一种双转轴式电动伺服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电动伺服柔性斜轧机，包括基座单元、机架同步单元、2个轧辊、两主轴旋转系统、轴向推力系统、两轧辊倾角调整系统、辊距调整系统及配重单元。基座单元支撑整个斜轧机机身，轴向推力系统对坯料施加轴向推力，机架同步单元保证两机架对中同步压下，两主轴旋转系统驱动两轧辊旋转，倾角调整系统调整两轧辊轴线与坯料轴线的倾角，辊距调整系统调整两轧辊的辊距，配重单元减小倾角调整系统所需的扭矩。设备由伺服电机驱动、由伺服驱动器控制，具有工整体结构紧凑、自动化程度高、设备振动噪音小、可轧制范围大等优点，适合大型轴类零件的柔性斜轧成形。

A double axis electric servo flexible skew mill

【技术实现步骤摘要】
一种双转轴式电动伺服柔性斜轧机
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电动伺服柔性斜轧机。
技术介绍
大型轴类零件是重大装备制造的关键部件之一，用于大型设备的动力传递及运动实现，其主要应用有轨道交通车轴、轧钢轧辊、汽轮机与发电机转子、水轮机轴类、船用连杆、火炮炮管等。大型轴类零件一般都是在高速重载工况承受弯曲、扭转、冲击及振动等复合载荷的作用，因此其生产成本、成形精度、性能质量将直接影响轨道交通、轧钢机械、水利发电、船舶制造等行业的工业基础，是发展重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、成形吨位大、生产线成本高等问题；三是楔横轧成形，其通过研发产品模具，可以高效率精确成形，但存在模具尺寸较大、加工成本高，且不能柔性生产等问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：针对大型轴类零件尺寸大型化、规格的多样化、数量小批量的特点，本专利技术通过研发新装备，对现有设备进行改造，实现“一设备干多活”、“小设备干大活”的柔性斜轧成形。专利技术人发现，目前双转轴式柔性斜轧机(申请号201910538320.5)存在诸多不足：一是没有施加轴向压力，导致轧制过程中摩擦力较小，从而使得轧件的轧制过程不稳定且易打滑、可轧制的坯料断面收缩率较小，坯料的成形精度也不高；二是倾角调整采用蜗轮蜗杆传动，存在传动效率低、轧机整体偏载、振动噪音大问题；三是采用直线缸调整辊距，由于直线缸布置在轧辊正上方，在热轧过程中，直线缸高温重载服役，导致其寿命短；四是由于没有添加配重，由于主轴系统自身的重量较大，从而倾角电机所需的调整扭矩大。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电动伺服柔性斜轧机，提高了轧制过程的稳定性，设备可轧制范围大幅扩大。本专利技术采用如下技术方案：一种双转轴式电动伺服柔性斜轧机，所述斜轧机包括基座单元、机架同步单元、2个轧辊、轴向推力系统、辊距调整系统、配重单元、两轧辊倾角调整系统及两主轴旋转系统。所述两主轴旋转系统，用于安装并驱动2个轧辊绕其主轴旋转；所述两轧辊倾角调整系统，用于调整2个轧辊的轴线与坯料轴线的夹角；所述配重单元，用于平衡所述两主轴旋转系统的重力；所述辊距调整系统，用于调整2个轧辊间的辊距；所述轴向推力系统，用于对坯料施加轴向推力，以增大坯料与轧辊之间的摩擦力；所述机架同步单元，用于实现2个轧辊的同步对中压下；所述基座单元，用于支撑所述斜轧机；所述两主轴旋转系统、两轧辊倾角调整系统、辊距调整系统、轴向推力系统均由伺服电机驱动，并由伺服驱动器控制其运动状态。进一步的，所述辊距调整系统，把电机的旋转运动通过螺纹副转变为直线运动，进而调整两轧辊间的辊距；所述两轧辊倾角调整系统，通过电机和减速机直连直驱所述两主轴旋转系统绕两轧辊的径向中心线作同向等速旋转运动，进而调整两轧辊轴线与坯料轴线的夹角。进一步的，所述基座单元包括底座、机架转轴座、右机架转轴、左机架转轴、入料导筒和出料导筒；所述底座的一侧设置所述轴向推力系统安装沉头槽，中部设置机架转轴座安装沉头槽、另一侧设置配重架安装支撑板；所述机架转轴座通过所述机架转轴座安装沉头槽固定在底座上方；所述右机架转轴、左机架转轴安装在所述机架转轴座上，以坯料轴线为中心对称布置；所述入料导筒、出料导筒均固定在所述机架转轴座上，且所述入料导筒、出料导筒的轴线均与坯料轴线重合。