一种拉弯式应力断料机 本发明属于机加工领域中的断料加工范围。
带锯床是国内外极具竞争力的一种下料设备，但带锯床锯条的消耗量较大，而且锯切过程中会产生大量的锯屑，尤其对于高速工具钢、轴承钢等硬度比较大的材料的下料，锯条的消耗量则更大。
在现有技术中管材下料也有采用专用的切割设备，如专利号为CN87203976、名称为“管子切断机”的切割设备，对管材切割效率较高，但对于棒材尤其是硬度较高的棒材进行切割时，效率不高，而且材料消耗较大。
德国研制出一种棒料的精密下料装置，其专利号为DE3535-821-A，名称为金属剪切机床，该德国专利是将精密剪切模具配置在冲床上，大大改善了中低碳钢及合金类材料下料的断面质量，但该装置对高速钢、轴承钢等高强钢类材料，容易将棒料剪碎。
本发明的目的是对高速钢、轴承钢等高强钢类棒料进行高效、精密的下料，并降低工具及棒料的消耗。
本发明是一种拉弯式应力断料机，它包括一个床身，一个送料机构，一个主要由滚轮组成的辅助送料机构，一个压力机构，送料机构将棒料送入切槽夹头，切槽机构中有一个空心主轴，棒料可以从空心主轴的孔中穿过，本发明的特征在于切槽机构中的空心主轴的端部有一圆盘形地刀盘，刀架安装在刀盘上，并可在切槽机构进给运动部分的作用下做径向进给运动，刀盘的平面垂直于空心主轴的轴线(设为A-A轴线)，送料夹头、切槽夹头及辅助送料机构均与空心主轴的轴线A-A同轴，并且拉弯预荷机构的两个V型支块的连线也与空心主轴的轴线A-A同轴。
本发明的拉弯预荷机构主要由预压紧部件和支承升降部件组成，其中预压紧部件包括一个滑柱，其上端有一垫板，下端有一楔刃，滑柱安装在活塞中，可随活塞一起在活塞缸中上下移动，活塞缸安装在床身上，滑柱的轴线与压力机构中冲头的冲击轴线(设为B-B轴线)同轴；支承升降部件包括：在楔刃下面有一水平安装在升降机构上的两个V型支块，棒料由辅助送料机构水平放置在两个V型支块上，冲击轴线B-B位于两个V型支块之间且在径向上穿过棒料上的环形切槽；
由上所述的拉弯式应力断料机的切槽机构，其差动式切槽机构包括一个电机，安装在床身上的一个箱体，一个皮带传动副，由两个齿轮组成的一个齿轮传动副，其中一个齿轮装在空心主轴上，本发明的差动式切槽机构主要由空心主轴、刀盘、电磁离合器、由两个齿轮组成的一个齿轮传动副、空心套轴、凸轮盘、刀架、装在刀架上的转轮组成，空心套轴套装在空心主轴外并与空心主轴同轴，有一齿轮装在空心主轴上，另一个齿轮装在空心套轴上，凸轮盘在空心套轴的端部且与空心套轴同轴，转轮装在刀架径向的端部，刀架在随空心主轴转动的同时可通过转轮在凸轮盘的内壁上做相对滑动，凸轮盘转动时推动刀架做径向的进给运动，刀具随刀架进行旋转和径向进给运动，对棒料进行切槽加工；
由上所述的拉弯式应力断料机的切槽机构，其凸轮压杆式切槽机构包括一个装在床身上的箱体，一皮带轮，一个空心主轴，本发明的凸轮压杆式切槽机构主要由空心主轴、空心套轴、活塞缸、活塞、滑套、连接销、凸轮、压杆、刀盘、滑板、刀架及安装在刀架上的刀具组成，空心套轴与空心主轴同轴并装在空心主轴内，活塞缸装在箱体上，滑套套装在空心主轴外并与空心主轴同轴，活塞套装在滑套外与滑套相联，并与滑套同轴，滑套通过一连接销与空心套轴相联，凸轮与空心主轴同轴并套装在空心主轴外，凸轮通过另一连接销与空心套轴相联，在空心主轴上对应两个连接销的位置处沿轴向分别开有两个销槽，活塞可带动滑套、通过空心套轴及两个连接销，使凸轮移动，带动压杆转动，使刀架做径向进给运动；
由上所述的拉弯式应力断料机中的拉弯预荷机构，其支承升降部件的特征在于两个V型支块装在支承座上，支承座安装在上斜块的上端的水平面上，上斜块下端的斜面与斜块的斜面组成一滑动运动副，在床身隔墙上安装有一个丝杆螺母传动机构，螺杆的一端与下斜块的较高的一端相联，另一端有一手轮或电机，转动手轮或电机，使上斜块向上移动，使棒料与空心主轴的轴线保持同轴；
