旋管式切管機(jī),旋管式切管機(jī)
摘要:詳細(xì)介紹彎管成型生產(chǎn)線中關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一的無屑切管機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)及設(shè)計思路。
關(guān)鍵詞:銅管管料;無屑切管;同步齒形帶傳動;偏心調(diào)節(jié)
蒸發(fā)管、冷凝管都是電冰箱中的重要零件,通常它們都用Φ10mm以下的銅管(亦有用鋁管的)彎制而成。在其彎管成型生產(chǎn)線中,切管是其中必不可少的一個步驟。為其正確配置一臺高效能的切管機(jī),是保證整線生產(chǎn)能力和自動化水平的關(guān)鍵所在。
以下所介紹的無屑切管機(jī)是我們專為某冰箱生產(chǎn)廠彎管成型生產(chǎn)線而設(shè)計的。其特點是在機(jī)器指令下,一次可同時切斷四根管料,且切削形式獨特,切口光滑平整,無切屑、毛刺之憂,管料可省卻一道清洗工序,極具重要的經(jīng)濟(jì)價值。
1 切削原理
無屑切管具備的運動是:
進(jìn)給運動:切刀旋轉(zhuǎn)運動的同時沿工件徑向擠入運動;
輔助運動:管料切口兩側(cè)夾鉗5和6(見圖1)對管料的把持運動(工件夾緊和放松)以及拖板4的軸向運動。拖板4起一個把銅管向兩邊拉直的作用,以免切斷銅管時縮口過大。
圖1 切削原理
1 切刀 1 銅管 3 托輪 4 拖板 5 隨動夾鉗 6 固定夾鉗主運動:切刀繞工件的旋轉(zhuǎn)運動; 由圖1可見,在銅管切口處,還應(yīng)具有兩托輪3與切刀1一起均布在銅管2的圓周處,起支承徑向切削力作用。切刀作旋轉(zhuǎn)運動的同時,托輪亦作同步旋轉(zhuǎn)。切刀刀刃在銅管圓周高速旋轉(zhuǎn),慢速切入進(jìn)給,不斷輾壓其管壁,最終導(dǎo)致管壁塑變斷裂。由于切刀為無齒圓盤狀,整個切削過程都不產(chǎn)生切屑,故稱之為無屑切削。
2 切管機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及傳動原理
2.1 切管機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
圖2中的展開圖,就是沿軸心線Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ的剖切面A-A(圖3)展開后繪制出來的[1]。由圖可見,銅管管料分別置于四條軸心線Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ上,且各切刀組件結(jié)構(gòu)完全一樣。因此具體分析切刀切削運動時,可以取其中之一為例說明。
圖2 傳動展開圖
圖3 B-B平面同步齒形帶傳動簡圖 2.2 主運動傳動原理
主運動由電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸節(jié)傳至軸Ⅰ(見圖2),在軸Ⅰ上裝有兩個大小相同的齒形帶輪[2],分別為兩平面(B-B和C-C)同步齒形帶傳動的主動輪。運動由軸Ⅰ到軸心線Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ上的切刀組件分別由此兩平面同步齒形帶傳動機(jī)構(gòu)同時傳遞。軸心線Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ上亦分別裝有兩個同軸線但不在同一平面的齒形帶輪。其中之一為B-B平面同步齒形帶傳動之從動輪,另一個為C-C平面同步齒形帶傳動之從動輪。B-B平面同步齒形帶傳動如圖3所示,C-C平面同步齒形帶傳動如圖4所示[3]。在每一平面帶傳動中,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ軸心線上的從動輪均由同一條同步齒形帶傳遞運動,所以它們各自的運動是一致的,這就是該切管機(jī)一次可同時切斷四根管之緣故。
圖4 C-C平面同步齒形帶傳動簡圖
1 張緊帶輪 2 油缸 3 張緊帶輪 運動經(jīng)每條軸心線上的兩帶輪再分別傳給兩空心軸(參見圖5),B-B平面上的從動帶輪7通過平鍵6帶動主軸5及固定在主軸上的托輪1旋轉(zhuǎn),主軸5通過階梯銷4帶動刀盤3及固定在刀盤上的切刀2旋轉(zhuǎn)。而C-C平面上的從動帶輪8通過平鍵9帶動空心軸10旋轉(zhuǎn),軸10的右端為偏心軸臺階。由于本機(jī)所有的帶輪大小規(guī)格相同,所以由電機(jī)傳至兩空心軸5和10的轉(zhuǎn)速相同,n5=n10=n電機(jī)。這時軸5和軸10之間沒有相對運動,軸10、軸5、刀盤3、切刀2及托輪1如一整體,一起對由空心軸10的過料孔徑到達(dá)切刀位置的銅管作旋轉(zhuǎn)運動,這就形成了切刀的旋轉(zhuǎn)主運動。
圖5 切刀組件結(jié)構(gòu)圖
1 托輪 2 切刀 3 刀盤 4 階梯銷 5 主軸 6 平鍵 7 帶輪 8 帶輪 9 平鍵 10 空心軸 2.3 進(jìn)給運動的生成和傳動原理
2.3.1 進(jìn)給運動的生成
銅管壁厚較薄,外徑Φ10mm以下的常用銅管壁厚均≤2mm,因此切刀的最大進(jìn)給量fmax稍大于2mm/次即可。本例切刀進(jìn)給量f是可調(diào)的,最大進(jìn)給量fmax=3.2mm/次。
鑒于本機(jī)所需求的切削進(jìn)給量較小之故,采用偏心調(diào)節(jié)切刀的徑向位置來達(dá)到進(jìn)給運動的目的。
圖5中的刀盤3活套在空心軸10右端的偏心軸臺階之上。當(dāng)兩者都圍繞銅管等速回轉(zhuǎn)時,兩者之間沒有相對運動,如同一整體。但若給空心軸10輸入一附加運動,軸10與刀盤3之間就會產(chǎn)生相對運動。為了進(jìn)一步分析偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的運動,將切削平面D-D(圖5)的結(jié)構(gòu)簡化成圖6所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)[3]。圖中O點相當(dāng)于偏心盤的回轉(zhuǎn)中心,O1點相當(dāng)于偏心盤的幾何中心,曲柄1的長度l1即偏心距e,O2點相當(dāng)于刀盤上切刀中心位置的點。由于刀盤的內(nèi)孔活套在偏心盤的外圓上,所以切刀中心O2至偏心盤幾何中心O1距離始終恒定不變,相當(dāng)于圖6連桿2的長度l2?;瑒?相當(dāng)于刀盤,滑塊沿水平方向的位移即刀盤的徑向位移f。
圖6 偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運動簡圖 圖5的軸10與刀盤3之間產(chǎn)生的相對轉(zhuǎn)角即曲柄1繞支點O的轉(zhuǎn)角φ,由三角形O2O1O得:
x=l2cosθ l1cosφ=l2cosθ ecosφ
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