一种带轮旋压成形方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种带轮旋压成形方法及设备。该设备四工位旋压成形装置由四个旋压成型装置组成，分别安装于下梁的面板上四柱的两根立柱之间，位于安装在下主轴上的待加工带轮四方，并可以在水平面内运动，由至少位于不同方向的２个伺服电机驱动。旋轮和主缸的进给均通过ＣＮＣ操作系统实现位置控制。该方法是将板料金属毛坯在经过冲压拉深而获得的预制毛坯上通过旋轮对毛坯径向加载并进给，使坯料在厚度方向上按旋轮表面的Ｖ型槽的形状变形从而获得Ｖ型槽皮带轮。该方法可以提高皮带轮的强度和材料利用率，该设备具有四工位旋轮装置，提高了机床的灵活性、产品适应能力和生产效率。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械工程学科中塑性加工工艺及设备领域，具体是指一种带 轮旋压成形方法及其装置。
技术介绍
皮带轮的传统制造工艺是采用锻、铸造毛坯经切削加工制成的。采用这 种方法制作的皮带轮不仅笨重而且转动惯量大，在加工过程中要去除大量金属材料，不仅浪费了材料而且生产条件差；加工一个合格的零件往往需要多 道工序，又浪费能源和时间。锻、铸造车间劳动环境差、消极因素多、事故 发生率高，集苦、脏、累、险于一体。而且一般情况下锻、铸造设备均比较 陈旧老化。虽然向高效、节能、精锻、无公害方向发展，但距机电一体化设 备的机械化、自动化和柔性化要求还有很大的差距。目前虽然已出现板制皮带轮旋压加工工艺和设备，但存在如下两个缺点一是均采用液压方式驱动旋轮的进给运动，控制精度相对较低，调整不够灵活；二是工序集成度偏低，多为两工位，个别具有三工位，不能有效提高皮 带轮的加工效率。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种 带轮旋压成形设备，可灵活地用于皮带轮旋压成形的制坯、预成形、成形、 整形不同工序，提高机床功能的集成度和灵活性，提高对不同产品的适应能 力和生产效率。本专利技术的另一目的在于提供一种带轮旋压成形方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现一种带轮旋压成形设备包括三梁四柱式床身、基座、上、下主轴、主压 缸、液压站、四工位旋压成形装置和顶杆；三梁四柱式床身包括上梁、下梁、 中梁和由四根立柱组成的四柱；所述上、下梁固定在四柱的两端，下梁固定 在基座上，中梁位于上梁和下梁之间，可沿四柱上下滑动；主压缸安装于上 梁中心，并与位于上梁下端的上主轴相连，上主轴安装于中梁中心，下主轴 安装于下梁中心，顶杆由下主轴中心伸出；液压站通过油管分别与驱动下主轴旋转的液压马达、主压缸及顶杆下端的顶出油缸相连；四工位旋压成形装 置由四个旋压成型装置组成，分别安装于下梁的面板上四柱的两根立柱之间， 位于安装在下主轴上的待加工带轮四方，并可以在水平面内运动，由至少位 于不同方向的2个伺服电机驱动；所述旋压成形装置包括支撑架、滑块、导 轨、旋轮装置、滚珠丝杆副；所述支撑架和导轨安装在机床下梁的面板上， 伺服电机和滚珠丝杆相连并安装在支撑架上，滑块安装在导轨上，丝杆螺母 安装在滑块上并与滚珠丝杆滚动相连，旋轮装置安装在滑块的前端，旋轮可 以绕本身轴线自由转动。为进一步实现本专利技术目的，所述旋轮装置由旋轮、轴、轴承及支架组成， 旋轮通过轴承安装在轴上，轴固定在支架上，支架与滑块连接。所述四工位旋压成形装置由四套伺服电机驱动，每一个旋压成形装置的 滚珠丝杆与一伺服电机相连。为了减少伺服电机的占用空间，方便工人操作，四个旋轮座可以采用两 个或三个伺服电机来驱动，即可以采用一套伺服电机系统驱动相对的两个旋 轮座，两个旋轮座之间采用连接杆或连接块相互连接在一起。