旋压技术

旋压技术基本概念金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。

旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件，旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。

旋压机的原理与结构类似于金属切削车床。

在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动；与主轴同轴联接的是一芯模(轴)，旋压毛坯套在芯模(轴)上；旋轮通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴向运动。

旋轮架在轴向、旋轮在径向力的共同作用下，对坯料表面实施逐点连续塑性变形。

在车床尾顶支架的位置上，设计成与主轴同一轴线的尾顶液压缸，液压缸对套在芯模(轴)上的坯料端面施加轴向推力。

旋压成型有普通旋压和强力旋压成型两种。

不改变坯料厚度，只改变坯料形状的旋压叫普通旋压成型；即改变坯料厚度,又改变坯料形状的旋压叫强力旋压成型。

强力旋压成型所需要的旋压力较大,旋压机的结构一般也较复杂。

强力旋压成型又依旋轮移动的方向与金属流动的方向，分为正旋和反旋。

旋轮移动的方向与金属流动的方向相同，叫正旋；反之，称为反旋。

同一种材料，反旋成型所需的旋压力较大。

采用哪种旋压方式成型,要依据零件的形状和工艺要求确定。

旋压机的选型由旋压工艺及多种成型工艺条件要求确定。

旋压机分强力旋压机和普通旋压机二大类型。

强力旋压机又分双旋轮和三旋轮。

还有用于特殊零件旋压的旋压机，如热旋压机、钢球旋压机等。

我国金属旋压成型技术的发展历史近四十年，而在国防工业的应用研究尤为广泛，研究应用水平很高，特别是在旋压成型工艺及装备方面，已经处于国内领先地位。

旋压机的设计和制造能力也很强。

旋压技术简介什么叫旋压技术，也叫金属旋压成形技术，通过旋转使之受力点由点到线由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型某一形状的技术。

这里，金属材料必须具有塑性变形或流动性能，旋压成形不等同塑性变形，它是集塑性变形和流动变形的复杂过程，特别需要指出的是，我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压和普通旋压，它是两者的结合；强力旋压用于各种筒、锥体异形体的旋压成型壳体的加工技术，是一种比较老的成熟的方法和工艺，也叫滚压法。

在机械产品中如何节约原材料却能提高产品质量，减轻产品的重量却能延长使用寿命，降低产品的制造成本及能源消耗却能减少加工工时一直是人们关注的。

例如"V"型皮带轮(通称"V"型带轮)是用途十分广泛的机械传动零件之一，如果能由钢板成型具有重要意义。

钣制皮带轮同传统的铸铁皮带轮相比，可节约原材料70％以上。

由金属钣材经拉伸--旋压成形的钣制旋压皮带轮是最新最佳的带轮结构形式。

这种带轮不仅具备上叙优点，而且无环境无污染，尤其在汽车、拖拉机、收割机、空压机等多种机械产品中应用广泛。

采用钢钣毛坯在专用的皮带轮旋压机床上使毛坯产生由点到线、由线到面的塑性变形而制成。

旋压带轮一般有三种基本形式：折叠式带轮、劈开式带轮和滚压式多V型带轮(也称多楔带轮)。

旋压带轮与铸铁皮带轮相比的优点是采用旋压工艺制成的(无屑加工)，结构轻、省材料，因而转动惯量小，是一种节料、节能的新产品。

生产效率高(每分钟加工2～4件)，平衡性能好，一般无需平衡处理。

由于材料流线不被切断，表面生产冷作硬化，组织密度提高，使轮槽表面的强度和硬度提高，并且尺寸精度高，三角带与轮槽的滑差小，皮带寿命长。

CDC-S60立式数控旋压机床带轮旋压成形式工艺与设备是一项先进的技术，带轮旋压工艺上取得了折叠式带轮、劈开式带轮、滚压式多V型带轮和组合式带轮一系列科研成果，在理论与实践两个方面解决了旋压成形中的各种技术难题，并成功地用于生产。

