相连，PLC控制器的输出端分别与所述伺服电机、轧辊电机相连，控制轧辊电机和伺服电机的启动和停止。...

【技术特征摘要】
1.一种数控立式热轧环机，包括机架、轧辊机构、测量辊机构、导向辊机构、芯辊机构、进给机构、控制装置，所述轧辊机构包括辗压轮、滑块和轧辊电机，所述测量辊机构的径向中心线与所述机架的竖直中心线呈50°?60°夹角，所述导向辊机构的径向中心线与机架的竖直中心线呈60°?70°夹角，所述芯辊机构的轴向中心线与机架的竖直中心线垂直相交，所述辗压轮设于芯辊机构的芯辊的正上方，测量辊机构的测量辊设于芯辊机构的芯辊的左下方，导向辊机构的导向辊设于芯辊机构的芯辊的右下方；所述轧辊电机的输出轴通过万向联轴器与传动轴一端相连，所述传动轴的另一端与所述辗压轮相连，传动轴另一端端头与所述滑块相连，滑块可沿设置于机架上的导轨上下滑动，其特征在于，所述滑块与第一位移传感器的输入端相连；所述进给机构包括伺服电机、减速器、滚珠丝杠和连接传动装置，所述伺服电机的传动轴与所述减速器的输入轴相连，所述滚珠丝杠的上端和下端分别通过所述连接传动装置与所述减速器的输出轴、滑块相连；所述测量辊机构包括壳体、套筒、套筒丝杠、定位装置、活塞杆、第二位移传感器和测量辊，所述壳体外套于所述套筒，壳体圆周面上设有导向键与套筒外圆周面相接触，套筒一端伸出壳体一端通过定心套与壳体固定相连，所述套筒丝杠一端从套筒另一端伸入套筒内部，套筒丝杠另一端通过所述定位装置与壳体固定相连，所述活塞杆一端通过芯辊销轴与测量辊相连，活塞杆另一端从套筒一端伸入套筒内部，活塞杆通过直线轴承及直线轴承端盖与套筒相连，所述第二位移传感器的输入端与活塞杆相连；所述控制装置为PLC控制器，所述PLC控制器输入端分别与所述第一位移传感器、第二位移传感器的输出端相连，PLC控制器的输出端分别与所述伺服电机、轧辊电机相连，控制轧辊电机和伺服电机的启动和停止。2.根据上述权利要求1所述的一种数控立式热轧环机，其特征在于，所述连接传动装置包括空心圆柱体、连接盘、螺母座和导向环，所述连接盘顶部与所述减速器底部相连，所述空心圆柱体顶部与连接盘底部相连,空心圆柱体底部相接导向环，空心圆柱体与连接盘接触面之间设有垫盘，所述滚珠丝杠的上端外圆周面分别与所述连接盘内壁上下两端通过轴承连接，滚珠丝杠的下端连接丝杆螺母，所述丝杠螺母外部套接螺母座，所述导向环内环面与所述螺母座外圆周面相配置，螺母座底部中心开有螺孔，通过螺栓与所述滑块顶部相连，螺母座底端面与滑块的接触面设有凸凹球垫，螺栓头部与滑块的接触面设有凸凹球垫。3.根据权利要求1所述的一种数控立式热轧环机，其特征在于，所述套筒一端内壁设有第一台阶和第二台阶，所述直线轴承设于套筒一端端头内部，通过所述第一台阶定位，所述直线轴承端盖与套筒一端的端面相连，所述直线轴承尾部与所述第二台阶之间设有弹簧，所述活塞杆为一端端头设有“U”型凹槽的圆柱杆，活塞杆的另一端沿轴向开有内孔，所述第二位移传感器设于所述内孔内，所述测量辊设于“U”型凹槽内并通过所述芯辊销轴与凹槽两侧相连，所述活塞杆的另一端与所述直线轴承相配置，活...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小凯，华林，钱东升，王德辉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42