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    自動(dòng)矯直機的工作原理

    發(fā)布時(shí)間:2016-04-15

    方榮精機工業(yè)有限公司矯直機生產(chǎn)廠(chǎng)家,矯直機又稱(chēng):調直機,矯正機,校直機等,今天為朋友分享自動(dòng)矯直機的工作原理

    1 自動(dòng)矯直機的工作原理

    本論文設計的自動(dòng)矯直機采用壓點(diǎn)式矯直原理,由左右兩個(gè)V型塊作為支點(diǎn),加載機構驅動(dòng)壓頭對待矯軸進(jìn)行加壓,使待矯軸發(fā)生彈塑性變形消除待矯軸的彎曲變形而實(shí)現矯直。


     

    矯直機工作原理圖

    圖3-1矯直原理示意圖

    1.工件主動(dòng)驅動(dòng)支撐組件2. 支架3. v型塊及導軌4. 數字千分表5.待矯軸

    6.液壓沖頭7.可動(dòng)支承8.從動(dòng)回轉及支承組件9.工作臺


    當待矯軸放入V型塊后,氣缸運動(dòng)推動(dòng)從動(dòng)回轉中心將待矯軸頂緊,然后由步進(jìn)電機帶動(dòng)待矯軸轉動(dòng),每旋轉一個(gè)分度,數字千分表檢測待矯軸該位置的跳動(dòng)度并通過(guò)RS-232串行總線(xiàn)傳送給單片機系統進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)對待矯軸進(jìn)行試驗發(fā)現,96%以上的待矯軸的為弓型變形,只需在待矯軸上找出合適的位置實(shí)施單點(diǎn)矯直即可達到要求。


    2 矯直機工件的定位與檢測元件設計

    工件的準確定位與檢測是保證矯直機精度的基礎。主動(dòng)回轉中心和從動(dòng)回轉中心為安裝有精密軸承的頂針構成。當待矯軸放入V型塊后,氣缸推動(dòng)從動(dòng)回轉中心使主、從回轉中心的頂針將待矯軸夾持并頂緊。步進(jìn)電機運動(dòng)通過(guò)主動(dòng)回轉中心帶動(dòng)待矯軸一起旋轉,旋轉一周的過(guò)程中,數字千分表檢測出跳動(dòng)度值,并由步進(jìn)電機步數記錄相應的相位,根據檢測結果判斷待矯軸的最大彎曲量及其位置。當工件旋轉測量時(shí),主、從回轉中心的軸線(xiàn)為測量基準,頂針和工件一起旋轉,數字千分表所檢測的工件表面跳動(dòng)度值是相對于工件兩端頂針孔連線(xiàn)的跳動(dòng)量,因此對頂針的旋轉跳動(dòng)精度要求很高,這樣才能保證測量的重復精度。

    本文對待矯軸跳動(dòng)度的測量,沒(méi)有采用位移傳感器和角度傳感器組合的方式,生產(chǎn)的電子數顯千分表(下文稱(chēng)“數字千分表”)進(jìn)行檢測,如圖3-2所示,其量程為0—12mm,分辨率為0.001mm 。


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    3-2數字表分表

    與傳統的位移傳感器和角度傳感器組合的測量方式相比,采用數字千分表大大簡(jiǎn)化了系統的硬件結構和數據處理過(guò)程,單片機的串口通過(guò)RS-232總線(xiàn)直接與數字千分表進(jìn)行通信,讀取數字千分表采樣的跳動(dòng)度數據,千分表完成數據采集和轉換處理,而且數字千分表精度可達0.001 mm,完全能夠滿(mǎn)足檢測條件。

    加載過(guò)程中,矯直行程采用千分表進(jìn)行動(dòng)態(tài)監控,方榮精機工業(yè)有限公司根據千分表當前檢測的跳動(dòng)度值和初始值的差作為矯直行程。與傳統的通過(guò)控制驅動(dòng)元件運動(dòng)而控制行程的方式相比,通過(guò)千分表數據變化實(shí)時(shí)控制步進(jìn)電機運動(dòng)而控制矯直行程的方法有效地避免了由于傳動(dòng)機構引起的誤差。