进一步的，所述机架同步单元包括同步齿轮组、左机架、右机架；所述左机架、右机架的下方均设置有机架转轴安装孔，中间均设置有倾角调整系统安装孔，上方均设置有辊距调整系统安装孔；所述左机架、右机架通过机架转轴安装孔分别安装在所述左机架转轴、右机架转轴上；所述左机架、右机架能分别绕所述左机架转轴、右机架转轴旋转；所述同步齿轮组包含左齿轮、右齿轮，分别与所述左机架、右机架固定；所述左齿轮、右齿轮互相外啮合，保证左机架绕左转轴的旋转、右机架绕右转轴的旋转互为反向等速运动，从而实现两机架以坯料轴线为中心的同步对中压下。进一步的，所述轴向推力系统包括轴向推力伺服电机、电动缸、六角盖形螺母、推杆套、推缸座；所述推缸座通过螺栓固定在所述底座一侧的所述轴向推力系统安装沉头槽内，所述电动缸安装在所述推缸座上，对坯料施加轴向推力；所述轴向推力伺服电机固定在电动缸上，驱动电动缸运动；所述推杆套固定在所述推缸座上，电动缸的推杆穿过所述推杆套，所述六角盖形螺母固定安装在推杆端部，电动缸的推杆与坯料的接触转变成点面接触，防止电动缸的推杆与坯料一起旋转。进一步的，所述辊距调整系统包括螺纹杆，铰链轴承端盖、铰链轴承内圈、铰链轴承外圈、向心关节轴承内圈、向心关节轴承外圈、可伸缩万向联轴器、辊距调整减速机及辊距调整伺服电机；所述辊距调整伺服电机的动力经过辊距调整减速机、可伸缩万向联轴器，驱动螺纹杆作旋转运动；所述螺纹杆的一端与关节轴承内圈固定，另一端通过螺纹副与铰链轴承内圈连接；所述向心关节轴承外圈、铰链轴承外圈分别与左机架、右机架之一固定；所述辊距调整伺服电机经辊距调整减速机驱动可伸缩万向联轴器旋转，带动螺纹杆旋转，螺纹杆的旋转带动铰链轴承内圈旋转、向心关节轴承内圈旋转，调整铰链轴承外圈与向心关节轴承外圈的距离，从而调整左机架与右机架的距离，最终调整左轧辊、右轧辊的辊距。进一步的，所述配重单元包括配重架、钢丝绳、配重块与转向轮；所述配重架固定在所述基座单元上，所述转向轮固定在所述配重架上；所述钢丝绳穿过所述转向轮，所述钢丝绳一端连接固定在伺服主轴旋转系统，另一端连接固定所述配重块。进一步的，所述两轧辊倾角调整系统包括左倾角调整系统和右倾角调整系统；左倾角调整系统与右倾角调整系统以坯料轴线X-X为中心对称布置；所述左倾角调整系统包括左倾角伺服电机、左倾角减速机；左倾角伺服电机直连左倾角减速机，左倾角减速机固定在左机架外侧且直连左轴承座的倾角系统安装轴伸；左倾角伺服电机直接驱动左倾角减速机，左倾角减速机直接驱动左轴承座旋转，从而左主轴旋转系统绕斜轧机径向中心线Y-Y作转速为WL的旋转运动，实现XL-XL与X-X的倾斜角调整；所述右倾角系统包括右倾角伺服电机、右倾角减速机；右倾角伺服电机直连右倾角减速机，右倾角减速机固定在右机架外侧且直连右轴承座的倾角系统安装轴伸；右倾角伺服电机直接驱动右倾角减速机，右倾角减速机直接驱动右轴承座旋转，从而右主轴旋转系统绕斜轧机径向中心线Y-Y作转速为WR的旋转运动，实现XR-XR与X-X的倾斜角调整。进一步的，所述两主轴旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双转轴式电动伺服柔性斜轧机，其特征在于，所述斜轧机包括基座单元、机架同步单元、2个轧辊、轴向推力系统、辊距调整系统、配重单元、两轧辊倾角调整系统及两主轴旋转系统；/n所述两主轴旋转系统，用于安装并驱动2个轧辊绕其主轴旋转；/n所述两轧辊倾角调整系统，用于调整2个轧辊的轴线与坯料轴线的夹角；/n所述配重单元，用于平衡所述两主轴旋转系统的重力；/n所述辊距调整系统，用于调整2个轧辊间的辊距；/n所述轴向推力系统，用于对坯料施加轴向推力，以增大坯料与轧辊之间的摩擦力；/n所述机架同步单元，用于实现2个轧辊的同步对中压下；/n所述基座单元，用于支撑所述斜轧机；/n所述两主轴旋转系统、两轧辊倾角调整系统、辊距调整系统、轴向推力系统均由伺服电机驱动，并由伺服驱动器控制其运动状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种双转轴式电动伺服柔性斜轧机，其特征在于，所述斜轧机包括基座单元、机架同步单元、2个轧辊、轴向推力系统、辊距调整系统、配重单元、两轧辊倾角调整系统及两主轴旋转系统；
所述两主轴旋转系统，用于安装并驱动2个轧辊绕其主轴旋转；
所述两轧辊倾角调整系统，用于调整2个轧辊的轴线与坯料轴线的夹角；
所述配重单元，用于平衡所述两主轴旋转系统的重力；
所述辊距调整系统，用于调整2个轧辊间的辊距；
所述轴向推力系统，用于对坯料施加轴向推力，以增大坯料与轧辊之间的摩擦力；
所述机架同步单元，用于实现2个轧辊的同步对中压下；
所述基座单元，用于支撑所述斜轧机；
所述两主轴旋转系统、两轧辊倾角调整系统、辊距调整系统、轴向推力系统均由伺服电机驱动，并由伺服驱动器控制其运动状态。


