凸轮高速冲击式金属棒管料低应力冲击旋弯致裂下料装置
技术领域
[0001] 本
发明属于金属绿色近净成型技术领域，具体涉及一种用于金属棒管料切断加工的凸轮高速冲击式金属棒管料低
应力冲击旋弯致裂下料装置。
背景技术
[0002] 金属棒管料在许多机械零件中被广泛用到，例如各种冷、热
挤压件和
模锻件、金属链条、
轴承以及各类轴类零件等，而但凡与轴相关的零部件加工几乎都用到下料工序。作为一种最基本的工序，棒管料的下料工序应用量大面广，是常用机械零部件制造的第一道工序，下料的
质量对后续产品的加工质量、生产效率、产品效果以及生产成本等都会产生很大影响。
[0003] 目前，在工业生产中对金属棒管料的下料通常采用
车床切断、锯床锯断、冲床剪切等传统下料方法，特别是前两种下料方法被更多地采用。车床切断和锯床锯断下料方法虽然在一定程度上能获得平整的断面，但由于金属材质的不同，考虑刀具进给量的限制，这两种方法生产效率低；同时再考虑加工工具的
刚度与强度，由于车断刀与
锯片均有一定厚度，在分离材料的过程中，造成材料的浪费，材料利用率低。普通冲床剪切下料方法在实际工业生产中也还存在有所得断面质量差、容易出现“
马蹄形”断面等问题。总体而言，目前本领域在金属棒管料方面的传统下料方法上不同程度地存在“平而不快”(如锯切、车刀盘
铣刀切断)、“快而不平圆”(如普通冲床剪切)等问题，不仅下料
载荷大能耗高、材料利用率低、生产效率低，而且各类污染严重，如刀具
冷却液污染、废料污染、噪声污染等。
[0004] 近年来，本领域也相继研发出了一些高速剪切设备，虽然所用的高速剪切方法相较于传统下料方法在断面质量、坯料几何
精度、材料利用率及生产效率等方面都有大幅提升，但高速剪切下料引入“高速”状态，普通的设备难以满足其要求，必须使用专用高速设备。目前国内大范围应用的高速剪切下料设备大部分源于进口，价格昂贵且后期设备维护不便，而国内生产的液压式高速剪切设备由于受液压
阀高频次切换的限制，生产效率较低，迄今大部分仍处于实验室研究阶段或小批量试用状态。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于对
现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构简单、操作方便、能够获得良好的棒管料断面质量，同时具有生产效率高以及材料利用率高等优点的凸轮高速冲击式金属棒管料低应力冲击旋弯致裂下料装置。
[0006] 为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的凸轮高速冲击式金属棒管料低应力冲击旋弯致裂下料装置包括一个末端接设有转动凸轮的
电机传动机构、一个可通过套筒携持配合棒管料沿纵向转动的棒管料固定装置、以及一个可在传动机构凸轮转动作用下对棒管料固定装置中的套筒做间歇性轮番冲击的横向冲击下料机构，其中：
[0007] 所述的传动机构由第一交流
伺服电机、第一主动带轮、第一从动带轮和凸轮组成，第一交流伺服电机带动第一主动带轮转动，第一主动带轮通过第一传动带与第一从动带轮传动连接，凸轮通过
传动轴与第一从动带轮的轮心连接；
[0008] 所述的棒管料固定装置位设在传动机构前方，由第二交流伺服电机、第二主动带轮、第二从动带轮、回转体和套筒组成，第二交流伺服电机带动第二主动带轮转动，第二主动带轮通过第二传动带与第二从动带轮传动连接，回转体与第二从动带轮同轴连接，在回转体的一端配装有用于夹持棒管料的三爪卡盘，在三爪卡盘外方通过套筒
支撑件配装有用于使棒管料下料段挟持进入的套筒；
[0009] 所述的横向冲击下料机构位于传动机构和棒管料固定装置之间，由冲击组件运动腔室、圆柱
导轨、
压缩弹簧以及冲头组件组成，冲击组件运动腔室为一个由底座板、左右两侧高
挡板和前后两侧低挡板围合而成的矩形凹腔构件，在左右两侧高挡板的内面各开有一道横向燕尾槽，圆柱导轨的两端装在前后两侧低挡板上，
压缩弹簧套装在圆柱导轨上，冲头组件为一个后端带有膨大台板的T型柱杆构件，其后端膨大台板的下部开有用于穿套圆柱导轨并压置压缩弹簧的圆柱导轨套孔，在膨大台板的左右两侧设有可分别在左右两侧高挡板的横向燕尾槽内运动的滑
