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CN109465313A - 动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法 - Google Patents

动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法 Download PDF

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CN109465313A CN201810537093.XA CN201810537093A CN109465313A CN 109465313 A CN109465313 A CN 109465313A CN 201810537093 A CN201810537093 A CN 201810537093A CN 109465313 A CN109465313 A CN 109465313A
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贺峰
罗乾伟
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Abstract

本发明公开了一种动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法，包括固定组件、拉伸组件，所述固定组件包括第一旋转夹头(2)，与第一旋转夹头(2)转轴同轴设置的第一大齿轮(1)，与第一大齿轮(1)传动连接的第一小齿轮(9)，动力输出轴上设置第一小齿轮(9)的减速电机(10)；所述拉伸组件包括第二旋转夹头(21)，与第二旋转夹头(21)转轴同轴设置的第二大齿轮(11)，与第二大齿轮(11)传动连接的第二小齿轮(91)。本发明可以有效解决棒材因矫直温度升高而软化下垂发生弯曲影响直线度的问题。该方法具有便捷、快速、机械化等特点，操作方便，可满足批量化生产和精度要求。

Description

动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法
技术领域
本发明涉及金属型材矫直技术领域，尤其涉及动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法。
背景技术
金属棒材的矫直通常采用斜辊矫直和拉伸矫直等方法。
斜辊矫直包括两辊和多辊矫直。该方法是金属棒材矫直的最常用方法，其原理是金属棒材通过辊缝后，改变弯曲曲率实现矫直的目的，其矫直精度和生产效率都比较高，存在主要缺点是设备复杂，生产成本较高，同时在矫直过程中产品产生较大的内应力，产品长时间放置或表面加工后，内应力变化引起直线度下降。
拉伸矫直法是通过对金属棒材施加超过材料屈服强度的拉伸应力，使金属棒材产生内部塑性变形，达到矫直。所采用的矫直装置是将金属棒材的两端通过夹头固定，用液压油缸对金属棒材施加拉力，以达到拉伸矫直的目的。传统的拉伸矫直主要缺点是室温矫直金属材料强度高，需要施加大的拉伸力，增加设备吨位，同时对于强化特性高的金属材料很难一次矫直，对于塑性较低的材料还容易出现矫直过程中断裂的问题。
因此，有必要提供一种全新的动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法，以解决上述现有技术中存在的缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法，可以有效解决棒材因矫直温度升高而软化下垂发生弯曲影响直线度的问题，具有便捷、快速、机械化等特点，操作方便，可满足批量化生产和精度要求。
本发明提供动态合金棒材矫直机构、系统及矫直方法、自动矫直方法，采用如下技术方案：
一种动态合金棒材矫直机构，包括固定组件、拉伸组件，所述固定组件包括第一旋转夹头2，与第一旋转夹头2转轴同轴设置的第一大齿轮1，与第一大齿轮1传动连接的第一小齿轮9，动力输出轴上设置第一小齿轮9的减速电机10；所述拉伸组件包括第二旋转夹头21，与第二旋转夹头21转轴同轴设置的第二大齿轮11，与第二大齿轮11传动连接的第二小齿轮91，与第二旋转夹头21、第二小齿轮91固定相连的滑座5，与滑座5一端固定相连的拉伸装置；所述第一小齿轮9的转轴与第二小齿轮91的转轴通过伸缩组件相连；在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上连接有加热组件。
优选的，所述伸缩组件为伸缩传动轴8。
优选的，所述拉伸装置为液压装置6。
进一步的，所述加热组件为电接触式加热组件或感应式加热组件。
所述加热组件为电接触式加热组件，其包括电流控制器7；所述电流控制器7通过导线与第一旋转夹头2、第二旋转夹头21电连接。
一种动态合金棒材矫直系统，包括所述的动态合金棒材矫直机构，第一旋转夹头2、第一大齿轮1通过轴承固定在固定底座13上，减速电机10固定在固定底座13上，第一小齿轮9通过轴承固定在固定底座13上；第二旋转夹头21、第二大齿轮11通过轴承固定在滑座5上，第二小齿轮91通过轴承固定在滑座5上，滑座5可滑动连接于拉伸底座14上；液压装置6固定在拉伸底座14上。