具体是，所述四工位旋压成形装置由三套伺服电机驱动， 一套伺服电机 与位于相对的两个旋压成形装置中的一个的滚珠丝杆相连；相对的两个旋压 成形装置中的两个滑块通过连接杆相互连接在一起，驱动相对的两个旋压成 形装置；另两个旋压成形装置的滚珠丝杆分别与一伺服电机相连。所述四工 位旋压成形装置两套伺服电机驱动， 一套伺服电机分别与位于相对的两个旋 压成形装置中的一个的滚珠丝杆相连，相对的两个旋压成形装置中的两个滑 块通过连接杆相互连接在一起，驱动相对的两个旋轮装置。一种带轮旋压成形方法，其特征在于括如下步骤(1) 将圆盘形板料毛坯经过拉深方法成形为杯形预制坯；(2) 将杯形预制坯同轴地安装在带轮旋压成形设备的下主轴上，然后主 压缸压下，通过中梁将上主轴压在预制坯上，再启动下主轴旋转；(3) 四个工位的旋轮装置分别向下主轴靠近，通过旋轮对毛坯径向加载 并进给，使坯料在厚度方向上按旋轮表面的V型槽的形状变形，同时上主轴 在主压缸的驱动下作配合下行，分别对杯形预制坯进行制坯、预成形、成形、 整形工序，最终完成多V带轮的旋压成形。所述旋轮对毛坯径向加载并进给，使坯料在厚度方向上按旋轮表面的V型槽的形状变形是用齿形角a介于60°至80°之间的齿顶较钝的旋轮进行第一 次旋压成形，再用成品尺寸的旋轮进行第二次旋压制出成品。所述旋轮对毛坯径向加载并进给，使坯料在厚度方向上按旋轮表面的V 型槽的形状变形是用齿形角a介于30°至40°之间的齿顶较尖的旋轮进行第一 次旋压成形，第二道换成齿形较宽齿尖有圆角的旋轮再旋一道，第三道用成品 尺寸的齿形轮旋压。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1. 与同样材质所制造的铸/锻造后切削加工带轮相比，本专利技术采用旋压 技术成形带轮，可使带轮加工的材料利用率由目前的40%左右提高到70%以 上，提高带轮强度60%以上，提高生产效率60%左右。2. 与常见皮带轮旋压成形机床的液压驱动技术相比，本专利技术采用CNC 数控系统，由伺服电机驱动旋轮的进给运动，更加方便控制旋轮的进给速度 和进给位移量，并可以提高控制精度。3. 与常见皮带轮旋压成形机床的两工位或三工位相比，由于在一台机床 上可以完成四道加工工序，节省了加工时间，可以提高产品的生产效率，降 低产品的制造成本。附图说明图1是本专利技术带轮旋压成形设备的整体结构示意图； 图2是图1中四工位旋压成形装置的结构示意图； 图3是本专利技术采用三套伺服电机时旋轮装置的俯视图； 图4是本专利技术采用两套伺服电机时旋轮装置的俯视图； 图5是成形旋轮的局部形状示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步详细的描述，但是本专利技术要 求保护的范围并不局限于实施方式表述的范围。如图1所示，本专利技术所述的带轮旋压成形设备包括三梁四柱式床身1、 基座2、上主轴3、下主轴4、主压缸5、四工位旋压成形装置6、顶杆7、液 压站8及数控操纵系统9。三梁四柱式床身l包括上梁ll、下梁13、中梁12 和由四根立柱组成的四柱14。上梁11、下梁13固定在四柱14的两端，下梁 13安装在基座2上，中梁12位于上梁11和下梁13之间，可沿四柱14上下滑动；主压缸5安装于上梁11中心位置，并与位于上梁11下端的上主轴3 相连，上主轴3安装于中梁12中心，下主轴4安装于下梁13中心。四工位 旋压成形装置6由四个成型装置组成，分别安装于下梁13的面板上的四柱 14的两根立柱之间，并可以在水平面内运动；顶杆7安装于基座2中心，并 由下主轴4的中心孔伸出，液压站8和数控操纵系统9位于在机床旁边。液 压站8通过油管分别与驱动下主轴4旋转的液压马达、主压缸5及顶杆7下 端的顶出油缸相连，以便在工件成形过程中驱动下主轴4旋转、为上主轴3 提供压力及在工件成形结束时推动顶杆7向上运动卸除工件。