2.如权利要求1所述的双转轴式电动伺服柔性斜轧机，其特征在于，
所述辊距调整系统，用于把电机的旋转运动通过螺纹副转变为直线运动，进而调整两轧辊间的辊距；
所述两轧辊倾角调整系统，通过电机和减速机直连直驱所述两主轴旋转系统绕两轧辊的径向中心线作同向等速旋转运动，进而调整两轧辊轴线与坯料轴线的夹角。


3.如权利要求1或2所述的双转轴式电动伺服柔性斜轧机，其特征在于，所述基座单元包括底座、机架转轴座、右机架转轴、左机架转轴、入料导筒和出料导筒；
所述底座的一侧设置所述轴向推力系统安装沉头槽，中部设置机架转轴座安装沉头槽、另一侧设置配重架安装支撑板；
所述机架转轴座通过所述机架转轴座安装沉头槽固定在底座上方；
所述右机架转轴、左机架转轴均安装在所述机架转轴座上，以坯料轴线为中心对称布置；
所述入料导筒、出料导筒均固定在所述机架转轴座上，且所述入料导筒、出料导筒的轴线均与坯料轴线重合。


4.如权利要求3所述的双转轴式电动伺服柔性斜轧机，其特征在于，所述机架同步单元包括同步齿轮组、左机架、右机架；
所述左机架、右机架的下方均设置有机架转轴安装孔，中间均设置有倾角调整系统安装孔，上方均设置有辊距调整系统安装孔；
所述左机架、右机架通过机架转轴安装孔分别安装在所述左机架转轴、右机架转轴上；所述左机架、右机架能分别绕所述左机架转轴、右机架转轴旋转；
所述同步齿轮组包含左齿轮、右齿轮，分别与所述左机架、右机架固定；所述左齿轮、右齿轮互相外啮合，保证左机架绕左转轴的旋转、右机架绕右转轴的旋转互为反向等速运动，从而实现两机架以坯料轴线为中心的同步对中压下。


5.如权利要求4所述的双转轴式电动伺服柔性斜轧机，其特征在于，所述轴向推力系统包括轴向推力伺服电机、电动缸、六角盖形螺母、推杆套、推缸座；
所述推缸座通过螺栓固定在所述底座一侧的所述轴向推力系统安装沉头槽内，所述电动缸安装在所述推缸座上，对坯料施加轴向推力；所述轴向推力伺服电机固定在电动缸上，驱动电动缸运动；
所述推杆套固定在所述推缸座上，电动缸的推杆穿过所述推杆套，所述六角盖形螺母固定安装在推杆端部，电动缸的推杆与坯料的接触转变成点面接触，防止电动缸的推杆与坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝雨，林龙飞，刘晋平，吕红亮，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11