一种动态合金棒材矫直系统，包括所述的动态合金棒材矫直机构，PLC控制器15，与PLC控制器15电连接的客户端16；第一旋转夹头2、第一大齿轮1通过轴承固定在固定底座13上，减速电机10固定在固定底座13上，第一小齿轮9通过轴承固定在固定底座13上；第二旋转夹头21、第二大齿轮11通过轴承固定在滑座5上，第二小齿轮91通过轴承固定在滑座5上，滑座5可滑动连接于拉伸底座14上；液压装置6固定在拉伸底座14上，所述PLC控制器15与电流控制器7电连接，所述PLC控制器15还与液压装置6、减速电机10、电源电连接。
优选的，在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上还设有温度传感器16，所述温度传感器16与PLC控制器15电连接。
一种动态合金棒材矫直方法，包括以下步骤：
S1：将合金棒材固定在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上；
S2：使用者根据合金棒材的合金牌号和直径大小调节电流使棒材均匀受热，温度达到拉伸温度；
S3：使用者控制开启液压装置6，并设定所需的液压拉力，液压装置6拉动滑座5对棒材开始拉伸；
S4：当棒材拉伸至预定长度时，控制电流控制器7停止加热；
S5：使用者控制开启减速电机10，减速电机10动力输出轴转动，带动第一小齿轮9转动，从而通过伸缩传动轴8带动第二小齿轮91转动；同时第一小齿轮9带动第一大齿轮1转动，第二小齿轮91带动第二大齿轮11转动，从而第一旋转夹头2、第二旋转夹头21带动待矫直合金棒材转动；
S6：转动一定时间后，使用者关闭减速电机10、液压装置6；
S7：打开第一旋转夹头2、第二旋转夹头21，取下冷却后的矫直棒材。
一种动态合金棒材自动矫直方法，包括以下步骤：
S1：将合金棒材固定在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上；
S2：使用者根据合金棒材的合金牌号和直径，在客户端16上设置棒材的拉伸温度、液压拉力、转动时间；PLC控制器15调节电流使棒材均匀加热，温度达到拉伸温度；温度传感器16将测得温度信号经过处理，发送给PLC控制器15；
S3：当温度达到拉伸温度后，PLC控制器15开启液压装置6，根据设置的液压拉力，液压装置6以液压拉力拉动滑座5对棒材开始拉伸；
S4：当棒材拉伸至预定长度时，使用者在客户端16上控制停止拉伸，PLC控制器15控制电流控制器7停止加热；
S5：随后PLC控制器15控制开启减速电机10，减速电机10动力输出轴转动，带动第一小齿轮9转动，从而通过伸缩传动轴8带动第二小齿轮91转动；同时第一小齿轮9带动第一大齿轮1转动，第二小齿轮91带动第二大齿轮11转动，从而第一旋转夹头2、第二旋转夹头21带动待矫直合金棒材转动；
S6：转动预先设定的转动时间后，PLC控制器15关闭减速电机10、液压装置6；
S7：使用者打开第一旋转夹头2、第二旋转夹头21，取下冷却后的矫直棒材。
与相关技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明可以有效解决棒材因矫直温度升高而软化下垂发生弯曲影响直线度的问题。该方法具有便捷、快速、机械化等特点，操作方便，可满足批量化生产和精度要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种动态合金棒材矫直机构，包括固定组件、拉伸组件，所述固定组件包括第一旋转夹头2，与第一旋转夹头2转轴同轴设置的第一大齿轮1，与第一大齿轮1传动连接的第一小齿轮9，动力输出轴上设置第一小齿轮9的减速电机10；所述拉伸组件包括第二旋转夹头21，与第二旋转夹头21转轴同轴设置的第二大齿轮11，与第二大齿轮11传动连接的第二小齿轮91，与第二旋转夹头21、第二小齿轮91固定相连的滑座5，与滑座5一端固定相连的拉伸装置；所述第一小齿轮9的转轴与第二小齿轮91的转轴通过伸缩组件相连；在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上连接有加热组件。
所述伸缩组件为伸缩传动轴8。
所述拉伸装置为液压装置6，液压装置6用来调节矫直及后续冷却时所需的拉力配重大小，配重范围20～500kg。
所述加热组件为电接触式加热组件或感应式加热组件。
所述加热组件为电接触式加热组件，其包括电流控制器7，电流控制器7用来调节电流大小以及通电时间，其电流调节范围为0～2000A；所述电流控制器7通过导线与第一旋转夹头2、第二旋转夹头21电连接。
实施例1
如图1所示，在本实施例中，一种动态合金棒材矫直系统，包括所述的动态合金棒材矫直机构，第一旋转夹头2、第一大齿轮1通过轴承固定在固定底座13上，减速电机10固定在固定底座13上，第一小齿轮9通过轴承固定在固定底座13上；第二旋转夹头21、第二大齿轮11通过轴承固定在滑座5上，第二小齿轮91通过轴承固定在滑座5上，滑座5可滑动连接于拉伸底座14上；液压装置6固定在拉伸底座14上。
