專利名稱：冷輾機(jī)圓度輥控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種專門適用于金屬軋機(jī)的控制或調(diào)節(jié)設(shè)備，特別是一種對材料的厚度敏感的控制或調(diào)節(jié)設(shè)備。
背景技術(shù)：
精密冷輾壓加工回轉(zhuǎn)類零件，是近二、三十年才逐漸發(fā)展的新技術(shù)，其基本原理是工件在連續(xù)回轉(zhuǎn)中，在輾輪及芯輥的旋轉(zhuǎn)輾壓下，使工件的毛坯厚度逐漸變小，工件的直徑是逐漸增大，從而實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)類工件進(jìn)行冷加工成型的目的；在上述加工過程中，為保持工件輾壓過程平穩(wěn)，延長輾壓模具的壽命，以及提高成型工件的圓度和降低工件的廢品率，在精密冷輾機(jī)中設(shè)置有圓度輥及其控制裝置；現(xiàn)有的圓度輥控制裝置包括有電磁方向閥、單向閥、溢流閥、液壓缸和連桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)一端連接有液壓缸活塞桿，另一端連接有圓度輥，輾壓加工時(shí)，電磁方向閥處于中位，圓度輥處于整圓狀態(tài)，工件在輾輪及芯輥加壓下，其厚度連續(xù)減小，直徑不斷增大，工件將頂推圓度輥并帶動連桿繞其回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，連桿另一端將帶動液壓缸活塞桿移動，活塞壓縮液壓缸有桿腔的油液，當(dāng)該腔內(nèi)油壓超過溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，有桿腔內(nèi)油液自溢流閥溢出，從而保持有桿腔內(nèi)油壓和圓度輥上的作用力平衡，在液壓缸內(nèi)活塞移動過程中，油液可經(jīng)單向閥連續(xù)地向液壓缸的無桿腔內(nèi)補(bǔ)油；上述圓度輥控制裝置，可以保持在輾壓加工過程中，圓度輥可對工件加壓，以期達(dá)到整圓的目的；但是，上述過程中工件的厚度連續(xù)減小，直徑不斷加大，工件相對輾輪及芯輥的輾壓點(diǎn)不變，而圓度輥和工件的按觸點(diǎn)相對該輾壓點(diǎn)之間的距離，是隨工件直徑的增大而增加，即圓度輥對工件以輾壓點(diǎn)為支點(diǎn)的作用力臂也隨工件直徑的增大而增加，此時(shí)，圓度輥對工件的作用力卻不變(因溢流閥設(shè)定壓力在加工過程中是不可調(diào)整的，有桿腔內(nèi)油壓不變)，工件上所承受的彎曲力矩也隨工件直徑的增加而增加，過大的彎矩極易使工件產(chǎn)生變形，在工件厚度較小時(shí)，這一現(xiàn)象更加突出，從而使精密冷輾壓加工的整圓效果不佳，制品的報(bào)廢率較高，降低經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進(jìn)的冷輾機(jī)圓度輥控制裝置，它能在輾壓過程中，使整圓力隨工件直徑及壁厚的變化而連續(xù)調(diào)整實(shí)現(xiàn)更合理的控制，提高整圓效果，減少制品的報(bào)廢率，提高精密冷輾壓加工的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，冷輾機(jī)圓度輥控制裝置的液壓缸連接有電磁方向閥和單向閥，可擺動液壓缸的活塞桿鉸接于連桿機(jī)構(gòu)的一端，連桿機(jī)構(gòu)的另一端鉸接有一圓度輥，其特點(diǎn)是冷輾機(jī)圓度輥控制裝置設(shè)置有一比例溢流閥，比例溢流閥經(jīng)管路分別連接有液壓缸、油箱，比例溢流閥的控制回路連接有計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接有和工件對應(yīng)觸接的位移檢測裝置。