变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机及其下料方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CN103286249B(45)授权公告日(45)授权公告日2015.02.25(21)申请号201310234144.9审查员孙文强(22)申请日2013.06.13(73)专利权人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号(72)发明人张立军(74)专利代理机构北京康盛知识产权代理有限公司11331代理人李贵兰(51)Int.Cl.B21J5/06(2006.01)B21J7/04(2006.01)B21K27/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机及其下料方法(57)摘要本发明公开了一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机及其下料方法，包括变频电机、大带轮、V型带、小带轮、两级齿轮加速器、高速主轴、滑动导轨支撑座、螺旋压缩弹簧、柱状锤头、进给套筒、滚珠导套、金属棒料、夹手、夹紧缸、送进缸、液压夹紧送进机构支架、机身、座板、伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠支撑座、螺钉、螺母、滚珠丝杠、深沟球轴承和键；本发明的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，下料毛坯几何精度高，无塌角，无径向畸变，断口较垂直平整，毛刺少，材料利用率高，利用了环状V型槽的应力集中效应、共振效应和弯曲疲劳使金属棒料所受振动冲击速度的临界值要比高速剪切时的低，适用于多种不同材质的金属棒料的精密下料。CN103286249BCN103286249B权利要求书1/1页1.一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：包括变频电机、大带轮、V型带、小带轮、两级齿轮加速器、高速主轴、滑动导轨支撑座、螺旋压缩弹簧、柱状锤头、进给套筒、滚珠导套、金属棒料、夹手、夹紧缸、送进缸、液压夹紧送进机构支架、机身、座板、伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠支撑座、螺钉、螺母、滚珠丝杠、深沟球轴承和键；所述变频电机与大带轮连接；所述大带轮通过V型带与小带轮连接；所述小带轮通过键固定在两级齿轮加速器的输入轴上；所述两级齿轮加速器的输出轴通过螺钉与高速主轴固定在一起；所述高速主轴通过深沟球轴承支撑着一侧滑动导轨支撑座的内壁；所述柱状锤头通过滚珠导套安装在高速主轴上；所述伺服电机与减速机连接，所述联轴器将减速机的输出轴与滚珠丝杠相连接；所述滚珠丝杠由滚珠丝杠支撑座支撑；所述滚珠丝杠和螺母之间构成螺旋副；所述螺钉将螺母和进给套筒固定在一起；所述柱状锤头处于高速主轴与进给套筒之间；所述夹紧缸和送进缸固定在液压夹紧送进机构支架上；所述液压夹紧送进机构支架和机身及座板固定，所述变频电机通过V型带驱动安置在高速主轴上的柱状锤头工作，产生共振效应，诱导V型槽尖端裂纹起始。2.根据权利要求1所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：所述高速主轴最高转速为每分钟25000转。3.根据权利要求1所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：所述进给套筒的内孔沿其轴向直线型减小，形成斜角。4.根据权利要求1所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机，其特征在于：所述柱状锤头由减摩抗磨材料制成。5.一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂下料方法，其特征在于：该方法通过权利要求1-4任一所述的变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机完成，其包括以下步骤：1)对金属棒料施加外力：金属棒料所需外力通过送进机构移动金属棒料进而使柱状锤头对金属棒料的力的作用点与V型槽之间的距离发生变化；2)裂纹扩展阶段：在最大初始外力下使棒料V型槽尖端快速生成宏观裂纹；3)棒料挠度控制：棒料挠度可由伺服控制的滚珠丝杠带动轴向上内径渐小的进给套筒微调柱状锤头的压下量来改变；4)裂纹受力纠正：实时检测并获取棒料受力点与临近V型槽尖端之间的力臂信号，并将其作为下料机闭环控制中的反馈信号，实时全程纠正裂纹的扩展轨迹，使其处于一个允许的范围内，实现V型槽尖端周向裂纹柔性动态扩展。2CN103286249B说明书1/4页变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机及其下料方法技术领域[0001]本发明涉及一种变速周向低应力弯曲疲劳断裂精密下料机及其下料方法，属于机械加工装备技术领域。背景技术[0002]在金属制品和机械制造行业中，下料是金属成形加工的第一道工序，其广泛应用于模锻、冷挤压、金属链条销、螺栓、滚动轴承滚子、汽车配件生产等的备料工序中。目前国内每年需精密下料的棒料量达上千万吨，每年仅摩托车链条需求量就达8000万米，内燃机活塞销的需求量达2000万个等。[0003]低应力下料是将裂纹技术应用于棒料下料中，先人为地在棒料表面上预制一条环向裂纹，然后对带有环向表面裂纹的棒料施加一定外力，使其以低应力脆断的形式动态分离。根据棒料断裂机理的不同，