[发明专利]一种轧辊复杂曲面一次性成型方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧槽为复杂曲面的轧辊一次性成型方法及设备。

背景技术

辊轧加工是许多管材所常用的加工方式，然而辊轧机在加工管材时轧辊的磨损十分严重，需要经常更换辊轧机上的轧辊。目前现有轧辊机上的轧孔（即管材成型区）是通过两个对称的轧辊组合形成，而该轧辊是中心为通孔的转轮，转轮的外圈轮廓为复杂曲面的弧形槽。目前对这种复杂曲面的轧辊的加工方法，大多先采用车床车削轧辊坯料，再将经过车削的轧辊安装到专用轧辊镗床进行凸轮样板仿形加工，加工完一个正圆弧曲面后调整两轧辊中心距使镗刀以更大的切削半径进行切削，切削出边上的两个正圆弧曲面，最后由人工打磨的形式修整出平滑的曲面及倒角。这种方法工序繁多，操作复杂，且对工人的技术要求较高，加工效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轧槽为复杂曲面的轧辊一次性成型方法及设备。该方法及设备，相比传统轧辊加工，去除了换刀调整、人工打磨等复杂工序；同时采用三轴联动一次成型，提高了生产效率；并且采用数控方法提高了加工精度。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种轧槽为复杂曲面的轧辊一次性成型设备，包括机架，电机，大转盘，去间隙装置，坯料工作台，刀具进给装置及伺服系统；所述机架上设有大转盘，所述大转盘与坯料工作台固定；所述刀具伺服进给装置包括导轨，下托板，上托板，进给箱和刀杆，坯料工作台上安装有两根以Z轴为旋转中心同步旋转的转轴，用于固定毛坯；进给箱固定连接刀杆，进给箱内部设有动力输送机构，所述的上托板和下托板，上托板和下托板内部设有动力输送机构，所述去间隙装置安装在机架上并紧贴大转盘或者转盘连接的转动部件。

所述的进给箱内部设有的动力输送机构为伺服电机或步进电机。

上托板和下托板内部设有的动力输送机构为伺服电机、气缸或液压缸。

一种轧槽为复杂曲面的轧辊一次性成型方法，测绘成品标准工件，拟合轧辊工作区曲面，离散曲面数据并建立数据库，将数据库里的数据转换为程序指令导入控制系统；控制系统读取程序指令，控制设备运行；其中大转盘带动坯料工作台以一定角速度绕y轴转动；大转盘的转动控制截面圆弧曲线轮廓的切削主运动，其转动速度决定了截面圆弧曲线轮廓的切削速率；由旋转轴转动带动两个轧辊坯料同时相向以一定的速度绕z轴旋转；旋转轴的转动控制工件圆周曲线轮廓的成型切削运动，其转动速度决定了工件圆周曲线轮廓的成型切削及工件相邻加工截面切换的速率；由上托板带动进给箱以带动固定在进给箱上的刀杆及刀具，使刀具x轴方向上进给到指定位置切出第一段圆弧；当大转盘转到相应角度后进给箱相对于上托板以一定的速度做x轴反方向上的进给；进给箱的进给运动控制截面曲线轮廓的Y0方向的切削进给运动，其进给速度影响第二段圆弧曲线的曲率半径大小；三轴联动构成了对两个对称轧辊坯料的三维曲面的展成成型加工。

所述拟合轧辊工作区曲面利用所测离散数据进行线性插值拟合形成由不同的边界重合的曲面组合的连续曲面，再由该连续曲面微分后再次拟合形成切向连续曲面。

本发明的有益效果：相比传统轧辊加工，去除了换刀调整、人工打磨等复杂工序；同时采用三轴联动一次成型，提高了生产效率；并且采用数控方法提高了加工精度。

附图说明

图1为本发明的结构参考图；

图2为本发明涉及的轧辊形状示意图；

图3为本发明对轧辊截面划分示意图；

图4为本发明对轧辊截面曲线取点示意图；

图5为本发明衍生实例结构参考图。

其中，

图11-机架，2-电机，3-大转盘，4-坯料，5-刀杆，6-坯料工作台，7-进给箱，8-下托板，9-上托板，10-导轨，11-旋转轴，12-去间隙装置

具体实施方式

一种轧辊复杂曲面一次性成型设备，包括机架，电机，大转盘，坯料工作台，刀具进给装置及伺服系统。所述机架上设有大转盘3，大转盘由主轴电机2通过齿轮组驱动旋转，用于固定及带动坯料工作台6旋转。所述坯料工作台上安装有两根同步旋转的转轴10，用于固定毛坯。所述刀具进给装置，包括导轨9，滑移托板8，滑移托板7，刀杆5。托板7固定连接刀杆5，此外其内部设有动力输送机构，动力输送机构为伺服电机。所述的滑移托板8内部设有动力输送机构，动力输送机构可以为伺服电机、气缸或液压缸等。所述伺服系统伺服驱动控制主轴电机带动转盘旋转，控制刀具进给装置伺服进给，并且控制坯料工作台上旋转轴旋转。