块，冲头组件的柱杆冲头位于圆柱导轨上方，当传动机构工作后，冲头组件后端膨大台板受凸轮摆转作用，可间歇性地推动压缩弹簧前行并使柱杆冲头由运动腔室前侧低挡板上方往复伸出，轮番对携持有棒管料下料段的套筒进行撞击，使金属棒管料上的应力集中处(在金属棒管料表面预制的环形V型槽处)出现旋弯裂纹并持续扩展，最终形成断面，完成对金属棒管料的下料分离。
[0010] 本发明进一步的技术解决方案还在于：在棒管料固定装置的套筒内紧配合两个并排的深沟球轴承，用两个C型
卡簧分别限制深沟球轴承的轴向移动。
[0011] 本发明进一步的技术解决方案还在于：在棒管料固定装置的第二从动带轮和回转体之间配置有一个棒管料支撑筒,在棒管料支撑筒内配装有一个
滚动轴承，用第三C型卡簧限制滚动轴承的轴向移动。
[0012] 本发明进一步的技术解决方案还在于：棒管料固定装置的套筒两端口采用锥形口设计。
[0013] 本发明进一步的技术解决方案还在于：在棒管料固定装置的套筒支撑件和套筒之间紧配合有一个软性可回复的聚
氨酯套筒。
[0014] 本发明的工作过程是这样的：传动机构中的第一交流伺服电机启动后，动力依次经第一主动带轮和第一从动带轮传动至凸轮，使凸轮转动；冲击下料机构中的冲头组件在受到来自凸轮的撞击力后向前做横向的直线冲击运动，进而冲击棒管料固定装置中配
合金属棒管料的套筒，期间冲击下料机构中的压缩弹簧受到外载压力作用，又不时产生回推力使冲头组件进行复位，重复此过程即可实现冲头组件的直线往复运动，解决了冲击的可重复加载问题；棒管料固定装置中第二交流伺服
电动机启动后，动力依次经第二主动带轮和第二从动带轮传动至回转体，进而通过三爪卡盘带动金属棒管料的转动，可以使配装入套筒中的金属棒管料承受不同
角度不同方向的载荷；工作中第二交流伺服电动机可以通过调节转速从而改变金属棒管料的旋转速度，进而改变金属棒管料承受打击的
位置以及
频率，最终完成对金属棒管料的下料分离。
[0015] 与现有技术相比，本发明所述装置将凸轮机构和下料机做成一个系统，同时在下料机上装有压缩弹簧，利用压缩弹簧的回推作用，解决了冲击的可重复加载问题；此外在配合金属棒管料的套筒两端采用锥形口设计，由于套筒在受到撞击产生位移后不能精确的复位，使得金属棒管料与套筒口不能准确的配合，那么采用锥形口设计可以更加方便未加工棒管料的进入，同时也方便下料完成的金属棒管料退出；传动机构中的第一交流伺服电动机可以通过调节转速改变凸轮的旋转速度，进而改变凸轮对冲击下料机构中冲头组件的打击力以及打击频率；棒管料固定装置中的第二交流伺服电动机可以通过调节转速改变棒管料的旋转速度，进而改变棒管料承受打击的位置以及频率；通过棒管料固定装置中的三爪卡盘带动金属棒管料的转动，可以使金属棒管料承受不同角度不同方向的载荷，这样更加有利于促使金属棒管料在应力集中处(在金属棒管料表面预制的环形V型槽处)快速萌生微裂纹，并
加速裂纹扩展，能够使金属棒管料在短时间内加速断裂，完成下料，且能够获得较为平整的棒管料断面。
[0016] 综上所述，本发明的优点是采用冲击载荷效应与待加工棒管料预制缺口应力集中效应相结合的方式，对悬臂夹持的金属棒管料进行低周冲击下料，能够获得良好的坯料断面质量，本发明同时具有生产效率高以及材料利用率高等优点。
附图说明
[0017] 图1是本发明一个具体
实施例装置的三维轴侧图。
[0018] 图2是图1所示实施例装置的主视图。
[0019] 图3是图1所示实施例装置的俯视图。
[0020] 图4是图3的A-A向剖视图。
[0021] 图5是图3的B-B向剖视图。
[0022] 图6是图3的C-C向剖视图，图中冲头组件处在非撞击状态。
[0023] 图7是本发明中冲头组件处在撞击状态的示意图。
[0024] 图中各数字标号的名称分别是：1－第一交流伺服电机，2－第一电机底座,3－第一主动带轮,4－传动轴底座，5－第一传动带，6－第一从动带轮，7－传动轴，8－凸轮，9－
工作台，10－后侧低挡板，11－底座板，12－左侧高挡板，13－前侧低挡板，14－右侧高挡板，15－压缩弹簧,16－圆柱导轨,17－冲头组件,18－套筒支撑件,19－套筒，20－C型卡簧，21－深沟球轴承，22－C型卡簧，23－深沟球轴承,24－聚氨酯套筒,25－金属棒管料，26－第三C型卡簧，27－滚动轴承，28－棒管料支撑筒，29－三爪卡盘，30－回转体，31－第二从动带轮，32－第二传动带，33－第二主动带轮，34－第二电机底座，35－第二交流伺服电机。
具体实施方式