    為了增大矯直機的矯直范圍,使矯直機在一定范圍內能滿(mǎn)足不同規格的待矯軸的矯直要求,設計過(guò)程中將v型塊設計成易于更換的模塊,針對不同規格的待矯軸設計不同規格的v型塊;v型塊支座和千分表支座的位置可以根據需要在底板上沿待矯軸的方向進(jìn)行調整,以滿(mǎn)足不同長(cháng)度的軸的矯直。


    表3-1  MS-1型稱(chēng)重傳感器及主要技術(shù)參數

     量程((kg)2.5×103

    靈敏度(mV/V)2.00±0.01

    輸入電阻(Ω)385±10

    輸出電阻(Ω)350±3

    供橋電壓(V)10


    在兩個(gè)V型塊支座下方分別安裝一個(gè)稱(chēng)重力傳感器,實(shí)現對施加在待矯軸上的載荷的檢測。重傳感器,主要技術(shù)參數如表3-1所示。該傳感器采用鋼制“S”型結構,具有輸出特性好、結構緊湊、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

    3 矯直機構驅動(dòng)元件的選擇

    步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的控制元件。在非超載(或稱(chēng)非失步)的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響。由于步進(jìn)電機具有體積小、力矩大、低速平穩高速性好且易于控制等特點(diǎn),因此步進(jìn)電機在速度、位置等控制領(lǐng)域使用非常普遍。

    滾珠絲杠傳動(dòng)系統是一個(gè)以滾珠作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)體系。滾珠絲杠傳動(dòng)系統的傳動(dòng)效率高達90%-98%,為傳統的滑動(dòng)絲杠系統的2~4倍,且能以較小的扭矩得到較大的推力,亦可由直線(xiàn)運動(dòng)轉為旋轉運動(dòng)(運動(dòng)可逆)。滾珠絲杠傳動(dòng)系統為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運動(dòng),工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行現象,因此可精密地控制微量進(jìn)給。此外滾珠絲杠還具有高精度、高耐用性、同步性好、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。采用滾珠絲杠傳動(dòng)系統作為傳動(dòng)體系是非常理想的選擇。

     矯直機原理圖

    本設計中選用的滾珠絲杠為:公稱(chēng)直徑為25mm;導程6mm。根據絲杠理論容許軸向載荷計算公式

                             矯直機工式(3-1)

    其中:Fk—絲杠理論容許軸向載荷(N);

    d2—絲杠螺紋底徑(mm)本設計中選用的絲杠d2=23mm;

     —支承系數,本系統絲杠采用固定一自由的安裝方式, -2.6;

      —軸承與螺母間的距離(mm),  =32mm;

    由以上參數計算得Fk=266×104N, 為了使用的安全性,絲杠工作容許軸向載荷應為絲杠理論容許軸向載荷的50%,則絲杠工作容許軸向載荷 ,矯直機工式因此所采用的絲杠能滿(mǎn)足矯直要求。


    4 液壓矯直機的工作過(guò)程

    當被矯直軸類(lèi)零件上臺以后,矯直機啟動(dòng)矯直過(guò)程。先由傳感器檢測出軸類(lèi)零件的彎曲情況,檢測數據交由控制系統加工處理,然后由控制系統控制各電機的動(dòng)作,完成矯直過(guò)程。即先由電機驅動(dòng)導輪使零件的最大彎曲處豎直向上,再由電機驅動(dòng)壓力機小車(chē)將壓頭移到零件最大彎曲處,然后壓頭壓下完成第一次矯直過(guò)程。完成第一次矯直過(guò)程后,進(jìn)行檢測。如果檢測結果顯示軸類(lèi)零件的彎曲情況在允許范圍內,停機,完成本次矯直工作;如果檢測結果顯示矯直后的軸類(lèi)零件不合格,則重復以上的矯直工作,直到軸類(lèi)零件的彎曲在允許范圍內。液壓矯直機的工作過(guò)程可用框圖4-1表示。

    液壓校直機工作過(guò)程框圖

    圖4-1液壓矯直機工作過(guò)程框圖

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