矫直机的工作原理
对轴时,工件被主、从动旋转中心顶尖夹紧后,顶尖由调速电机驱动,通过工件传递到从动旋转中心顶尖。同时,与活动支架相连的测量装置检测工件表面的总跳动(TIR),从动旋转中心的光电编码器测量工件表面总跳动的方向,计算机根据这些数据判断工件的最大弯曲位置和方向。当工件最大弯曲点向上时发出停止工件转动的指令,根据TIR幅度和设定的参数计算校正量,实现工件的精确校正,工件的夹紧和松开,活动支撑位置的选择,工件台的移动,冲头的快慢进给由PLC管理。
(1)轴承架
JE系列轴自动校直机按主机结构可分为C型和门式。C型矫直机主机采用开放式框架结构,结构简单,占地面积小(主机内安装电控柜),对超长(≥900mm)工件适应性好,在大吨位产品中具有很大优势。门矫直机主机采用封闭式框架结构,具有外形对称、结构紧凑、主机刚性好、油缸移动速度快、矫直效率高、油缸移动惯性小、定位误差小、易于在自动化流水线上安装等特点。这种结构一般用于矫直短工件和小吨位的矫直机,选择自动上下料机构可以实现自动矫直。
这两个型号在使用上不偏不倚,任何行业都可以选择。区别在于实际工作的要求。比如设计吨位大的可以选择C型机,长工件可以选择C型机。但如果矫直效率高,工件不是很长,可以选择门式机。工作方式上,C型矫直机采用压头机构固定位置,电机驱动齿轮齿条机构控制移动工作台切换工件轴向矫直点。本发明通过固定工作台和电机驱动滚珠丝杠副控制移动压头机构来切换工件的轴向矫直点。压头移动快,系统惯性小。在切换工件轴向矫直点时,门式矫直机的定位优于C型机。当拉直点周围有足够的空间时,这两种模型的差别不大。
C型矫直机和门式矫直机工作台上的定位夹紧部件均采用积木式设计,以适应各种活动支架、测量单元、摩擦驱动装置和顶尖式回转中心的安装和调整,同时方便易损部件的维护和更换,更有利于用户切换和扩展新产品零件的矫直工艺。
机械系统的关键部件是世界著名公司的产品,如THK、东方、日清、罗门等。并且矫直机的操作精度长期保持。
(2)、液压控制系统
泵站、液压阀组、执行缸和液压控制回路构成了矫直机的液压系统。液压系统的关键部件采用日本油研、意大利ATOS、台湾诺斯曼等世界知名公司的产品,保证了液压系统的精度、稳定性和可靠性。矫直机待机时,独特的节能卸荷设计更适合中国广大的地域气候差异,保证了自动矫直机在任何地区都能在合适的工作温度下连续运行。
(3)、气动控制单元
由气动三联件、压力继电器、容器阀组和执行气缸组成的气动控制回路构成了矫直机的气动单元。气动单元主要控制和执行工件的夹紧、定位、分拣和输送等动作,每个执行气缸设有位置检测开关,将动作的执行情况反馈给系统,便于动作流程的控制和故障的诊断和调查。气动元件主要采用日本SMC、德国FESTO、台湾省SHAKO等世界知名公司,动作灵敏可靠,使用寿命长。
(4)、工件径向跳动检测单元
机械杠杆式测量放大机构、高精度位移和角度传感器、精密调速电机和测量探头构成工件径向跳动检测单元。该测头可用于精确测量轴杆类工件的齿轮或花键的纯圆截面、D形截面和分度圆的径向跳动,测量方式多种多样,如超硬圆棒测量挺杆、全开或半开包容测量片、高精度标准齿轮等。复杂而细致的设计确保了测量的准确性和实用性。
(5)、可编程控制中心(PLC)
可编程控制中心是矫直机的关键部件。矫直机复杂而有序的动作都是在其程序控制下进行的。PLC与计算机处理系统相互通信,协调控制各执行部件有序地进行夹紧、测量、矫直选位、加压、实施校正等动作。系统采用日本欧姆龙系列可编程控制器(也可根据用户要求选用日本三菱、德国西门子等公司产品),电气操作和执行元件主要采用日本三菱、富士、欧姆龙、松下、法国施耐德等公司产品,稳定可靠。
(6)、计算机处理系统
超高精度的数据采集系统,安全可靠的输入输出系统,大屏幕彩色液晶显示的工业综合工作站,高专业的软件包,中文人机交互界面,彩色图形显示,可打印的数据统计输出,构成了矫直机的计算机处理系统。
在软件设计方面,在借鉴国外专业厂商先进经验的基础上,加入了我们独特的矫直理念,其中点振动校正大大加快了矫直速度。矢量分解校正是专门为D形截面或局部表面淬火的工件(如转向器齿条)开发设计的。这类工件由于形状不规则或各方向热处理不均匀,通常在不同方向具有不同的力学性能,如果采用传统的校正方法很难满足产品的技术要求。矢量分解校正可以在不同方向建立不同的校正模型进行校正,解决了这类工件难以矫直的问题。
在软件实现上,我们使用C++ BUILDER 6.0编程,C语言应用在工业控制领域的突出表现,使得我们的软件包在代码执行速度和稳定性上表现出色。中文的人机交互界面更符合国人的使用习惯,也更容易让操作者理解和掌握。详细的在线电子图形帮助系统,可以让初学者快速掌握操作要领。工件参数的存储可以任意扩展,满足了一机多用的要求。完善的故障自诊断系统使操作人员能够快速检查设备故障。测量动态波形显示可以非常直观地发现工件表面的圆度误差、毛刺和凹坑等缺陷。最难能可贵的是,我们有能力对整个系统和技术团队进行二次开发,甚至可以针对特殊工件和用户提出的合理要求进行特殊设计,实现与用户的技术交互,从而充分发挥设备的功能和效率。
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