[0025] 以下将结合附图对本发明实施例中的技术方案做进一步描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026] 参见附图，本发明所述的凸轮高速冲击式金属棒管料低应力冲击旋弯致裂下料装置由电机传动机构、棒管料固定装置以及横向冲击下料机构三部分构成。
[0027] 电机传动机构由第一交流伺服电机1、第一主动带轮3、第一从动带轮6、第一传动带5、传动轴7和凸轮8等组成。第一交流伺服电动机1的轴上配置有第一主动带轮3，第一交流伺服电动机1带动第一主动带轮3转动，第一主动带轮3的正上方配置第一从动带轮6，同时沿同一
水平方向配置传动轴7，传动轴7的另一端安装有凸轮8。传动带5连接第一主动带轮3和第一从动带轮6，并带动第一从动带轮6和传动轴7的转动，从而带动凸轮8的转动。凸轮8在转动的过程中可对横向冲击下料机构中冲头组件17的尾部进行轮番撞击。
[0028] 棒管料固定装置位设在电机传动机构前方，由第二交流伺服电机35、第二主动带轮33、第二从动带轮31、第二传动带32、棒管料支撑筒28、回转体30、三爪卡盘29、套筒支撑件18和套筒19等组成。第二交流伺服电动机35的轴上安装有第二主动带轮33，通过第二传动带32将第二主动带轮33和第二从动带轮31连接在一起。第二从动带轮31紧配合于回转体30，棒管料支撑筒28配置在第二从动带轮31和回转体30之间，棒管料支撑筒28内紧配合一个滚动轴承27，在滚动轴承27的同轴方向上配合有第三C型卡簧26，以保证滚动轴承27的轴向不发生位移。回转体30的另一端紧配合一个三爪卡盘29，将表面预制有v形槽的金属棒管料25前段节通过棒管料支撑筒28及回转体30后插入三爪卡盘29中并夹紧，使三爪卡盘29带动被夹持的金属棒管料25一起转动，金属棒管料25的前端节配合伸入在带有锥形口的套筒
19内，套筒19内紧配合两个并排的深沟球轴承21、23，用两个C型卡簧20、22分别限制深沟球轴承21、23，以保证两个滚动轴承21、23的轴向不发生位移。套筒19外配置有一个套筒支撑件18，在套筒19和套筒支撑件18之间紧配合有一个软性可回复的聚氨酯套筒24。在下料过程中，套筒19受到冲头组件17传递来的径向载荷，并将载荷传递给金属棒管料25，进而完成下料。
[0029] 横向冲击下料机构位于传动机构和棒管料固定装置之间，由冲击组件运动腔室、圆柱导轨16、压缩弹簧15以及冲头组件17等组成。冲击组件运动腔室为一个由底座板11、左右两侧高挡板12、14和前后两侧低挡板13、10围合而成的矩形凹腔构件，在左右两侧高挡板12、14的内面各开有一道横向燕尾槽，圆柱导轨16的两端装在前后两侧低挡板13、10上，压缩弹簧15套装在圆柱导轨16上，冲头组件(17)为一个后端带有膨大台板的T型柱杆构件，其后端膨大台板的下部开有用于穿套圆柱导轨16并顶置压缩弹簧15的圆柱导轨套孔，在膨大台板的左右两侧设有可分别在左右两侧高挡板12、14的横向燕尾槽内运动的滑块，以保证冲头组件17的直线往复运动轨迹，冲头组件17的柱杆冲头位于圆柱导轨16上方，当电机传动机构工作后，冲头组件17后端膨大台板受到来自凸轮8的撞击后，向前做直线冲击运动进而给套筒19施加横向载荷，并通过压缩弹簧15的回推作用使冲头组件17进行复位，重复此过程即可实现冲头组件17的往复运动，完成金属棒管料25的下料。
[0030] 本发明实际工作中，冲头组件17在受到来自凸轮8的撞击力后向前做直线冲击运动进而冲击配合金属棒管料25的套筒19，压缩弹簧15受到外载压力从而产生回推力使冲头组件17进行复位，重复此过程即可实现冲头组件17的直线往复运动，解决了冲击的可重复加载问题。本发明具体结构设计中，配合金属棒管料25的套筒19两端采用锥形口设计，由于套筒19在受到撞击产生位移后不能精确的复位，使得棒管料25的位置与套筒19口不能准确的配合，采用锥形口设计就可以更加方便未加工棒管料25的进入，同时也方便下料完成的金属棒管料25退出。电机传动机构中的第一交流伺服电动机1可以通过调节转速从而改变凸轮8的旋转速度，进而改变凸轮8对冲头组件17的打击力以及打击频率。第二交流伺服电动机35可以通过调节转速从而改变金属棒管料25的旋转速度，进而改变金属棒管料25承受打击的位置以及频率。而通过三爪卡盘29带动金属棒管料25的转动，可以使金属棒管料25承受不同角度不同方向的载荷。
