自动矫直机的工作原理

2023-10-12

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方荣精机工业有限公司矫直机生产厂家,矫直机又称：调直机，矫正机，校直机等，今天为朋友分享自动矫直机的工作原理

1 自动矫直机的工作原理

本论文设计的自动矫直机采用压点式矫直原理，由左右两个V型块作为支点，加载机构驱动压头对待矫轴进行加压，使待矫轴发生弹塑性变形消除待矫轴的弯曲变形而实现矫直。

矫直机工作原理图

图3-1矫直原理示意图

1.工件主动驱动支撑组件2. 支架3. v型块及导轨4. 数字千分表5.待矫轴

6.液压冲头7.可动支承8.从动回转及支承组件9.工作台

当待矫轴放入V型块后，气缸运动推动从动回转中心将待矫轴顶紧，然后由步进电机带动待矫轴转动，每旋转一个分度，数字千分表检测待矫轴该位置的跳动度并通过RS-232串行总线传送给单片机系统进行处理。经过对待矫轴进行试验发现，96%以上的待矫轴的为弓型变形，只需在待矫轴上找出合适的位置实施单点矫直即可达到要求。

2 矫直机工件的定位与检测元件设计

工件的准确定位与检测是保证矫直机精度的基础。主动回转中心和从动回转中心为安装有精密轴承的顶针构成。当待矫轴放入V型块后，气缸推动从动回转中心使主、从回转中心的顶针将待矫轴夹持并顶紧。步进电机运动通过主动回转中心带动待矫轴一起旋转，旋转一周的过程中，数字千分表检测出跳动度值，并由步进电机步数记录相应的相位，根据检测结果判断待矫轴的最大弯曲量及其位置。当工件旋转测量时，主、从回转中心的轴线为测量基准，顶针和工件一起旋转，数字千分表所检测的工件表面跳动度值是相对于工件两端顶针孔连线的跳动量，因此对顶针的旋转跳动精度要求很高，这样才能保证测量的重复精度。

本文对待矫轴跳动度的测量，没有采用位移传感器和角度传感器组合的方式，生产的电子数显千分表(下文称“数字千分表”)进行检测，如图3-2所示，其量程为0—12mm，分辨率为0.001mm 。

数字表分表.png

3-2数字表分表

与传统的位移传感器和角度传感器组合的测量方式相比，采用数字千分表大大简化了系统的硬件结构和数据处理过程，单片机的串口通过RS-232总线直接与数字千分表进行通信，读取数字千分表采样的跳动度数据，千分表完成数据采集和转换处理，而且数字千分表精度可达0.001 mm，完全能够满足检测条件。

加载过程中，矫直行程采用千分表进行动态监控，方荣精机工业有限公司根据千分表当前检测的跳动度值和初始值的差作为矫直行程。与传统的通过控制驱动元件运动而控制行程的方式相比，通过千分表数据变化实时控制步进电机运动而控制矫直行程的方法有效地避免了由于传动机构引起的误差。

为了增大矫直机的矫直范围，使矫直机在一定范围内能满足不同规格的待矫轴的矫直要求，设计过程中将v型块设计成易于更换的模块，针对不同规格的待矫轴设计不同规格的v型块;v型块支座和千分表支座的位置可以根据需要在底板上沿待矫轴的方向进行调整，以满足不同长度的轴的矫直。

表3－1 MS-1型称重传感器及主要技术参数

量程((kg)2.5×103

灵敏度(mV/V)2.00±0.01

输入电阻(Ω)385±10

输出电阻(Ω)350±3

供桥电压(V)10

在两个V型块支座下方分别安装一个称重力传感器，实现对施加在待矫轴上的载荷的检测。重传感器，主要技术参数如表3－1所示。该传感器采用钢制“S”型结构，具有输出特性好、结构紧凑、安装方便等优点。

3 矫直机构驱动元件的选择

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的控制元件。在非超载(或称非失步)的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。由于步进电机具有体积小、力矩大、低速平稳高速性好且易于控制等特点，因此步进电机在速度、位置等控制领域使用非常普遍。

滚珠丝杠传动系统是一个以滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动体系。滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%-98%，为传统的滑动丝杠系统的2～4倍，且能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动(运动可逆)。滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。此外滚珠丝杠还具有高精度、高耐用性、同步性好、高可靠性等优点。采用滚珠丝杠传动系统作为传动体系是非常理想的选择。

矫直机原理图

本设计中选用的滚珠丝杠为：公称直径为25mm;导程6mm。根据丝杠理论容许轴向载荷计算公式

矫直机工式（3-1）

其中：Fk—丝杠理论容许轴向载荷(N);

d2—丝杠螺纹底径(mm)本设计中选用的丝杠d2=23mm;

—支承系数，本系统丝杠采用固定一自由的安装方式， -2.6;

—轴承与螺母间的距离(mm), =32mm;

由以上参数计算得Fk=266×104N, 为了使用的安全性，丝杠工作容许轴向载荷应为丝杠理论容许轴向载荷的50%,则丝杠工作容许轴向载荷 ,因此所采用的丝杠能满足矫直要求。

4 液压矫直机的工作过程

当被矫直轴类零件上台以后，矫直机启动矫直过程。先由传感器检测出轴类零件的弯曲情况，检测数据交由控制系统加工处理，然后由控制系统控制各电机的动作，完成矫直过程。即先由电机驱动导轮使零件的最大弯曲处竖直向上，再由电机驱动压力机小车将压头移到零件最大弯曲处，然后压头压下完成第一次矫直过程。完成第一次矫直过程后，进行检测。如果检测结果显示轴类零件的弯曲情况在允许范围内，停机，完成本次矫直工作；如果检测结果显示矫直后的轴类零件不合格，则重复以上的矫直工作，直到轴类零件的弯曲在允许范围内。液压矫直机的工作过程可用框图4-1表示。

液压校直机工作过程框图