[發明專利]一種低應力下料中可移動式棒料夾緊裝置及方法

在審

• 申請號: 201710749929.8
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107486736A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 李乃明;張立軍
• 申請（專利權）人: 江蘇福吉特管業有限公司
• 主分類號: B23Q3/06
• 分類號: B23Q3/06;B23Q3/10;G01N29/14;G01N29/22
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司11570
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及一種低應力下料中可移動式棒料夾緊裝置及方法，屬于機械制造技術領域。

背景技術

低應力下料是將裂紋技術應用于棒材下料中，先人為地在棒材表面上預制一條環向裂紋，然后對帶有環向表面裂紋的棒材施加一定外力，使其以低應力脆斷的形式動態分離。根據棒材斷裂機理的不同，低應力下料一般可分為折斷型、沖擊剪切型和彎曲斷裂型等三種形式。低應力折斷型下料效率高，但裂紋的擴展很難控制，限制了其應用和發展。低應力沖擊剪切型下料效率較高，但能耗和振動噪聲很大，模具磨損嚴重。于是低應力彎曲斷裂下料被公認為是未來最有發展潛力的精密下料方法，它充分利用環向V型槽的缺口效應和彎曲效應，實現材料在低應力水平下的脆斷，獲得無幾何畸變、斷口垂直平整、無需倒角的毛坯。目前學者們已就低應力彎曲下料技術從應力集中、機構設計、斷口形貌等方面進行了一些研究。但低應力彎曲下料的材料分離機理、高效精密實現方法和質量評價標準等關鍵核心技術仍未突破，因而提高產品精度和生產效率，降低能耗以及減少污染等的綜合目標也未能真正實現。為加快振興我國裝備制造業發展，研究高效、高品質、節能、環境友好型金屬材料近凈成形下料新技術及材料分離機理勢在必行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低應力下料中可移動式棒料夾緊裝置及方法，以便克服上述不足。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下。

一種低應力下料中可移動式棒料夾緊裝置，在低應力變頻離心下料機上增加可移動式夾緊裝置，其中，低應力變頻離心下料機包括電機、同步小帶輪、主軸、限位螺釘、減力彈簧、滑塊、軸承和夾緊裝置，主軸的右端開有燕尾槽，燕尾槽中設有相配合的滑塊，滑塊能在燕尾槽中滑動；滑塊上安裝有一個軸承，滑塊后面的槽中設有減力彈簧；主軸的燕尾槽的兩邊設有一限位螺釘防止滑塊脫出；可移動式夾緊裝置中添加了聲發射裂紋檢測裝置，包括聲發射探頭、絲杠、夾具固定架、步進電機、棒料尾座固定架和夾具。

利用上述裝置進行工作的方法為：下料時，工件一端放到滑塊上的軸承內孔中，另一端固定在夾緊裝置中；電機帶動同步小帶輪轉動，在主軸高速旋轉過程中，滑塊在離心力作用下滑動；在滑塊后面有一減力彈簧來平衡增加的離心力，同時通過控制系統改變電機轉速來調節離心力，達到棒料所需要的作用力；在棒料表面產生一個壓力，同時由于主軸在高速旋轉，這個壓力在棒料表面就是快速的交變壓力，棒料上的V型槽尖端在這個交變壓力作用下產生裂紋，并逐漸擴展，最后使棒料斷裂；為了提高斷面質量，應當使施加在棒料上的載荷有規律的從大到小變化，其載荷作用點的位移振幅應有規律的越來越大，從而保證V型槽尖端裂紋持續可控擴展；為了實現載荷作用點在棒料上移動，可以通過改變夾緊裝置的位置來實現；工作流程是在工作前由夾具和棒料尾座固定架固定好棒料，并通過步進電機帶動夾具固定架調整好棒料上載荷作用點的位置，在離心下料裝置啟動之后，通過聲發射探頭檢測到棒料V型槽尖端起裂并將信號通過檢測裝置傳到處理器，由系統控制步進電機帶動絲杠調整棒料上載荷作用點的位置。

目前的低應力下料裝置在實現棒料所受外力與棒料V型槽尖端裂紋起裂和擴展之間的協調關系時，具有一定的局限性，主要體現在其載荷作用點的位置不能根據裂紋擴展長度的變化而實時改變。

現有研究表明，棒料在起裂之后，其擴展階段所需要的載荷會有明顯的下降，此時可以通過減小力或者改變載荷作用點的位置(力臂)來達到穩定擴展的目的。但根據現有低應力下料機的加載狀態，減小載荷的方法只能通過調整主軸轉速(電機轉速)來改變，然而通過變頻器調整主軸轉速是有一段時間的延遲，導致裂紋起裂后載荷不能迅速的按照一定的規律降下來，進而出現棒料下料斷面較差。因此，通過本專利提出改變載荷作用點的位置，即棒料所受作用力臂的辦法，來達到載荷隨著裂紋擴展而有規律逐漸變化的目的，使棒料V型槽尖端裂紋穩定擴展，確保下料斷面質量更好。因此，本發明在低應力變頻離心下料機基礎上提出了一種可自動調節載荷在棒料上作用點的棒料夾緊裝置，通過改變作用力臂，使棒料所受的力矩發生變化，確保V型槽尖端所受的軸向拉應力始終維持在材料的斷裂韌性附近，其能實時調節棒料的力臂長度，實現方法簡單，且結構緊湊，達到了提高棒料V型槽尖端裂紋穩定擴展的目的。