一种双转轴式柔性斜轧机制造技术

本发明专利技术涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种双转轴式柔性斜轧机，包括基座单元、导料单元、两轧辊、两伺服主轴系统、辊距调整机构、两倾角调整机构、冷却系统和数控系统。两伺服主轴系统由两机架支撑安装，驱动两轧辊作旋转运动；辊距调整机构驱动两机架，使两轧辊作同步对中径向压下运动；两倾角调整机构分别驱动伺服主轴系统绕水平轧制中心线旋转，使两轧辊作倾角调整运动；数控系统控制两轧辊的转速、径向压下以及倾角调整，从而相同尺寸规格的斜轧机及轧辊，可柔性斜轧成形不同尺寸规格的轴类零件。本发明专利技术具有同步对中压下、机架强度高、安装调试简单、可柔性化生产等优点，在中小批量的大直径轴类零件成形领域具有广阔应用前景。

A Double Rotary Shaft Flexible Skew Rolling Mill

【技术实现步骤摘要】
一种双转轴式柔性斜轧机
本专利技术涉及金属塑性成形工艺与装备
，特别涉及一种双转轴式柔性斜轧机。
技术介绍
大型轴类零件是重大装备的关键部件之一，用于大型设备的动力传递及运动实现。一般都是在高速重载工况下承受弯曲、扭转、冲击及振动等复合载荷的作用，其生产成本、成形精度、性能质量将直接影响航天航空、轨道交通、重型机械、军工装备等行业的关键装备性能，是发展大型先进装备制造业的前提。目前大型轴类零件的成形工艺主要有：一是采用自由锻、快锻成形，该工艺无需设计专用模具，生产柔性较高，但该工艺存在生产效率低、产品精度低、自动化程度低、产品质量稳定性差等问题，制约了高质量轴类零件的生产；二是径向锻造成形，该工艺精度较高，是目前大型轴类零件成形的主要方法，但存在成形设备结构复杂、制造维护技术难于掌握、设备昂贵且基本依赖进口等问题；三是楔横轧成形，通过研发产品模具，可以高效率精确成形，但是由于其模具尺寸较大、加工成本高，且不能柔性生产的特点，目前主要运用在大批量的中小轴类成形工艺中，在大型轴类上运用较少。随着轴类零件尺寸大型化、规格的多样化、数量小批量的发展趋势，通过柔性制造实现“一设备干多活”、“小设备干大活”显得尤其重要。本团队专利申请《一种轴类零件两辊柔性斜轧成形装置及方法》（申请号201910362201.9）提出了柔性斜轧轴类零件的成形工艺过程及原理装置，但未专利技术具体的工程设备。而目前结构相近的斜轧机主要有框架式、机床式和钳式，但均存在以下问题：一是设备无法柔性成形，只能生产单一规格的产品；二是设备自动化程度底，轧机调试复杂；三是设备整机尺寸大，制造成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种双转轴式柔性斜轧机，采用双转轴式结构，通过数控系统控制两轧辊的两轧辊的旋转运动、径向压下运动以及倾角调整运动，从而相同规格的斜轧机及模具，可柔性成形不同尺寸规格的轴类零件。本专利技术采用如下技术方案：一种双转轴式柔性斜轧机，包括基座单元、导料单元、2个轧辊、两伺服主轴系统、辊距调整机构、两倾角调整机构和数控系统；2个所述轧辊均具有绕轧辊轴线旋转的轧辊旋转运动、沿坯料径向的直线运动、及调整轧辊轴线与坯料轴线之间夹角的倾斜角度调整运动；所述导料单元，用于限制坯料在2个所述轧辊间转动，防止坯料甩摆；所述两伺服主轴系统，用于驱动2个所述轧辊绕轧辊轴线旋转；所述辊距调整机构，用于驱动2个所述轧辊沿坯料径向直线运动；所述两倾角调整机构，用于驱动2个所述轧辊调整轧辊轴线与坯料轴线之间夹角；所述数控系统，用于控制所述两伺服主轴系统、辊距调整机构和两倾角调整机构；所述基座单元，用于安装所述柔性斜轧机。