本实施例的系统在使用时，包括如下步骤：
S1：将合金棒材固定在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上；
S2：使用者根据合金棒材的合金牌号和直径大小调节电流使棒材均匀受热，温度达到拉伸温度；
S3：使用者控制开启液压装置6，并设定所需的液压拉力，液压装置6拉动滑座5对棒材开始拉伸；
S4：当棒材拉伸至预定长度时，控制电流控制器7停止加热；
S5：使用者控制开启减速电机10，减速电机10动力输出轴转动，带动第一小齿轮9转动，从而通过伸缩传动轴8带动第二小齿轮91转动；同时第一小齿轮9带动第一大齿轮1转动，第二小齿轮91带动第二大齿轮11转动，从而第一旋转夹头2、第二旋转夹头21带动待矫直合金棒材转动；
S6：转动一定时间后，使用者关闭减速电机10、液压装置6；
S7：打开第一旋转夹头2、第二旋转夹头21，取下冷却后的矫直棒材。
在S3中，所需的液压拉力按下式进行计算：
F＝σTS×A
其中，F为液压拉力，A为棒材的横截面积，σTS为棒材在1000～1100℃时的强度，计算得出液压拉力。
在S4中，拉伸长度按下式进行计算：
L＝L1+L2＝αΔTL0+0.01L0
其中，L为热矫直棒材总长度，L1为热膨胀引起的材料的伸长，L2为拉伸引起的材料长度变化，L0为材料的原始长度，α为材料热膨胀系数，ΔT为矫直温度。
实施例2
如图2所示，在本实施例中，一种动态合金棒材矫直系统，包括所述的动态合金棒材矫直机构，PLC控制器15，与PLC控制器15电连接的客户端16；第一旋转夹头2、第一大齿轮1通过轴承固定在固定底座13上，减速电机10固定在固定底座13上，第一小齿轮9通过轴承固定在固定底座13上；第二旋转夹头21、第二大齿轮11通过轴承固定在滑座5上，第二小齿轮91通过轴承固定在滑座5上，滑座5可滑动连接于拉伸底座14上；液压装置6固定在拉伸底座14上，所述PLC控制器15与电流控制器7电连接，所述PLC控制器15还与液压装置6、减速电机10、电源电连接。
在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上还设有温度传感器16，所述温度传感器16与PLC控制器15电连接。
本实施例的系统在使用时，包括以下步骤：
S1：将合金棒材固定在第一旋转夹头2、第二旋转夹头21上；
S2：使用者上根据合金棒材的合金牌号和直径，在客户端16上设置棒材的拉伸温度、液压拉力、转动时间；PLC控制器15调节电流使棒材均匀加热，温度达到拉伸温度；温度传感器16将测得温度信号经过处理，发送给PLC控制器15；
S3：当温度达到拉伸温度后，PLC控制器15开启液压装置6，根据设置的液压拉力，液压装置6以液压拉力拉动滑座5对棒材开始拉伸；
S4：当棒材拉伸至预定长度时，使用者在客户端16上控制停止拉伸，PLC控制器15控制电流控制器7停止加热；
S5：随后PLC控制器15控制开启减速电机10，减速电机10动力输出轴转动，带动第一小齿轮9转动，从而通过伸缩传动轴8带动第二小齿轮91转动；同时第一小齿轮9带动第一大齿轮1转动，第二小齿轮91带动第二大齿轮11转动，从而第一旋转夹头2、第二旋转夹头21带动待矫直合金棒材转动；
S6：转动预先设定的转动时间后，PLC控制器15关闭减速电机10、液压装置6；
S7：使用者打开第一旋转夹头2、第二旋转夹头21，取下冷却后的矫直棒材。
在S3中，所需的液压拉力按下式进行计算：
F＝σTS×A
其中，F为液压拉力，A为棒材的横截面积，σTS为棒材在1000～1100℃时的强度，计算得出液压拉力。
在S4中，拉伸长度按下式进行计算：
L＝L1+L2＝αΔTL0+0.01L0
其中，L为热矫直棒材总长度，L1为热膨胀引起的材料的伸长，L2为拉伸引起的材料长度变化，L0为材料的原始长度，α为材料热膨胀系数，ΔT为矫直温度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种动态合金棒材矫直机构，包括固定组件、拉伸组件，其特征在于：所述固定组件包括第一旋转夹头(2)，与第一旋转夹头(2)转轴同轴设置的第一大齿轮(1)，与第一大齿轮(1)传动连接的第一小齿轮(9)，动力输出轴上设置第一小齿轮(9)的减速电机(10)；所述拉伸组件包括第二旋转夹头(21)，与第二旋转夹头(21)转轴同轴设置的第二大齿轮(11)，与第二大齿轮(11)传动连接的第二小齿轮(91)，与第二旋转夹头(21)、第二小齿轮(91)固定相连的滑座(5)，与滑座(5)一端固定相连的拉伸装置；所述第一小齿轮(9)的转轴与第二小齿轮(91)的转轴通过伸缩组件相连；在第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)上连接有加热组件。
2.如权利要求1所述的一种动态合金棒材矫直机构，其特征在于：所述伸缩组件为伸缩传动轴(8)。
