自動(dòng)矯直機(jī)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(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓頭對(duì)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(xiàn)矯直。
1.工件主動(dòng)驅(qū)動(dòng)支撐組件2. 支架3. v型塊及導(dǎo)軌4. 數(shù)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(zhuǎn)及支承組件9.工作臺(tái)
當(dāng)要校正的軸被放置在V形塊中時(shí)，氣缸移動(dòng)以推動(dòng)從動(dòng)旋轉(zhuǎn)中心來(lái)擰緊要校正的軸，然后步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，并且每當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)指數(shù)時(shí)，數(shù)字百分表在這個(gè)位置檢測(cè)要校正的軸的跳動(dòng)，并通過(guò)RS - 232串行總線將其傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。 通過(guò)對(duì)要校正的軸的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)超過(guò)96 %的要校正的軸是弓形變形，這只能通過(guò)在要校正的軸上找到合適的位置并進(jìn)行單點(diǎn)校正來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.矯直機(jī)工件的定位于監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)
工件的精確定位和檢測(cè)是保證矯直機(jī)精度的基礎(chǔ)。 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)中心和從動(dòng)旋轉(zhuǎn)中心由裝有精密軸承的頂針構(gòu)成。 當(dāng)要矯直的軸被放置在V形塊中時(shí)，氣缸推動(dòng)從動(dòng)旋轉(zhuǎn)中心，使得主中心和從動(dòng)旋轉(zhuǎn)中心的頂桿夾緊并擰緊要矯直的軸。 步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)以驅(qū)動(dòng)待校正的軸通過(guò)有效旋轉(zhuǎn)中心一起旋轉(zhuǎn). 在一次旋轉(zhuǎn)中，數(shù)字百分表檢測(cè)跳動(dòng)值，步進(jìn)電機(jī)步數(shù)記錄相應(yīng)的相位，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷待校正軸的最大彎曲量和位置。 當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，主、從旋轉(zhuǎn)中心的軸線為測(cè)量基準(zhǔn)，頂針和工件一起旋轉(zhuǎn)，數(shù)字百分表檢測(cè)到的工件表面跳動(dòng)值是相對(duì)于工件兩端銷(xiāo)孔連線的跳動(dòng)值，因此頂針的旋轉(zhuǎn)跳動(dòng)精度要求很高，以保證測(cè)量的重復(fù)精度。
本文不使用位移傳感器和角度傳感器的組合來(lái)測(cè)量待校準(zhǔn)軸的跳動(dòng)量，并且測(cè)試了所生產(chǎn)的電子數(shù)字百分表(以下稱(chēng)為“數(shù)字百分表”)，如圖3 - 2，范圍為0 - 12 mm，分辨率為0. 001毫米 。
與傳統(tǒng)的位移傳感器和角度傳感器組合的測(cè)量方式相比，采用數(shù)字千分表大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理過(guò)程，單片機(jī)的串口通過(guò)RS-232總線直接與數(shù)字千分表進(jìn)行通信，讀取數(shù)字千分表采樣的跳動(dòng)度數(shù)據(jù)，千分表完成數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換處理，而且數(shù)字千分表精度可達(dá)0.001 mm，完全能夠滿足檢測(cè)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(jiān)控，方榮精機(jī)工業(yè)有限公司根據(jù)千分表當(dāng)前檢測(cè)的跳動(dòng)度值和初始值的差作為矯直行程。與傳統(tǒng)的通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)元件運(yùn)動(dòng)而控制行程的方式相比，通過(guò)千分表數(shù)據(jù)變化實(shí)時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)而控制矯直行程的方法有效地避免了由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)引起的誤差。
為了增大矯直機(jī)的矯直范圍，使矯直機(jī)在一定范圍內(nèi)能滿足不同規(guī)格的待矯軸的矯直要求，設(shè)計(jì)過(guò)程中將v型塊設(shè)計(jì)成易于更換的模塊，針對(duì)不同規(guī)格的待矯軸設(shè)計(jì)不同規(guī)格的v型塊;v型塊支座和千分表支座的位置可以根據(jù)需要在底板上沿待矯軸的方向進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同長(zhǎng)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(shù)
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(xiàn)對(duì)施加在待矯軸上的載荷的檢測(cè)。重傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如表3－1所示。該傳感器采用鋼制“S”型結(jié)構(gòu)，具有輸出特性好、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
3 矯直機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)元件的選擇
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線性位移的控制元件。 在非過(guò)載(或非失步)的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止位置僅取決于脈沖信號(hào)的脈沖頻率和數(shù)量，不受負(fù)載變化的影響。 步進(jìn)電機(jī)因其體積小、扭矩大、穩(wěn)定性好、低速時(shí)速度快、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于速度和位置控制。
滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是以滾珠為滾動(dòng)介質(zhì)的滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90 % - 98 %，是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2 - 4倍，可以用較小的扭矩獲得較大的推力，也可以從直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)可逆)。 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是一種點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，具有低摩擦阻力、高靈敏度、啟動(dòng)時(shí)無(wú)振動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行，因此可以精確控制微進(jìn)給。 此外，滾珠絲杠具有精度高、耐用性高、同步性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 采用滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)作為傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)理想的選擇。
本設(shè)計(jì)中選用的滾珠絲杠為：公稱(chēng)直徑為25mm;導(dǎo)程6mm。根據(jù)絲杠理論容許軸向載荷計(jì)算公式
其中：Fk—絲杠理論容許軸向載荷(N);
d2—絲杠螺紋底徑(mm)本設(shè)計(jì)中選用的絲杠d2=23mm;
—支承系數(shù)，本系統(tǒng)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(shù)計(jì)算得Fk=266×104N, 為了使用的安全性，絲杠工作容許軸向載荷應(yīng)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(jī)工式因此所采用的絲杠能滿足矯直要求。
4 液壓矯直機(jī)的工作過(guò)程
矯直軸零件上臺(tái)后，矯直機(jī)開(kāi)始矯直過(guò)程。
首先，傳感器檢測(cè)軸零件的彎曲，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)由控制系統(tǒng)處理，然后控制系統(tǒng)控制每個(gè)電機(jī)的動(dòng)作來(lái)完成矯直過(guò)程。
也就是說(shuō)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪使零件的最大彎曲垂直向上，然后電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)小車(chē)將壓頭移動(dòng)到零件的最大彎曲，然后壓頭被壓下以完成第一矯直過(guò)程。
在第一矯直過(guò)程完成后，進(jìn)行檢測(cè)。 如果測(cè)試結(jié)果顯示軸零件的彎曲狀況在允許范圍內(nèi)，則停止機(jī)器以完成矯直工作.
如果測(cè)試結(jié)果顯示矯直后的軸零件不合格，重復(fù)上述矯直工作，直到軸零件的彎曲度在允許范圍內(nèi)。 液壓矯直機(jī)的工作過(guò)程可以用下圖示。
