專利名稱：數控鐓鍛實驗機的制作方法
技術領域：
本發明涉及實驗機，本發明尤其涉及數控鐓鍛實驗機。
背景技術：
大型曲軸、船用尾軸、風機增速軸等大型鍛件鐓鍛成形加工工藝難度大、成本高。 不合理的成形工藝將導致鍛件質量問題，甚至報廢，造成巨大的經濟浪費。因此，投產前必 須進行工藝實驗。基于相似準則的比例模擬工藝實驗具有可信度高、實驗周期短、成本低、 安全可靠等優點，是進行大型曲軸、船用尾軸、風機增速軸等大型鍛件鐓鍛成形加工工藝實 驗與驗證的有效方法。大型曲軸、船用尾軸、風機增速軸等大型鍛件鐓鍛成形加工比例模擬 工藝實驗對實驗設備有如下功能要求(1)三軸聯動控制；(2)可任意設定每軸的速度_時 間曲線；(3)成形載荷、位移隨時間變化關系記錄存儲。目前，國內外尚無類似的鐓鍛實驗 機。大型曲軸等鍛件的鐓鍛工藝試驗或以成本高昂的生產實踐代替，或通過在通用壓力機 上輔以簡單工藝裝置實現，二者均難以滿足鐓鍛工藝研究之需，如精確測量載荷-行程曲 線、任意精確位置中止或繼續試驗等。
發明內容
本發明的目的在于克服現有鐓鍛工藝試驗技術的不足，提供一種對大型曲軸、船 用尾軸、風機增速軸等大型鍛件鐓鍛成形加工工藝進行比例模擬實驗，可以高效、低成本地 試驗研究或驗證鐓鍛成形工藝及模具設計的數控鐓鍛實驗機。本發明的數控鐓鍛實驗機，它包括工控機和實驗機主機，所述實驗機主機包括實 驗機床身和水平安裝在所述的實驗機床身上并且彼此之間呈丄形布置的左、右、縱三軸可 聯動數控的傳動裝置，其中，橫向的左、右傳動裝置的軸線重合，右傳動裝置與縱傳動裝置 結構相同，所述的右傳動裝置和縱傳動裝置均包括步進電機，所述的步進電機通過鼓形齒 聯軸器與安裝在止推軸承座上的傳動軸的右部相連，傳動軸上的法蘭與安裝在徑向軸承座 上的傳感器座筒的右端面通過螺釘連接并且傳動軸上的法蘭和傳感器座筒右端面間設置 有間隙，傳動軸的左部與傳感器座筒通過鍵連接，所述的傳感器座筒內裝有載荷傳感器，所 述的載荷傳感器的兩端面分別與傳動軸的左端面以及傳感器座筒的筒底相貼合，傳感器座 筒的左部軸頭通過聯軸套、鍵和銷與滾珠絲杠的軸頭連接并且傳感器座筒的左部軸頭的端 面與滾珠絲杠軸頭端面相貼合，所述的滾珠絲杠與滾珠絲杠螺母構成螺旋傳動副，所述的 滾珠絲杠螺母與右鐓粗或彎曲模座通過螺紋連接固定在一起，所述的右鐓粗或彎曲模座兩 側通過設置在所述的床身上的滑軌與床身滑動相連，所述的左傳動裝置包括步進電機，所 述的步進電機通過鼓形齒聯軸器與安裝在止推軸承座上的左傳動軸的左部相連，所述的左 傳動軸右部通過聯軸套、鍵和銷與左傳動滾珠絲杠的軸頭連接，左傳動軸右端面與左傳動 滾珠絲杠軸頭端面相貼合，所述的左傳動滾珠絲杠與左傳動滾珠絲杠螺母構成螺旋傳動 副，所述的左傳動滾珠絲杠螺母與左鐓粗模座通過螺紋連接固定在一起，所述的左鐓粗模 座兩側通過設置在所述的床身上的滑軌與床身滑動相連，所述的工控機通過模數轉換器和傳感器變送器獲得的右傳動裝置和縱傳動裝置中的兩個載荷傳感器的載荷信號，所述的工 控機通過運動控制卡上的模數轉換器將控制信號發送給步進電機驅動器，由驅動器驅動所 述的左、右傳動裝置和縱傳動裝置的三臺步進電機。采用本發明裝置的有益效果是可以對大型曲軸、船用尾軸、風機增速軸等大型鍛 件鐓鍛成形加工工藝進行比例模擬試驗，可以高效、低成本地驗證鐓鍛成形工藝及模具設 計的合理性；也可以對多組鐓鍛成形工藝參數進行對比試驗研究，獲取最佳工藝參數。
