帶有上、下料機構的旋壓機控制方法的研究

李亦楠 張大舜 侯豐巖 郭 麗 孫 陸

(長春設備工藝研究所，吉林長春 130012)

旋壓作為一種典型的連續局部塑性成形技術以其靜壓成形(無沖擊、振動和環境危害)、產品精度高、工藝柔性好、易于實現機械化與自動化、節約材料等諸多優點而成為精密塑性成形技術的重要發展方向，是實現薄壁回轉體零件的少、無切削加工的先進制造技術。

隨著國民經濟的高速發展以及旋壓技術應用范圍的不斷拓展，一些諸如氣瓶、輪輻等民品行業的零件年產綱領不斷提高，加工效率將成為旋壓機發展的重要因素之一。

1 設備概述

2009年我所與昆山天華鋼材強旋科技有限公司簽訂的三輪數控旋壓機適合于對等壁厚或變壁厚的回轉對稱空心體進行重載旋壓加工。采用圓柱體的、錐體的或浮突輪廓的芯模可實現多種工件的旋壓。

旋壓機在實現設計基本旋壓要求的同時要兼顧生產效率，要求生產節拍為6只/h(典型工件:材料30CrMo，熱軋狀態，φ356 mm，1 m長毛坯鋼管，壁厚10 mm一次成型減薄到5 mm)。

根據加工工藝的要求，兼顧加工精度以及效率，機床設計為臥式、重載及高剛性的封閉式框架結構，同時裝有自動潤滑裝置，縱向進給采用西門子伺服電動機驅動兩根滾珠絲杠，橫向3個旋輪呈120°對稱分布，設備加入自動上、下料機構以實現生產的全自動化，最大化提高生產效率。設備如圖1。

設備由機械、電氣和液壓3部分組成，其主要技術參數如表1所示。

2 電氣控制系統

2.1 電氣控制部分硬件組成

設備電氣部分包括:主軸直流電動機及直流調速裝置、縱向伺服電動機、西門子SINUMERIK 840D系統，SIMODRIVE 611D伺服驅動模塊、HLA模塊以及S7－300 PLC。

2.2 控制功能

通過直流調速裝置配合主軸箱內齒輪實現主軸的無級變速;設備縱向軸由2臺大功率伺服電動機拖動;橫向3個軸由液壓缸配以電液伺服閥進行驅動;通過西門子 SINUMERIK 840D帶 SIMODRIVE 611D、HLA模塊控制縱向電動機以及控制橫向液壓軸的精準動作。增加的上下料機構以及設備其他的輔助動作由數控系統通過S7－300 PLC進行控制。

表1 設備技術要求

2.3 控制要求及實現

為實現設備加工的高效要求，從坯料到成品進行完全自動化加工，在設備上添加上、下料機構。自動上、下料部分流程圖如圖2。

需要人工將坯料運送到上料器上，按下上料器上升按鈕，待上料器上升到達指定的高度后，人工將坯料推入送料器內，此時具備了自動加工的條件，按下自動加工開始按鈕，開始自動加工程序。

由于坯料的長度不同，送料器由大車和小車組成;首先大車運行到達靠近芯模的位置停止并發出小車運行指令，小車繼續運行直至坯料完全套在芯模上，同時發出送料器退回以及尾頂進指令;送料器小車、大車一起退回，直到退到原位時發出工件旋壓指令(需要注意的是送料器運行的前提條件是確保上料器已經下降到指定點以下，并且三角架停到指定位置)。確保送料器已經退回到指定點并且下料器降到指定點以下、尾頂已經頂緊;工件加工正式開始:主軸按照指定轉速轉動，縱向軸快速運行到進刀點附近，橫向三旋輪按照各自的進刀量運行;需要時橫向、縱向軸進行插補運行直至工件旋制完畢。

當工件在旋壓機上加工完畢后，主軸停止、三旋輪后退以及縱向和尾頂軸退回幾個動作同時進行;縱向軸退回到落料器可以自由升降的位置并且確保尾頂已經退到指定點，落料器升起，同時卸料器運行，將旋制完畢的工件推出芯模并落入落料器內(此時縱向軸繼續后退直到退到指定位置停止);落料器接到工件后自動落下并發出指令，可以進行下一件坯料的自動加工。

3 結語

將自動上、下料機構加入到數控三輪旋壓機中，不僅節省了人力，還大大提高了工件加工的效率，使得在旋壓機在大批量生產加工中得到充分的應用。

但由于加工坯料尺寸較大，需要上料器、落料器、送料器很好的配合，否則會損傷設備，甚至嚴重的損壞芯模以及旋輪。

［1］侯紅亮，余肖放，王耀奇，等.國內旋壓技術及其相關技術的發展與現狀［J］.鍛壓裝備與制造技術，2009(4).

［2］王玉輝，夏琴香，楊明輝，等.數控旋壓機床的發展歷程及其研究現狀［J］.鍛壓技術，2005(4).