1 引言
在金屬加工工程領(lǐng)域，旋壓是金屬制品無屑成型加工的一種新技術(shù)。旋壓加工利用金屬的延展性，綜合了鍛壓、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾壓等工藝特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)少無切削加工的優(yōu)質(zhì)高效金屬成型過程。強(qiáng)力旋壓是本世紀(jì)五十年代以后迅速發(fā)展起來的。這種成型技術(shù)具有變形條件好、制品性能好、尺寸公差小、材料利用率高、制品范圍廣、可制程整體無縫空心回轉(zhuǎn)體零件等優(yōu)點(diǎn)。它已經(jīng)在各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的工業(yè)部門中顯示出其先進(jìn)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。旋壓技術(shù)和設(shè)備成功地應(yīng)用，不僅促進(jìn)了航空、火箭、導(dǎo)彈和人造衛(wèi)星等尖端技術(shù)地發(fā)展，而且在常規(guī)兵器、化工、冶金、機(jī)械制造、電子以及輕工民用等工業(yè)部門中，成為量大面廣的金屬加工技術(shù)裝備和產(chǎn)品。旋壓加工作為一項(xiàng)新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝方法并行地發(fā)展著，并且已形成近代金屬壓力加工地一個(gè)新領(lǐng)域。
2 數(shù)控旋壓機(jī)設(shè)計(jì)
旋壓成型加工的工藝設(shè)備是旋壓機(jī)。利用旋壓加工設(shè)備將厚壁金屬筒形件，包括難熔金屬、有色金屬、不銹鋼等經(jīng)強(qiáng)力旋壓成各種尺寸的薄壁管材或異形旋壓加工成異形空心回轉(zhuǎn)件的加工。旋壓成形是將毛坯夾緊在模芯上,由旋壓機(jī)帶動(dòng)模芯和毛坯一起以高速旋轉(zhuǎn)。同時(shí)利用滾輪的壓力和進(jìn)給運(yùn)動(dòng),使毛坯產(chǎn)生局部變形,最后獲得軸對(duì)稱零件。旋壓模具簡(jiǎn)單,且為局部變形,可用功率和噸位較小的設(shè)備加工大型零件,多用于批量小而形狀復(fù)雜的零件。旋壓機(jī)原理是在工件高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過強(qiáng)大的外力對(duì)工件按一定路徑進(jìn)行擠壓，通過滾輪對(duì)材料進(jìn)行反復(fù)趕壓,使其由點(diǎn)到線,由線到面最終導(dǎo)致工件熱變形形成需要的外形。根據(jù)需要的擠壓力不同，小型旋壓機(jī)通過伺服電機(jī)帶動(dòng)螺桿產(chǎn)生壓力即可，一些大型強(qiáng)力旋壓機(jī)則需要通過液壓的方式來擠壓。
本例介紹的是鋼管旋壓機(jī)，主要是用于將管頭的直徑縮小，生產(chǎn)出的零件用于一些制冷行業(yè)。電氣控制系統(tǒng)采用中達(dá)電通PUTNC-H4-2數(shù)控系統(tǒng)+兩套臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng)，數(shù)控旋壓機(jī)圖片參見圖1，鋼管旋壓機(jī)的成型制品參見圖2。
圖1 數(shù)控旋壓機(jī)
圖2 旋壓縮管成型制品
2.1 旋壓機(jī)結(jié)構(gòu)原理
主軸：帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。小輪：XY 軸工作臺(tái)帶動(dòng)小輪按一定路徑對(duì)工件進(jìn)行擠壓。車刀：旋壓完成后利用車刀對(duì)工件端面進(jìn)行適當(dāng)修整。送料機(jī)構(gòu)：相關(guān)動(dòng)作見下面動(dòng)作介紹。
2.2 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
邏輯動(dòng)作由括號(hào)內(nèi)的M碼控制，上料和下料的動(dòng)作順序可參考后附的加工程序。
?。?）送料進(jìn)/退（M06/M07）：將工件送到一個(gè)可以推料進(jìn)夾頭的位置，加工過程中送料架不能停在這個(gè)位置。
?。?）吹氣開/關(guān)（M08/M09）：對(duì)工件吹氣進(jìn)行冷卻。
（3）夾頭夾緊/松開（M10/M11）：夾持工件以便加工。
（4）推料進(jìn)/退（M12/M13）：由一個(gè)氣缸將工件送入主軸夾頭內(nèi)。
?。?）尾座緊/松（M14/M15）：芯棒進(jìn)到位后為防止加工過程中芯棒被擠出來尾座須夾緊。
（6）卸料進(jìn)/退（M16/M17）：將工件從夾頭中頂出來。
?。?）產(chǎn)料1進(jìn)/退（M18/M19）：產(chǎn)料1和產(chǎn)料2配合保證每次只上一個(gè)料。
?。?）產(chǎn)料2進(jìn)/退（M20/M21）：產(chǎn)料1和產(chǎn)料2配合保證每次只上一個(gè)料。
?。?）芯棒進(jìn)/退（M79/M78）：工件加工時(shí)對(duì)內(nèi)孔尺寸有要求，而旋壓在外表面進(jìn)行不能保證內(nèi)孔尺寸，所以加工時(shí)需要將芯棒放入工件內(nèi)來保證內(nèi)孔尺寸。
（10）旋壓自動(dòng)化：XY 軸工作臺(tái)帶動(dòng)小輪按一定路徑對(duì)工件進(jìn)行擠壓，不同的工件外形旋壓路徑不同。
2.3 自動(dòng)化旋壓工藝軌跡設(shè)計(jì)
?。?）軌跡設(shè)計(jì)。第一種自動(dòng)化旋壓加工軌跡如圖3所示。第二種自動(dòng)化旋壓加工軌跡如圖4所示。采用第一種進(jìn)給方式優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，工件表面光潔度好，但是容易導(dǎo)致工件變粗或拉斷，因此采用第二種進(jìn)給方式。
單邊進(jìn)給
雙邊進(jìn)給 圖3 自動(dòng)化旋壓加工軌跡（1） 單邊進(jìn)給 雙邊進(jìn)給 圖4 自動(dòng)化旋壓加工軌跡（2）