[發明專利]一種切削與旋彎協同疲勞低應力下料裝置及方法

有效

• 申請號: 202210169650.3
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114515966B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 張立軍;徐嘉怡;孫旭東;周強;趙青;張強;傅術林;楊博涵;楊寧;金澤林;王豪;馬子軒
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 徐松

本發明提供了一種切削與旋彎協同疲勞低應力下料裝置及方法，屬于精密成形加工技術領域，該裝置包括機架、夾持旋轉機構、切削機構和加載機構，夾持旋轉機構、切削機構和加載機構均安裝于機架上，夾持機構包括伺服電機、主軸和三爪卡盤，切削機構包括刀架、切削刀、垂直滑軌、水平滑軌和連接件，垂直滑軌設置于水平滑軌的上方，切削刀固定安裝于刀架的一側，加載機構包括導向柱、隨動組件和加載模具，導向柱沿主軸的中心軸對稱分布，隨動組件包括螺紋桿和活動板，加載模具包括連接頭、加載框和角度調節塊，加載框設置于連接頭的下方，角度調節塊設置于加載框的一側，并與連接頭固定連接，該方法包括安裝棒料、預設加載力、棒料切削和調整加載力。

技術領域

本發明屬于精密成形加工技術領域，具體而言，涉及一種切削與旋彎協同疲勞低應力下料裝置及方法。

背景技術

低應力下料是將裂紋技術應用于棒材下料中，先人為的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，利用應力集中使裂紋在特定位置垂直于軸線擴展，使棒料以低應力脆斷的形式動態分離。目前學者們已就低應力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，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精密成形下料新技術及材料分離機理勢在必行。

現有低應力下料方法大多需要預先制造V型槽，工序繁瑣，且開槽所需的剪切力較大，對于大直徑棒料進行下料時設備需要較大總功率，對設備要求較高，且只能對特定長度的棒料進行下料，棒料所需的起裂力和起裂后擴展力相差較大，無法平穩過渡，加載力和裂紋擴展方向均不易控制，導致下料斷面質量差等問題。

發明內容

本發明實施例提供了一種切削與旋彎協同疲勞低應力下料裝置及方法，無需預制V型槽，避免了單獨開槽的工序，將傳統方法中下料模具旋轉改變為棒料旋轉的模式，使加載力更容易控制，在棒料受到預應力的基礎上進行切削開槽，減小了開槽力，且與裂紋擴展同步進行，提高了下料的效率，同時，切削開槽過程對裂紋的擴展方向有導向作用，避免斷面質量較差，另外，開槽可以在下料過程中不斷進行，對大直徑的棒料也可以在合適的開槽深度下完成下料。

鑒于上述問題，本發明提出的技術方案是：

本發明提供一種切削與旋彎協同疲勞低應力下料裝置，包括機架、夾持旋轉機構、切削機構和加載機構，所述夾持旋轉機構、所述切削機構和所述加載機構均安裝于所述機架上，所述夾持旋轉機構和所述加載機構分別設置于所述切削機構的左右兩側；

其中，所述夾持旋轉機構包括伺服電機、主軸和三爪卡盤，所述伺服電機固定安裝于所述機架的底部，所述主軸和所述三爪卡盤設置于所述機架的頂部，所述三爪卡盤固定連接于所述主軸的一端；

所述切削機構包括刀架、切削刀、垂直滑軌、水平滑軌和連接件，所述水平滑軌與所述機架的頂部固定連接，所述垂直滑軌設置于所述水平滑軌的上方，所述切削刀固定安裝于所述刀架的一側，所述刀架設置于所述垂直滑軌的一側；

所述加載機構包括導向柱、隨動組件和加載模具，所述導向柱設置有兩組，且沿所述主軸的中心軸對稱分布，所述導向柱的底部與所述機架的頂部固定連接，所述導向柱的頂部水平設置有連接板，所述隨動組件包括螺紋桿和活動板，所述活動板設置于所述連接板的下方，所述螺紋桿設置于所述活動板的上方，且所述螺紋桿的頂部貫穿所述連接板，所述加載模具包括連接頭、加載框和角度調節塊，所述連接頭的一側與所述活動板固定連接，所述加載框設置于所述連接頭的下方，所述角度調節塊設置于所述加載框的一側，并與所述連接頭固定連接。

作為本發明的一種優選技術方案，所述伺服電機的輸出端連接有同步帶，所述同步帶的另一端貫穿所述機架的頂面后與所述主軸一端的傳動輪連接，所述三爪卡盤設置于所述主軸遠離所述同步帶的一端。