加工過程中，隨工件輾壓后的外徑、厚度等等變化信息，通過位移檢測裝置輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)結(jié)合工件、液壓缸等參數(shù)變化計(jì)算出相應(yīng)電壓值輸入比例溢流閥，此時(shí)，比例溢流閥的設(shè)定壓力，可實(shí)現(xiàn)以工件彎曲塑性變形強(qiáng)度相等為目標(biāo)的整圓力。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，隨著加工工件在輾壓過程中外徑增大、厚度減薄，其整圓力可對應(yīng)地減小，并實(shí)現(xiàn)和工件彎曲變形強(qiáng)度相等的對應(yīng)整圓彎矩，以確保加工工件的圓度，從根本上克服了傳統(tǒng)圓度輥控制裝置液壓缸有桿腔壓力無法調(diào)整，過大的整圓力將可能壓扁工件的缺陷，能顯著地提高加工工件的品質(zhì)和增加經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明冷輾機(jī)圓度輥控制裝置示意圖(一)。
圖2是本發(fā)明冷輾機(jī)圓度輥控制裝置示意圖(二)。
圖3是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1、冷輾機(jī)圓度輥控制裝置包括有液壓缸1、單向閥2、電磁方向閥3、比例溢流閥4、計(jì)算機(jī)5、位移檢測裝置6、連桿圓度輥機(jī)構(gòu)7。
液壓缸1包括有缸體鉸支點(diǎn)10、無桿腔11、活塞12和有桿腔13、液壓缸1是實(shí)現(xiàn)整圓的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工件83在輾壓過程中直徑不斷增大，外移的圓度輥72通過連桿71將液壓缸1的活塞12外拉，此時(shí)，液壓缸1可繞其缸體鉸支點(diǎn)10作相應(yīng)擺動。
單向閥2，分別連接液壓缸1的無桿腔11和電磁方向閥3回油口，當(dāng)加工整圓過程中，液壓缸1活塞12外拉，可通過單向閥2對無桿腔11進(jìn)行補(bǔ)油。
電磁方向閥3，分別連接液壓缸1的無桿腔11和有桿腔13，用以控制液壓缸1的活塞12移動位置，以調(diào)整圓度輥72和工件的初始觸接位置。
比例溢流閥4，其閥體42通過管路41和液壓缸1的有桿腔13連接，另一管路44與油箱9連接；比例溢流閥4上設(shè)置有電氣控制回路，用以接收來自計(jì)算機(jī)5的(電壓)信號，該信號決定液壓缸1有桿腔13內(nèi)的壓力，即決定圓度輥72的整圓力。
計(jì)算機(jī)5，可采用工控機(jī)或PLC等，計(jì)算機(jī)5的輸出(電壓信號)端連接于比例溢流閥4的控制回路，計(jì)算機(jī)5的輸入端連接于位移檢測裝置6。
位移檢測裝置6，可采用光柵尺、直線電位計(jì)或類似功能器件，裝置的檢測頭拾取加工工件在輾壓過程中直徑的變量，并以數(shù)字或模擬量送入計(jì)算機(jī)5的輸入端。
連桿圓度輥機(jī)構(gòu)7包括連桿71和圓度輥72，其結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相同或相似，連桿71呈V形，其一端和液壓缸1活塞桿鉸接，另一端和圓度輥72鉸接，連桿71的中部鉸接于位于輾輪81中心的固定支承；圓度輥是精密冷輾壓加工過程的重要組件之一，其一側(cè)觸接輾輪81，另一側(cè)是觸接工件83表面，與工件表面的觸點(diǎn)即為整圓力的作用點(diǎn)；隨著加工過程工件直徑的增大，圓度輥將沿輾輪81和工件83表面作相對位移，連桿圓度輥機(jī)構(gòu)7各構(gòu)件運(yùn)動方向如圖2中箭頭所示，圖2中所示的ab兩點(diǎn)距離也隨之不斷增大(a是輾輪81和芯輥82對工件的輾壓點(diǎn)，b是圓度輥72和工件83的整圓接觸點(diǎn))。
