变频电机驱动的楔横轧机轴向自动进料系统技术方案

本发明专利技术一种变频电机驱动的楔横轧机轴向自动进料系统，属于轴类零件塑性成形控制与装备领域。该系统包括：变频控制系统和轴向进料装置两部分；其变频控制系统包括：开关电源柜、变频柜和控制柜三部分；轴向进料装置包括：左支架（１），调节螺钉（２），底座（３），气缸（４），右支架（５），外导料槽（６），内导料槽（７），底板（８）。本发明专利技术的优点在于：不仅能满足轧辊转速随着轧件重量增大而相应调整，提高生产率，而且电机是起动轧制，在轧制完成和下一根棒料进入轧机轧制前电机不运转，能准确实现轴向定位、节能节材，能满足大型轴类件楔横轧自动化、批量化和节能化生产要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轴类零件塑性成形控制与装备领域，特别是提供了一种变频电机驱动的楔横轧机轴向自动进料系统，适用于楔横轧成形各类轴件的轴向自动进料与控制。
技术介绍
楔横轧是一种轴类零件成形新工艺，其原理为两个带楔形模具的轧辊，以相同方向旋转，带动轧件反向旋转，轧制成各种阶梯形状的轴类零件。该法与传统的锻造法生产轴类零件比较，具有节材显著、生产效率高等优点，在汽车、拖拉机、摩托车等轴类零件上已得到广泛的应用。目前楔横轧的进料方式主要有两种1)人工圆周进料(图1)加热好的棒料落到轧机前工作台面上，通过人工夹送到轧机入口侧的进料架上，然后轧件靠自重沿模具圆周自由滚到两辊之间进行轧制；2)机械轴向进料(图2)加热好的棒料落到轧机轴向受料槽内，此时，离合器脱开，电机转动，轧辊与模具不转动，由进料机构将轧件轴向推料进入轧机两轧辊之间，到位后离合器合上轧辊旋转进行轧制。这两种方法在轧制完成和下一根棒料进入轧机轧制前电机一直处于运转状态，一般轧辊或万向接轴空转1～3转，而且轧辊转速不能随轧件重量的增大而相应调整，造成能源耗损。另外，方法一还存在人工进料生产落后，轧件坯料定位精度低等缺点，导致轧件废品率增加、或者轧件端部不得不留有较大的加工余量，造成材料浪费；方法二存在离合器的离合噪音大，磨损、易坏等缺点。因此，上述两种方法均不能满足大型轴类件楔横轧自动化、批量化和节能化生产要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种变频电机驱动的楔横轧机轴向自动进料系统，解决目前楔横轧生产大型轴类件人工上料生产落后、费劲、定位精度低，离合器可靠性差、轧辊转速不能随轧件尺寸变化而调整、耗材耗资源等问题，实现轴类零件楔横轧全自动化、批量化和节能化生产。本专利技术包括变频控制系统(图3)和轴向进料装置(图5、图6)两部分。变频控制系统包括开关电源柜、变频柜和控制柜三部分。其中开关电源柜为整个变频控制系统提供电源或关闭整个系统；变频柜根据轧制工艺要求，通过改变电机频率而改变电机转速，从而达到改变轧制速度的目的，即在每一个轧制周期内根据孔型要求预置1～3段加速或减速周期，使轧件处于最佳状态下进行轧制，优化矢量空间；控制柜负责气缸进程和回程控制、定位检测控制、温度检测控制、更改和设定程序等，整个逻辑系统由一个PLC可编程控制器，通过设计的软件(操作手台)，准确、精密、自动的控制整个轧机的每一个工作周期。轴向进料装置包括左支架1，调节螺钉2，底座3，气缸4，右支架5，外导料槽6，内导料槽7，底板8。气缸4固定于左支架1和右支架5上，左支架1和右支架5安装在底座3上，通过调节螺钉2实现气缸满足轧制工艺要求的上下位置的调整，其最大调整量为50mm。采用气缸4推进，为了节省进料时间，气缸进程前段时间速度较快，棒料接近定位块时减速，回程通过气缸4上的排气阀实现快速退回。气缸的动作由定位检测(即位置检测)、时间检测、顺序检测等逻辑回路编辑的程序加以控制。为了保证导料槽通过轧机预应力两调节杆，导料槽设计为分段式，即外导料槽6和内导料槽7。外导料槽6不但起棒料轴向引导作用，还肩负接收加热检测合格的棒料，内导料槽7主要起棒料轴向引导作用。外导料槽6和内导料槽7固定于底板8上。底板8一侧安装于右支架5上，另一侧通过调节螺栓10安装于焊接于操作侧机架牌坊上的固定块9上。当调节气缸上下位置时，调节螺栓10相应调整。变频控制系统一个周期内的工艺流程如图4所示。轴向进料装置采用气缸4推进，为了节省进料时间，气缸进程前段时间速度较快，棒料接近定位块时减速，回程通过气缸4上的排汽阀实现快速退回。气缸的动作由定位检测(即位置检测)、时间检测、顺序检测等逻辑回路编辑的程序加以控制。