进一步的，所述两伺服主轴系统、辊距调整机构、两倾角调整机构均设置于2个机架上；2个所述机架以坯料轴线为中心对称布置，单个所述机架由机架转轴支撑，所述机架能绕所述机架转轴转动；所述机架的下端设置有机架转轴安装孔，中部设置两伺服主轴系统安装孔，上端设置辊距调整机构安装孔，所述机架的后端设置倾角调整机构的蜗杆安装孔。进一步的，2个机架均为“L”型半圆弧机架结构。进一步的，2个所述机架的下部设置齿轮同步机构，所述齿轮同步机构为2个齿轮，分别设置在2个机架转轴的端部，2个齿轮外啮合，当2个齿轮啮合转动时，带动2个机架绕机架转轴等速反向旋转。进一步的，所述两伺服主轴系统，包括2套相同的组件，每套组件均包括主轴、伺服主电机、减速器、主轴轴承座；2个主轴以坯料轴线为中心对称布置；主轴上安装所述轧辊，主轴支撑在主轴轴承座上，主轴轴承座支撑在机架上，主轴轴承座通过主轴系统安装孔配合安装在机架中部；2个伺服主电机分别通过减速器驱动2个主轴旋转，进而带动2个轧辊作方向相同的旋转运动。进一步的，所述辊距调整机构，包括2个缸体座、直线缸；所述辊距调整机构的轴线垂直于机架转轴轴线；直线缸由2个缸体座支撑安装，2个缸体座用锁紧螺母通过辊距调整机构安装孔分别固定在2个机架的上部；直线缸为液压缸或电动缸；直线缸带动2个缸体座作直线运动，驱动2个机架绕各自的机架转轴旋转，从而使2个轧辊作方向相反、速度相同的径向压下运动。进一步的，所述两倾角调整机构，包括2套相同组件，每套组件包括倾角调整电机、蜗轮、蜗杆；2个蜗杆通过蜗杆安装孔分别固定安装在2个机架的后侧，2个蜗轮分别用螺栓固定安装在2个主轴轴承座靠近蜗杆的一侧；倾角调整电机驱动蜗杆转动，蜗杆将运动传递给蜗轮，从而由蜗轮驱动两伺服主轴系统绕水平轧制中心线（两轧辊几何中心的连线）作交错旋转，使2个轧辊作方向相反的倾角调整运动。进一步的，所述基座单元包括固定架、底座、机架转轴座、机架转轴盖；固定架安装在地基上，底座固定安装在固定架上，机架转轴座固定安装在底座上，机架转轴盖通过螺纹固定在机架转轴座上，机架转轴座与机架转轴盖为机架转轴的上下剖分式座，以坯料轴线为对称中心均加工有机架转轴安装孔。进一步的，所述导料单元包括入料导筒、中间导板和出料导筒；入料导筒固定安装在机架转轴盖的上侧前方，中间导板固定安装在机架转轴盖的上侧中间，出料导筒固定安装在机架转轴盖的上侧后方；坯料轴线与入料导筒、出料导筒的轴线重合。进一步的，所述双转轴式柔性斜轧机还包括有冷却系统；所述冷却系统包括冷却液喷管、挡液板、排液管、储液箱；所述冷却液喷管对2个轧辊进行喷液，所述挡液板固定安装在底座上方，防止冷却液外溢；所述排液管固定安装在底座的下方，将冷却液排出；所述水箱布置在固定架内，储存冷却液。进一步的，所述数控系统包括控制柜组件、屏幕显示组件；控制柜组件固定安装在固定架内，屏幕显示组件安装在右机架的前侧。本专利技术的有益效果为：1、采用双转轴式结构，整体结构更加稳定，径向压下时水平轧制中心线的偏移量小。2、采用齿轮同步机构，由单缸实现两机架同步对中压下，并使轧机竖直中心线不偏移。3、采用“L”型半圆弧机架结构，应力线短，机架强度高。4、通过数控系统调节设备的运行状态，安装调试方便。5、具备冷却系统，轧辊寿命更高，冷却液可循环利用，工作环境更良好。6、采用主轴伺服系统驱动，整机尺寸大大减小。7、可成形不同尺寸规格的轴类零件，实现了柔性化生产。8、具备同步对中压下、机架强度高、安装调试方便、可柔性化生产等优点，在中小批量的大直径轴类零件成形领域具有广阔应用前景。附图说明图1所示为本专利技术实施例一种双转轴式柔性斜轧机的整体结构示意图。图2所示为两轧辊及坯料的位置关系、运动状态示意图。图3所示为实施例中基座单元的结构示意图图4所示为实施例中底座、齿轮同步机构、两转轴及两机架的结构示意图。图5所示为实施例中左机架的结构示意图。