圖1是本發明的數控鐓鍛實驗機系統的結構示意圖；圖2是本發明的數控鐓鍛實驗機主機的結構示意圖；圖3是本發明的數控鐓鍛實驗機的右傳動系統和縱傳動系統的結構示意圖；圖4是本發明的數控鐓鍛實驗機的左傳動系統的結構示意圖。主要部件1-步進電機；2-鼓形齒聯軸器；3-傳動軸；4-止推軸承座；5-傳感器座筒；6-載 荷傳感器；7-徑向軸承座；8-聯軸套；9-滾珠絲杠；10-滾珠絲杠螺母；11-右鐓粗和彎曲 模座；12-左傳動軸軸；13-左傳動滾珠絲杠；14-左傳動滾珠絲杠螺母；15-左鐓粗模座； 16-床身。
具體實施例方式下面結合具體的實施例，并參照附圖，對本發明做進一步的說明如附圖所示的數控鐓鍛實驗機，它包括工控機21和實驗機主機20。實驗機主機包 括床身16和安裝在所述的床身16上并且彼此之間呈丄形布置的左、右、縱三軸可聯動數控 傳動裝置17、18、19，其中左、右二傳動裝置19、18的軸線由于位于同一條直線上，因此在進 行加工時所受的力大小相同，方向相反，所以只選取右傳動裝置測量載荷即可。所述的右傳 動裝置與縱傳動裝置結構相同。所述的右傳動裝置和縱傳動裝置均包括步進電機1，所述的 步進電機通過鼓形齒聯軸器2與安裝在止推軸承座4上的傳動軸3的右部相連，傳動軸上 3的法蘭與安裝在徑向軸承座7上的傳感器座筒5的右端面通過螺釘相連，傳動軸3上的 法蘭和傳感器座筒5的端面間留有間隙，傳動軸的左部與傳感器座筒通過鍵連接，傳動軸3 和傳感器座筒5間通過鍵傳遞扭矩。所述的傳感器座筒5內裝有載荷傳感器6，傳感器座筒 5、載荷傳感器6、傳動軸3三者軸向無間隙，即所述的載荷傳感器的兩端面分別與傳動軸的 左端面以及傳感器座筒的筒底相貼合，所述的載荷傳感器6測量軸向載荷，所述的傳感器 座筒5的左部軸頭通過聯軸套8、鍵和銷與滾珠絲杠9的軸頭連接并且傳感器座筒5的的左 部軸頭的端面與滾珠絲杠9的軸頭端面貼合，所述的滾珠絲杠與滾珠絲杠螺母10構成螺旋 傳動副，所述的滾珠絲杠螺母與(右鐓粗或彎曲)模座11通過螺紋連接固定在一起，所述 的模座兩側通過設置在所述的床身上的滑軌與床身滑動相連。所述的左傳動裝置與所述右 傳動裝置和縱傳動裝置的區別在于未安裝載荷傳感器，即左傳動裝置包括步進電機1，所述 的步進電機1通過鼓形齒聯軸器2與安裝在止推軸承座4上的左傳動軸的左部相連，所述 的左傳動軸右部通過聯軸套8、鍵和銷與左傳動滾珠絲杠的軸頭連接，左傳動軸右端面與左 傳動滾珠絲杠軸頭端面貼合，所述的左傳動滾珠絲杠與左傳動滾珠絲杠螺母構成螺旋傳動副，所述的左傳動滾珠絲杠螺母與左鐓粗模座通過螺紋連接固定在一起，所述的左鐓粗模 座兩側通過設置在所述的床身上的第二滑軌與床身滑動相連。所述的工控機通過模數轉換 器和傳感器變送器獲得右傳動裝置和縱傳動裝置中的兩個載荷傳感器的載荷信號。所述的 工控機通過運動控制卡上的模數轉換器將控制信號發送給步進電機驅動器，由驅動器驅動 所述的左、右傳動裝置和縱傳動裝置的三臺步進電機，進而驅動所述的三套傳動裝置實現 鐓鍛試驗所需的三軸聯動功能。控制卡安裝在工控機擴展槽內。步進電機驅動器安裝在控 制柜22內。本鐓鍛實驗機的工作過程如下對于右傳動裝置和縱傳動裝置，步進電機驅動器接收到驅動信號后驅動步進電機 1按指定技術參數進行旋轉，通過鼓形齒聯軸器2帶動傳動軸3旋轉，傳動軸3又帶動與其 連接在一起的傳感器套筒5做旋轉運動，傳感器套筒5的軸頭通過聯軸套8將此旋轉運動 傳遞給滾珠絲杠9，滾珠絲杠9通過滾珠絲杠螺母10帶動模座11在滑軌上進行直線運動； 對于左傳動裝置，步進電機驅動器接收到驅動信號后驅動步進電機1按指定技術參數進行 旋轉，通過鼓形齒聯軸器2帶動傳動軸12旋轉，傳動軸12又通過聯軸套8將此旋轉運動傳 遞給左傳動滾珠絲杠13，左傳動滾珠絲杠通過左傳動滾珠絲杠螺母14帶動左鐓粗模座15 在滑軌上進行直線運動。