气缸4固定于左支架1和右支架5上，左支架1和右支架5安装在底座3上，通过调节螺钉2实现气缸满足轧制工艺要求的上下位置的调整，其最大调整量为50mm。为了保证导料槽通过轧机预应力两调节杆，导料槽设计为分段式，即外导料槽6和内导料槽7。外导料槽6不但起棒料轴向引导作用，还肩负接收加热检测合格的棒料，内导料槽7主要起棒料轴向引导作用。外导料槽6和内导料槽7固定于底板8上。底板8一侧安装于右支架5上，另一侧通过调节螺栓10安装于焊接在操作侧机架牌坊上的固定块9上。当调节气缸上下位置时，调节螺栓10相应调整。采用本专利技术技术和普通人工进料测试轧制一个周期电流与时间的关系如图6所示。对比分析得到本专利技术的优点如下1)待料时间短、待料电流为零，轧制段电流比普通轧制电流小近1倍，显著节能；2)通过控制气缸和限位块，准确实现轴向定位，显著节材；3)变频控制可以根据轧件大小调整轧辊转速，变生产率，生产效率高；4)变频起动控制轧制，可靠性好；5)全程自动控制，节约人工费，减轻劳动量。因此，本专利技术可以实现楔横轧轴类件生产过程自动化，节约能源，满足轴类件楔横轧批量化、节能化生产的市场需求。附图说明图1为本专利技术一种楔横轧人工圆周进料示意图。其中轧辊1，轧件2。图2为本专利技术一种楔横轧机械轴向进料示意图。其中轧辊1，轧件2。图3为本专利技术的变频控制系统图。图4为本专利技术的变频控制系统工艺流程图。图5为本专利技术的轴向进料装置。其中左支架1，调节螺钉2，底座3，气缸4，右支架5，外导料槽6，内导料槽7，底板8。图6为本专利技术的轴向进料装置剖视图。其中固定块9，调节螺栓10。图7为本专利技术与普通轧制的轧制一个周期电流与时间关系比较图，其中曲线有球形符号的为变频轧制曲线，有方形符号的为普通轧制曲线。具体实施例方式本专利技术采用交流电机驱动的变频轴向自动进料系统，见图3、图5、图6，加热检测为合格的棒料落到轧机轴向进料装置的导料槽内，此时，电机和轧辊不运转，由控制气缸轴向自动推料进入轧机两轧辊间，在下轧辊模具上安装限位块，当棒料接触限位块时，气缸进行回程动作，气缸活塞杆退出轧机后，电机起动轧辊旋转进行轧制。图7显示出本专利技术与普通轧制的轧制一个周期电流与时间关系比较图，可见该系统不仅能满足轧辊转速随着轧件重量增大而相应调整，提高生产率，而且电机是起动轧制，在轧制完成和下一根棒料进入轧机轧制前电机不运转，能准确实现轴向定位、具有节能节材优点，满足大型轴类件楔横轧自动化、批量化和节能化生产要求。权利要求1.一种变频电机驱动的楔横轧机轴向自动进料系统，其特征在于该系统包括变频控制系统和轴向进料装置两部分；其变频控制系统包括开关电源柜、变频柜和控制柜三部分；轴向进料装置包括左支架(1)，调节螺钉(2)，底座(3)，气缸(4)，右支架(5)，外导料槽(6)，内导料槽(7)，底板(8)。2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于变频控制系统中的开关电源柜为整个变频控制系统提供电源或关闭整个系统，变频柜根据轧制工艺要求，通过改变电机频率而改变电机转速，达到改变轧制速度，即在每一个轧制周期内根据孔型要求预置1～3段加速或减速周期，使轧件处于最佳状态下进行轧制，优化矢量空间；控制柜负责气缸进程和回程控制、定位检测控制、温度检测控制、更改和设定程序等，整个逻辑系统由一个PLC可编程控制器，通过设计的软件操作手台，准确、精密、自动的控制整个轧机的每一个工作周期。3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于轴向进料装置的气缸(4)固定于左支架(1)和右支架(5)上，左支架(1)和右支架(5)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频电机驱动的楔横轧机轴向自动进料系统，其特征在于：该系统包括：变频控制系统和轴向进料装置两部分；其变频控制系统包括：开关电源柜、变频柜和控制柜三部分；轴向进料装置包括：左支架（１），调节螺钉（２），底座（３），气缸（４），右支架（５），外导料槽（６），内导料槽（７），底板（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正寰，束学道，张大树，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]