3.如权利要求1所述的一种动态合金棒材矫直机构，其特征在于：所述拉伸装置为液压装置(6)。
4.如权利要求1-3任一所述的一种动态合金棒材矫直机构，其特征在于：所述加热组件为电接触式加热组件或感应式加热组件。
5.如权利要求4所述的一种动态合金棒材矫直机构，其特征在于：所述加热组件为电接触式加热组件，其包括电流控制器(7)；所述电流控制器(7)通过导线与第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)电连接。
6.一种动态合金棒材矫直系统，其特征在于：包括如权利要求5所述的动态合金棒材矫直机构，第一旋转夹头(2)、第一大齿轮(1)通过轴承固定在固定底座(13)上，减速电机(10)固定在固定底座(13)上，第一小齿轮(9)通过轴承固定在固定底座(13)上；第二旋转夹头(21)、第二大齿轮(11)通过轴承固定在滑座(5)上，第二小齿轮(91)通过轴承固定在滑座(5)上，滑座(5)可滑动连接于拉伸底座(14)上；液压装置(6)固定在拉伸底座(14)上。
7.一种动态合金棒材矫直系统，其特征在于：包括如权利要求5所述的动态合金棒材矫直机构，PLC控制器(15)，与PLC控制器(15)电连接的客户端(16)；第一旋转夹头(2)、第一大齿轮(1)通过轴承固定在固定底座(13)上，减速电机(10)固定在固定底座(13)上，第一小齿轮(9)通过轴承固定在固定底座(13)上；第二旋转夹头(21)、第二大齿轮(11)通过轴承固定在滑座(5)上，第二小齿轮(91)通过轴承固定在滑座(5)上，滑座(5)可滑动连接于拉伸底座(14)上；液压装置(6)固定在拉伸底座(14)上，所述PLC控制器(15)与电流控制器(7)电连接，所述PLC控制器(15)还与液压装置(6)、减速电机(10)、电源电连接。
8.如权利要求7所述的一种动态合金棒材矫直系统，其特征在于：在第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)上还设有温度传感器(16)，所述温度传感器(16)与PLC控制器(15)电连接。
9.一种动态合金棒材矫直方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：将合金棒材固定在第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)上；
S2：使用者根据合金棒材的合金牌号和直径大小调节电流使棒材均匀受热，温度达到拉伸温度；
S3：使用者控制开启液压装置(6)，并设定所需的液压拉力，液压装置(6)拉动滑座(5)对棒材开始拉伸；
S4：当棒材拉伸至预定长度时，控制电流控制器(7)停止加热；
S5：使用者控制开启减速电机(10)，减速电机(10)动力输出轴转动，带动第一小齿轮(9)转动，从而通过伸缩传动轴(8)带动第二小齿轮(91)转动；同时第一小齿轮(9)带动第一大齿轮(1)转动，第二小齿轮(91)带动第二大齿轮(11)转动，从而第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)带动待矫直合金棒材转动；
S6：转动一定时间后，使用者关闭减速电机(10)、液压装置(6)；
S7：打开第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)，取下冷却后的矫直棒材。
10.一种动态合金棒材自动矫直方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：将合金棒材固定在第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)上；
S2：使用者上根据合金棒材的合金牌号和直径，在客户端(16)上设置棒材的拉伸温度、液压拉力、转动时间；PLC控制器(15)调节电流使棒材均匀加热，温度达到拉伸温度；温度传感器(16)将测得温度信号经过处理，发送给PLC控制器(15)；
S3：当温度达到拉伸温度后，PLC控制器(15)开启液压装置(6)，根据设置的液压拉力，液压装置(6)以液压拉力拉动滑座(5)对棒材开始拉伸；
S4：当棒材拉伸至预定长度时，使用者在客户端(16)上控制停止拉伸，PLC控制器(15)控制电流控制器(7)停止加热；
S5：随后PLC控制器(15)控制开启减速电机(10)，减速电机(10)动力输出轴转动，带动第一小齿轮(9)转动，从而通过伸缩传动轴(8)带动第二小齿轮(91)转动；同时第一小齿轮(9)带动第一大齿轮(1)转动，第二小齿轮(91)带动第二大齿轮(11)转动，从而第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)带动待矫直合金棒材转动；
S6：转动预先设定的转动时间后，PLC控制器(15)关闭减速电机(10)、液压装置(6)；
S7：使用者打开第一旋转夹头(2)、第二旋转夹头(21)，取下冷却后的矫直棒材。
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