CN108043946B - 一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机 - Google Patents

一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机 Download PDF

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Abstract

本发明的一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机，其加载频率调控机构包括主轴和与其连接的旋转卡盘；疲劳载荷加载机构包括安装于旋转卡盘上的第一伺服电机和丝杠，第一伺服电机驱动丝杠旋转，丝杠上垂直安装有丝母，丝母上活动安装有下料模具；工件夹紧机构包括进料口和出料口，进料口和出料口的位置分别设置有一个夹紧组件，夹紧组件的第二伺服电机驱动双向丝杠旋转，双向丝杠上设置有两个夹持件。本发明利用疲劳断裂原理，促使棒管料预制应力缺口处产生多个疲劳裂纹源，促使裂纹快速扩展，实现对棒管料快速下料，并且能够保持断面平整，端部无变形，其中疲劳载荷加载机构通过伺服电机控制丝杠的位移，实现径向实时调节位移量。

Description

一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机
技术领域
本发明属于下料机技术领域，具体涉及一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机。
背景技术
金属棒管料的下料广泛存在于冷挤压、模锻、金属链条销、滚动轴承滚子、销子标准件以及轴类件和轴承零部件等的备料工序中，并且在这些下料工序中，下料数量巨大。但目前传统的剪切、锯割以及激光切割等新兴切割下料方法中不同程度地存在材料利用率低、下料力大、生产效率低、能耗高、断面质量差等问题，不符合绿色制造和精密制造的要求。
传统的下料方法包括车床切断和锯床锯断，这两种下料方法虽然可以获得平整断面，但存在生产效率低，浪费原材料等缺点。为此，后来的工业生产中广泛采用冲床或剪切机下料机进行剪切下料的方法，但是普通的剪切下料方法下料力大、能耗大、所下棒料断面呈现明显的马蹄形，管料断面呈现椭圆形，为了满足如冷挤压等下道工序的要求，不得不在普通的剪切下料后再安排一道车削平整断面的工序，这样就降低了生产效率、浪费了材料并且增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种疲劳载荷、加载频率的大小和加载时间均可调节，并能够独立控制的疲劳断裂下料机，其具有质量好、效率高和绿色节能的优点，可加工多种型号的棒管料进行下料。
本发明所采用的技术方案是：一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机，包括加载频率调控机构、疲劳载荷加载机构和工件夹紧机构三部分，
加载频率调控机构包括具有大带轮的变频调速三相异步电机和一端设置有小带轮的主轴，大带轮和小带轮通过皮带传动连接，主轴的另一端连接有旋转卡盘；
疲劳载荷加载机构包括安装于旋转卡盘上的第一伺服电机和丝杠，第一伺服电机驱动丝杠旋转，丝杠上垂直安装有丝母，丝母上活动安装有下料模具；
工件夹紧机构包括机架，机架相对的两侧分别设置有进料口和出料口，进料口和出料口的位置分别设置有一个夹紧组件，夹紧组件包括相对设置的第二伺服电机和双向丝杠，第二伺服电机驱动双向丝杠旋转，双向丝杠上设置有两个夹持件。
进一步的，还包括箱体，变频调速三相异步电机设置于箱体的上端面，主轴位于箱体内、且其两端穿过箱体外露，小带轮位于箱体外侧。
事例性的，旋转卡盘通过第一联轴器连接于主轴。
事例性的，下料模具采用深沟球轴承安装于丝母上，且其另一端通过螺母轴向固定于丝母上。
进一步的，还包括设置于机架上的丝杠固定座，双向丝杠的一端安装于丝杠固定座、另一端通过第二联轴器与第二伺服电机相连。
优选的，两个夹持件为V型结构、且开口相向设置。
本发明一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机利用疲劳断裂原理，促使棒管料预制应力缺口处产生多个疲劳裂纹源，促使裂纹快速扩展，实现对棒管料快速下料，并且能够保持断面平整，端部无变形，其中疲劳载荷加载机构通过伺服电机控制丝杠的位移，实现径向实时调节位移量，进而控制施加疲劳载荷的大小，满足多种型号棒管料下料要求。本发明疲劳下料机合理的结构布局和结构设计能促使棒管料上微裂纹的快速萌生和稳定扩展，直至断裂，具有结构简单，效率高，能耗低，经济实用，棒管料断面质量好等优点。
附图说明
图1是本发明一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机的结构示意图；
图2是本发明一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机的加载频率调控机构的结构主视图；
图3是本发明一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机的疲劳载荷加载机构的结构主视图；
图4是图3的B-B面剖视图；
图5是本发明一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机的工件夹紧机构的结构主视图；
图6是图5的C-C面剖视图。
图中，1.变频调速三相异步电机，2.箱体，3.大带轮，4.皮带，5.主轴，6.小带轮，7.旋转卡盘，8.第一联轴器，9.第一伺服电机，10.丝母，11.丝杠，12.下料模具，13.深沟球轴承，14.螺母，15.机架，16.第二伺服电机，17.双向丝杠，18.第二联轴器，19.丝杠固定座，20.固定件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明提供的一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机由加载频率调控机构、疲劳载荷加载机构和工件夹紧机构三部分组成，
参见图2，所述加载频率调控机构包括箱体2以及设置于箱体2上的变频调速三相异步电机1和设置于箱体2内的主轴5，主轴5的两端穿出箱体2外露，变频调速三相异步电机1具有大带轮3，主轴5与大带轮3同侧的一端具有小带轮6，大带轮3和小带轮6通过皮带4传动连接，主轴5的另一端通过第一联轴器8连接有旋转卡盘7。
参见图3和图4，疲劳载荷加载机构包括安装于所述旋转卡盘,7上的第一伺服电机9和丝杠11，所述第一伺服电机9驱动丝杠11旋转，所述丝杠11上垂直安装有丝母10，丝母10上活动安装有下料模具12，下料模具12可以在随着主轴5旋转的同时，自身也会自转。进一步的，下料模具12采用深沟球轴承13安装于所述丝母10上，且其另一端通过螺母14轴向固定于所述丝母10上；安装时，在下料模具12内部揩油与深沟球轴承13宽度相匹配可以达到过盈配合要求的浅槽，安装时先将深沟球轴承13放入槽中压紧，然后再通过螺栓螺母的固定件20将两部分连接与深沟球轴承13固定，实现下料模具12与轴承13外圈过盈配合。
参见图5和图6，工件夹紧机构包括机架15，机架15相对的两侧分别设置有进料口和出料口，所述进料口和出料口的位置分别设置有一个夹紧组件，夹紧组件包括相对设置的第二伺服电机16和丝杠固定座19，丝杠固定座19内安装有双向丝杠17，双向丝杠17的另一端通过第二联轴器18与第二伺服电机16相连，第二伺服电机16驱动双向丝杠17旋转，所述双向丝杠17上设置有两个夹持棒管料的夹持件。优选的，这两个夹持件为V型结构、且开口相向设置。
从本发明一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机的整个下料过程来看，采用独立动力源进行驱动下料、夹紧、径向加载、主轴转动等动作，实现了独立控制各单元，特别是对径向加载的独立控制，达到了加载频率可调、加载时间可调以及加载载荷可调的目的。
本发明的具体工作过程和原理为：
在下料工艺过程中，先将棒管料放在工件加紧机构的机架15中，通过启动第二伺服电机16带动双向丝杠17上两块用作螺母且对称放置的V型机构的夹持件进行夹紧不同型号的工件。这种固定方式，目的就是为了保证不同型号的棒管料在进行松开——夹紧——松开的过程中的同步性，并能够使棒管料在夹紧后与整个下料机构保持同心。
进行下料时，开启变频调速三相异步电机1驱动大带轮3转动，通过皮带传动驱动主轴5，主轴5带动旋转卡盘7转动，与此同时，下料模具12可以在径向对金属管棒料进行0～5mm的范围内进行径向位移量调节，以此达到下料目的。本发明将用来驱动疲劳载荷加载机构的第一伺服电机9和丝杠11等传动机构安装于旋转卡盘7上，同时可以在旋转卡盘7凸台两端分别加装行程开关作为对传动的路程的限制，进一步确保运动的准确性和安全性。