图6所示为实施例中左伺服主轴系统的结构及相对运动示意图。图7所示为实施例中辊距调整机构的结构及相对运动示意图。图8所示为实施例中左倾角调整机构、左机架、主轴轴承座的结构及相对运动示意图。图中：0.坯料；1.固定架；2L.左同步齿轮；2R.右同步齿轮；3L.左机架；3R.右机架；4L.左轧辊；4R.右轧辊；5.冷却液喷管；6.直线缸；7.屏幕显示组件；8.储液箱；9.底座；10.挡液板；11.排液管；12.入料导筒；13.中间导板；14.出料导筒；15机架转轴盖；16.机架转轴座；17.控制柜组件；18L.左机架转轴；18R.右机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双转轴式柔性斜轧机，其特征在于，包括基座单元、导料单元、2个轧辊、两伺服主轴系统、辊距调整机构、两倾角调整机构和数控系统；2个所述轧辊均具有绕轧辊轴线旋转的轧辊旋转运动、沿坯料径向的直线运动、及调整轧辊轴线与坯料轴线之间夹角的倾斜角度调整运动；所述导料单元，用于限制坯料在2个所述轧辊间转动，防止坯料甩摆；所述两伺服主轴系统，用于驱动2个所述轧辊绕轧辊轴线旋转；所述辊距调整机构，用于驱动2个所述轧辊沿坯料径向直线运动；所述两倾角调整机构，用于驱动2个所述轧辊调整轧辊轴线与坯料轴线之间夹角；所述数控系统，用于控制所述两伺服主轴系统、辊距调整机构和两倾角调整机构；所述基座单元，用于安装所述柔性斜轧机。

【技术特征摘要】
1.一种双转轴式柔性斜轧机，其特征在于，包括基座单元、导料单元、2个轧辊、两伺服主轴系统、辊距调整机构、两倾角调整机构和数控系统；2个所述轧辊均具有绕轧辊轴线旋转的轧辊旋转运动、沿坯料径向的直线运动、及调整轧辊轴线与坯料轴线之间夹角的倾斜角度调整运动；所述导料单元，用于限制坯料在2个所述轧辊间转动，防止坯料甩摆；所述两伺服主轴系统，用于驱动2个所述轧辊绕轧辊轴线旋转；所述辊距调整机构，用于驱动2个所述轧辊沿坯料径向直线运动；所述两倾角调整机构，用于驱动2个所述轧辊调整轧辊轴线与坯料轴线之间夹角；所述数控系统，用于控制所述两伺服主轴系统、辊距调整机构和两倾角调整机构；所述基座单元，用于安装所述柔性斜轧机。2.如权利要求1所述的双转轴式柔性斜轧机，其特征在于，所述两伺服主轴系统、辊距调整机构、两倾角调整机构均设置于机架上；2个所述机架以坯料轴线为中心对称布置，单个所述机架由机架转轴支撑，所述机架能绕所述机架转轴转动；所述机架的下端设置有机架转轴安装孔，中部设置两伺服主轴系统安装孔，上端设置辊距调整机构安装孔，所述机架的后端设置倾角调整机构的蜗杆安装孔。3.如权利要求2所述的双转轴式柔性斜轧机，其特征在于，2个所述机架的下部设置齿轮同步机构，所述齿轮同步机构为2个齿轮/齿轮组，分别设置在2个机架转轴的端部，2个齿轮/齿轮组外啮合，当2个齿轮/齿轮组啮合转动时，带动2个机架绕机架转轴等速反向旋转。4.如权利要求2所述的双转轴式柔性斜轧机，其特征在于，所述两伺服主轴系统，包括2套相同的组件，每套组件均包括主轴、伺服主电机、减速器、主轴轴承座；2个主轴以坯料轴线为中心对称布置；主轴上安装所述轧辊，主轴支撑在主轴轴承座上，主轴轴承座支撑在机架上，主轴轴承座通过主轴系统安装孔配合安装在机架中部；2个伺服主电机分别通过减速器驱动2个主轴旋转，进而带动2个轧辊作方向相同的旋转运动。5.如权利要求3所述的双转轴式柔性斜轧机，其特征在于，所述辊距调整机构，包括2个缸体座...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝雨，林龙飞，王帅，杨翠苹，刘胜强，张慧博，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11