数控操作系统 9由控制器和操作台组成，用于控制机床各运动部件的启停，并对上主轴3 的纵向位置及旋压成形装置6的横向位置进行数字控制。控制器为一箱式结 构，由CNC控制系统及壳体组成，CNC控制系统与液压站8的液压阀及旋 压成形装置6的伺服驱动器相联接，从而控制主压缸5和顶杆7的上下运动、 下主轴4的转动以及四个旋压成形装置6的进给运动，CNC控制器通过螺钉 安装在操作台上，操作台为一柜式结构，放置在机床旁边。操作系统通过电 线及数据线与机床各控制部件相连接。如图2所示，四工位旋压成形装置6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带轮旋压成形设备，其特征在于，该设备包括三梁四柱式床身、基座、上、下主轴、主压缸、液压站、四工位旋压成形装置和顶杆；三梁四柱式床身包括上梁、下梁、中梁和由四根立柱组成的四柱；所述上、下梁固定在四柱的两端，下梁固定在基座上，中梁位于上梁和下梁之间，可沿四柱上下滑动；主压缸安装于上梁中心，并与位于上梁下端的上主轴相连，上主轴安装于中梁中心，下主轴安装于下梁中心，顶杆由下主轴中心伸出；液压站通过油管分别与驱动下主轴旋转的液压马达、主压缸及顶杆下端的顶出油缸相连；四工位旋压成形装置由四个旋压成型装置组成，分别安装于下梁的面板上四柱的两根立柱之间，位于安装在下主轴上的待加工带轮四方，并可以在水平面内运动，由至少位于不同方向的２个伺服电机驱动；所述旋压成形装置包括支撑架、滑块、导轨、旋轮装置、滚珠丝杆副；所述支撑架和导轨安装在机床下梁的面板上，伺服电机和滚珠丝杆相连并安装在支撑架上，滑块安装在导轨上，丝杆螺母安装在滑块上并与滚珠丝杆滚动相连，旋轮装置安装在滑块的前端，旋轮可以绕本身轴线自由转动。

【技术特征摘要】
1.一种带轮旋压成形设备，其特征在于，该设备包括三梁四柱式床身、基座、上、下主轴、主压缸、液压站、四工位旋压成形装置和顶杆；三梁四柱式床身包括上梁、下梁、中梁和由四根立柱组成的四柱；所述上、下梁固定在四柱的两端，下梁固定在基座上，中梁位于上梁和下梁之间，可沿四柱上下滑动；主压缸安装于上梁中心，并与位于上梁下端的上主轴相连，上主轴安装于中梁中心，下主轴安装于下梁中心，顶杆由下主轴中心伸出；液压站通过油管分别与驱动下主轴旋转的液压马达、主压缸及顶杆下端的顶出油缸相连；四工位旋压成形装置由四个旋压成型装置组成，分别安装于下梁的面板上四柱的两根立柱之间，位于安装在下主轴上的待加工带轮四方，并可以在水平面内运动，由至少位于不同方向的2个伺服电机驱动；所述旋压成形装置包括支撑架、滑块、导轨、旋轮装置、滚珠丝杆副；所述支撑架和导轨安装在机床下梁的面板上，伺服电机和滚珠丝杆相连并安装在支撑架上，滑块安装在导轨上，丝杆螺母安装在滑块上并与滚珠丝杆滚动相连，旋轮装置安装在滑块的前端，旋轮可以绕本身轴线自由转动。2、 根据权利要求1所述的一种带轮旋压成形设备，其特征在于所述旋轮 装置由旋轮、轴、轴承及支架组成，旋轮通过轴承安装在轴上，轴固定在支 架上，支架与滑块连接。3、 根据权利要求1或者2所述的一种带轮旋压成形设备，其特征在于所 述四工位旋压成形装置由四套伺服电机驱动，每一个旋压成形装置的滚珠丝 杆与一伺服电机相连。4、 根据权利要求1或者2所述的一种带轮旋压成形设备，其特征在于所 述四工位旋压成形装置由三套伺服电机驱动， 一套伺服电机与位于相对的两 个旋压成形装置中的一个的滚珠丝杆相连；相对的两个旋压成形装置中...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏琴香，程秀全，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]