Claims (4)

1.一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机，其特征在于，包括加载频率调控机构、疲劳载荷加载机构和工件夹紧机构三部分，
所述加载频率调控机构包括具有大带轮(3)的变频调速三相异步电机(1)和一端设置有小带轮(6)的主轴(5)，所述大带轮(3)和小带轮(6)通过皮带(4)传动连接，所述主轴(5)的另一端连接有旋转卡盘(7)，所述旋转卡盘(7)通过第一联轴器(8)连接于主轴(5)；
所述疲劳载荷加载机构包括安装于所述旋转卡盘(7)上的第一伺服电机(9)和丝杠(11)，所述第一伺服电机(9)驱动丝杠(11)旋转，所述丝杠(11)上垂直安装有丝母(10)，所述丝母(10)上安装有下料模具(12)，所述下料模具(12)采用深沟球轴承(13)安装于所述丝母(10)上，且其另一端通过螺母(14)轴向固定于所述丝母(10)上；
所述工件夹紧机构包括机架(15)，所述机架(15)相对的两侧分别设置有进料口和出料口，所述进料口和出料口的位置分别设置有一个夹紧组件，所述夹紧组件包括相对设置的第二伺服电机(16)和双向丝杠(17)，所述第二伺服电机(16)驱动双向丝杠(17)旋转，所述双向丝杠(17)上设置有两个夹持件。
2.如权利要求1所述的一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机，其特征在于，还包括箱体(2)，所述变频调速三相异步电机(1)设置于箱体(2)的上端面，所述主轴(5)位于所述箱体(2)内、且其两端穿过所述箱体(2)外露，所述小带轮(6)位于所述箱体(2)外侧。
3.如权利要求1所述的一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机，其特征在于，还包括设置于所述机架(15)上的丝杠固定座(19)，所述双向丝杠(17)的一端安装于所述丝杠固定座(19)、另一端通过第二联轴器(18)与第二伺服电机(16)相连。
4.如权利要求1或3所述的一种工件不动疲劳载荷周向循环加载的疲劳断裂下料机，其特征在于，所述两个夹持件为V型结构、且开口相向设置。
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