在輾壓過程中，電磁方向閥處于中位，圓度輥處于整圓狀態(tài)，隨著工件的直徑增大和壁厚減薄，整圓力應(yīng)逐步減小，以免將工件壓扁；位移檢測裝置6的檢測頭(如信號檢測輥61)將工件外徑變化信息通過位移檢測裝置6輸入計(jì)算機(jī)5，計(jì)算機(jī)5將上述位移量的變化數(shù)據(jù)結(jié)合已知的有關(guān)初始數(shù)據(jù)(如工件83毛坯理論外徑、工件毛坯83理論壁厚、工件83寬度、對工件83的輾壓速度、輾輪81的外徑、液壓缸有桿腔13的有效作用面積、液壓缸1的有效作用力臂，工件83材料的塑性變形強(qiáng)度及與輾壓有關(guān)的強(qiáng)度修正系數(shù)等)，計(jì)算出比例溢流閥4的給定電壓信號，并將該電壓信號輸入比例溢流閥4的控制回路，上述流程如圖3所示，此時(shí)比例溢閥4的設(shè)定壓力可從下列演算式中求得工件的任意時(shí)刻的外徑為D＝D0+(L1-L0)其中，D0為工件毛坯的理論尺寸，L0為輾壓將開始時(shí)位移檢測裝置的讀數(shù)，Li為時(shí)刻i時(shí)的讀數(shù)。
工件壁厚h為h＝h0-∫vSdt其中h0為工件毛坯的理論壁厚，VS為對工件的輾壓進(jìn)給速度，其值根據(jù)輾壓工藝由系統(tǒng)給定，∫vSdt為至?xí)r刻i的累計(jì)進(jìn)給位移。
工件的塑性抗彎截面模量WP為WP=14B·h2]]>其中B為工件的寬度工件處的整圓彎矩M=DD+D1p·A·L=k·σp·Wp]]>其中D1為輾輪81的直徑，P為比例溢流閥的設(shè)定壓力，A為液壓缸4的有桿腔13的有效作用面積，L為液壓缸的有效作用力臂，σp為工件材料的塑性變形強(qiáng)度，k=f(h0h)]]>為與工件輾壓比 有關(guān)的修正系數(shù)，其代表了冷作硬化現(xiàn)象對塑性變形強(qiáng)度的影響，可通過對相應(yīng)材料的測試獲得其數(shù)值。
于是，比例溢流閥的設(shè)定壓力為p=k·σp·B·(h0-∫v3dt)24A·L[1+D1D0+(Li-L0)]]]>綜上所述流程，工件在輾壓加工時(shí)，直徑連續(xù)增大，厚度連續(xù)減薄，圓度輥對工件作用的整圓力力臂也隨之連續(xù)加長，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能使圓度輥?zhàn)饔迷诠ぜ系恼麍A力隨上述的各參數(shù)連續(xù)變化而連續(xù)減量，且其量值恰能和工件塑性變形強(qiáng)度匹配，從而達(dá)到極佳的整圓效果。
權(quán)利要求
1.一種冷輾機(jī)圓度輥控制裝置，該裝置的液壓缸連接有電磁方向閥和單向閥，可擺動液壓缸的活塞桿鉸接于連桿機(jī)構(gòu)的一端，連桿機(jī)構(gòu)的另一端鉸接有一圓度輥，其特征在于冷輾機(jī)圓度輥控制裝置設(shè)置有一比例溢流閥(4)，比例溢流閥(4)經(jīng)管路分別連接有液壓缸(1)、油箱(9)，比例溢流閥(4)的控制回路連接有計(jì)算機(jī)(5)，計(jì)算機(jī)(5)連接有和工件(8)對應(yīng)觸接的位移檢測裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷輾機(jī)圓度輥控制裝置，其特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)(5)為工控機(jī)或PLC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷輾機(jī)圓度輥控制裝置，其特點(diǎn)是位移檢測裝置(6)是光柵尺或直線電位計(jì)。
全文摘要
一種冷輾機(jī)圓度輥控制裝置，主要解決減少制品的報(bào)廢率等技術(shù)問題，其采用技術(shù)方案是，冷輾機(jī)圓度輥控制裝置設(shè)置有一比例溢流閥，比例溢流閥經(jīng)管路分別連接有液壓缸、油箱，比例溢流閥的控制回路連接有計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接有位移檢測裝置，適用于精密輾壓冷加工的冷輾機(jī)。
文檔編號B21B37/00GK1853821SQ20051002516
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者陳忠強(qiáng), 芮豐, 黃新年, 邱士浩 申請人:煤炭科學(xué)研究總院上海分院