但与德国的旋压技术相比，我国还需要努力追敢，因为，我国许多产品还需要进口，尤其是汽车中的某些零部件。

旋压产品简介CDC-S系列数控旋压机是生产旋压皮带轮的专用设备。

旋压皮带轮做为一种新工艺产品，已经广泛用于汽车发动机中，如电机轮、水泵轮、空调轮和风扇轮等。

按照皮带轮的槽型和加工工艺可分成三大类：劈开轮、折叠轮和多楔轮。

由于此三大类旋压皮带轮的结构特点不同，其加工工艺也不相同。

多楔轮所选用的材料厚度为2～6mm，一般均为3mm。

采用拉深和冲压方法制坯，在旋压机上加工成形。

由于齿形是在材料壁厚上用挤压方式使之产生金属流动和塑性变形而形成的，所以影响产品最终质量的因素就很多，包括上下模、旋轮、工艺参数、材料材质等。

在以后的工艺分析和模具设计中会详细介绍。

折叠轮所选用的材料厚度为1.5～2.5mm，也是采用拉深和冲压方法制坯，并在旋压机上加工成形。

由于折叠轮在成形过程中没有发生金属流动，所以工艺上就比较简单，影响质量的因素不多。

劈开轮的材料厚度为2～4mm，一般采用一次冲裁制坯，在旋压机上用旋轮从材料厚度的二分之一处劈开后整形而成形。

由于其加工工艺也比较简单，影响质量的因素也不多，最主要的是受毛坯本身的平面度影响。

因此对冲裁的冲压模具要求较高。

浅谈旋压机的数控改造由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。

我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。

目前购置一台大型数控旋压机价格非常昂贵，所以为旧设备的数控改造提供了一定的市场。

1．旋压机床数控改造的必要性：我国旋压机总量几百台，而其中数控机床非常少。

大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且多数以上是役龄在10年以上的旧机床，生产装备和技术陈旧而落后。

用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场，军品和民品市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。

所以必须大力提高旋压机的数控化率。

旧旋压机由于使用时间长久，分立电子元件均已严重老化，故障频繁，且各种机械与电子元件根本无处购买，造成维修困难，有的已经无法正常使用。

目前很多旋压机用手工进行仿型加工，一是劳动强度大，时间长，二是控制水平比较落后，精度比较低。

因此用传统的手动操作方式加工一致性差，功效低，加工质量得不到保证，采用数控技术加工已成为必然的趋势改造的数控旋压机投入使用后，由于系统操作灵活，使用方便，加工功能增强，适合于较为复杂型面工件的加工，提高了生产效率，保证了加工精度。

2．旋压机数控化改造主要内容：其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通旋压机上加数控系统，改造成CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC 进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

3．改造方案结合生产实际，依据工艺要求和被改机床的完好程度，可采用不同的改造方案。

3．1机械改造一台新的数控旋压机，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。

机床数控改造时应尽量达到上述要求。

不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。

3.1.1滑动导轨副对数控旋压机来说，导轨除应具有普通旋压机导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。

同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。

3.1.2滚珠丝杠丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。

因此可满足较高精度零件加工要求。

3.2主轴驱动改造选型根据旋压工艺的要求，主轴一般都设计成无级调速。

对于交流主轴电机，采用变频调速控制。

如西门子6SE70矢量控制三相交流电压源型变频调速系统，其调速和起制动性能好，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

对于直流主轴电机，如采用西门子6RA70全数字直流调速装置代替原有的调速系统。

6RA70是三相交流电源直接供电的全数字控制装置，体积小、结构紧凑，用于直流电机电枢和励磁供电完成调速任务。

这一装置的优点在于：本身带有参数设定单元，不需要其它的任何附加设备即可完成参数的设定，并且所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实现。

3.3数控及进给驱动系统当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、法国NUM公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。

选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求等具体情况进行选择3.3.1交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环控制系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。

它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。

比如西门子的1FT5、1FT6交流伺服电机，稳定可靠，伺服性能好。

3.3.2异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环控制系统该系统与开环系统的区别是：由光栅等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构。

闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，设计和调试都比开环系统难。

但是可以获得比开环进给系统更高的精度，驱动功率更大的特性指标。

3.3.3 伺服阀/伺服油缸，光栅测量反馈的闭环控制系统在行程较短，旋压力要求大的场合，由伺服阀，伺服油缸组成的闭环控制系统是一个很好的选择。

4．机床数控改造主要步骤4．1改造方案的确定改造的可行性分析通过以后，就可以针对工艺和机床现况确定改造方案，一般包括：4.1.1 机械修理与电气改造相结合一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。

机械性能的完好是电气改造成功的基础。

4.1.2先局部后整体确定改造步骤时，应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。

4.1.3 根据使用条件选择系统针对使用环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线，甚至有否鼠害等外界使用条件，这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据，使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。