這樣，即可通過左、右、縱三軸聯動完成曲軸鐓鍛模擬實驗。在實驗過程中，成形載荷由模座傳遞給滾珠絲杠9，然后由滾珠絲杠9傳遞給傳感 器套筒5，傳感器套筒5再將成形載荷傳遞給載荷傳感器6。載荷傳感器6將所測得的成形 載荷轉換成電信號，經變送器將其放大濾波后輸入給工控機內的運動控制卡上的模數轉換 器，轉換為數字信號，工控機利用傳感器的標定數據將該數字信號變換為載荷數值，并記錄 下來進行分析處理。
權利要求
數控鐓鍛實驗機，它包括工控機和實驗機主機，其特征在于所述實驗機主機包括實驗機床身和水平安裝在所述的實驗機床身上并且彼此之間呈⊥形布置的左、右、縱三軸可聯動數控的傳動裝置，其中，橫向的左、右傳動裝置的軸線重合，右傳動裝置與縱傳動裝置結構相同，所述的右傳動裝置和縱傳動裝置均包括步進電機，所述的步進電機通過鼓形齒聯軸器與安裝在止推軸承座上的傳動軸的右部相連，傳動軸上的法蘭與安裝在徑向軸承座上的傳感器座筒的右端面通過螺釘連接并且傳動軸上的法蘭和傳感器座筒右端面間設置有間隙，傳動軸的左部與傳感器座筒通過鍵連接，所述的傳感器座筒內裝有載荷傳感器，所述的載荷傳感器的兩端面分別與傳動軸的左端面以及傳感器座筒的筒底相貼合，傳感器座筒的左部軸頭通過聯軸套、鍵和銷與滾珠絲杠的軸頭連接并且傳感器座筒的左部軸頭的端面與滾珠絲杠軸頭端面相貼合，所述的滾珠絲杠與滾珠絲杠螺母構成螺旋傳動副，所述的滾珠絲杠螺母與右鐓粗或彎曲模座通過螺紋連接固定在一起，所述的右鐓粗或彎曲模座兩側通過設置在所述的床身上的滑軌與床身滑動相連，所述的左傳動裝置包括步進電機，所述的步進電機通過鼓形齒聯軸器與安裝在止推軸承座上的左傳動軸的左部相連，所述的左傳動軸右部通過聯軸套、鍵和銷與左傳動滾珠絲杠的軸頭連接，左傳動軸右端面與左傳動滾珠絲杠軸頭端面相貼合，所述的左傳動滾珠絲杠與左傳動滾珠絲杠螺母構成螺旋傳動副，所述的左傳動滾珠絲杠螺母與左鐓粗模座通過螺紋連接固定在一起，所述的左鐓粗模座兩側通過設置在所述的床身上的滑軌與床身滑動相連，所述的工控機通過模數轉換器和傳感器變送器獲得的右傳動裝置和縱傳動裝置中的兩個載荷傳感器的載荷信號，所述的工控機通過運動控制卡上的模數轉換器將控制信號發送給步進電機驅動器，由驅動器驅動所述的左、右傳動裝置和縱傳動裝置的三臺步進電機。
全文摘要
本發明公開了數控鐓鍛實驗機，它包括工控機和實驗機主機，實驗機主機包括實驗機床身和安裝在實驗機床身上并且彼此之間呈⊥形布置的左、右、縱三軸可聯動數控的傳動裝置，右與縱傳動裝置結構相同，右和縱傳動裝置均包括步進電機，步進電機與傳動軸的右部相連，傳動軸上的法蘭與傳感器座筒的右端面連接，傳動軸的左部與傳感器座筒通過鍵連接，傳感器座筒內裝有載荷傳感器，傳感器座筒的左部軸頭與滾珠絲杠的軸頭連接，滾珠絲杠螺母與右鐓粗或彎曲模座固定在一起，模座兩側通過滑軌與床身滑動相連。采用本裝置可以對大型鍛件鐓鍛成形加工工藝進行比例模擬試驗，可以高效、低成本地驗證鐓鍛成形工藝及模具設計的合理性。
文檔編號B21J9/02GK101890466SQ20101022536
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者張振純, 張連洪, 徐曉寬 申請人:天津大學