由上所述的拉弯式应力断料机中的拉弯预荷机构，其支承升降部件的特征在于支承座也可安装在一剪叉式升降机构的升降台上，位移杠的上端铰接在升降台的左侧的下部，下端铰接在动轮上，丝杠与螺母组成一丝杠螺母传动副，电磁制动器丝杠可由一电机或液玉系统驱动进行水平的直线运动，使升降台向上移动，使棒料与空心主轴的轴线保持同轴。
由上所述的拉弯式应力断料机中的辅助送料机构是一滚轮摩擦传动装置，它将棒料从切槽机构送入拉弯预荷机构，其特征在于它主要是一种剪臂式滚轮摩擦传动装置，其中拉板的上端与油缸相联，拉板的下端与铰链轴相联，两个转臂的上端分别与铰链轴相联并可分别绕铰链轴转动，该两个转臂的下端分别与两个位于上部的小转轴相联，有两个连板的上端分别与上述两个位于上部的小转轴相联，该两个连板的下端分别与另外两个位于下部的小转轴相联，上述两个连板分别在中间位置处与一大转轴相联并可分别绕该大转轴转动；其中一个滚轮装在位于上部右侧的小转轴上并可随一连板移动，第二个滚轮装在位于下部左侧的小转轴上并可随上述的连板移动；第三个滚轮装在位于上部左侧的小转轴上并可随另一连板移动，第四个滚轮装在位于下部右侧的小转轴上并可随上述的另一连板移动，位于上部的两个小转轴的轴心连线C-C和A-A轴线平行，位于下部的两个小转轴的轴心连线D-D也和A-A轴线平行，并且C-C、D-D与A-A轴线均在同一平面内，大转轴的轴线与A-A轴线垂直，由上述四个滚轮滚动的摩擦作用，将棒料送入拉弯预荷机构中；
由上所述的辅助送料机构，滚轮由一电机通过一齿轮变速机构驱动，其特征在于电机带动一个伞齿轮转动，该伞齿轮使装在大转轴上端的一个伞齿轮、大转轴及装在该大转轴下端的一个直齿轮转动，该直齿轮带动另一个装在一个小转轴上端的直齿轮及装在该小转轴下端的一个滚轮转动；上述电机驱动的伞齿轮同时也带动另一个装在套装在大转轴外的套轴上端的伞齿轮转动，通过套轴带动装在该套轴下端的一个直齿轮转动，该直齿轮带动另一个装在另一个小转轴上端的直齿轮转动，通过该小转轴带动装在其下端的另一个滚轮转动。
本发明中棒料保持静止进行切槽，断口规则平整，节约了材料及工具的消耗，并提高了下料的效率。
图1为本发明的整机的装配简图。
图2为本发明拉弯预荷机构的结构图。
图3为本发明的差动式切槽机构的装配图。
图4为本发明的凸轮压杆式切槽机构的装配图。
图5为本发明的辅助送料机构的M-M向装配图。
图6为本发明的辅助送料机构的P-P(P′-P′)向剖视图。
图7为本发明采用冲压机作为压力机构的工作简图。
图8为本发明的拉弯预荷机构的一个实施例的工作简图。
下面结合附图展开本发明的具体结构。
图1为本发明的拉弯式应力断料机的整机装配简图，整机可分为床身部分、送料部分、切槽部分、辅助送料部分、拉弯预荷部分及冲压部分。床身部分包括床身1、导轨3，床身1和导轨3由螺纹连接为一体，便于调节。送料部分由送料油缸2、送料拖板4和送料夹头5组成，送料夹头5是用来将圆棒料夹紧进行送料的部件，送料夹头5安装在送料拖板4上；送料油缸2安装在导轨的下部，其活塞杆直接驱动送料拖板4，送料拖板4是一个有矩形导轨的滑板，与导轨3组成一个滑动副。切槽部分包括切槽夹头6、切槽机构7，切槽夹头6的结构、尺寸与送料夹头完全一样，其作用是将圆棒料定心夹紧，完成切槽。切槽机构7中有一空心主轴，其轴线设为A-A，送料夹头5、切槽夹头6及辅助送料机构8与该空心主轴的轴线A-A同轴。切槽机构7是用来在固定夹持的圆棒料上切割出环形的V型缺口，预制一个裂纹源。辅助送料机构8采用滚轮式结构，其作用是当送料夹头5夹持不住短料时，由辅助送料机构辅助完成送料工作。压力机构9主要是一个冲压机，冲头9-6可在压力机的作用下向下冲击拉弯预荷机构10中的垫板10-1，将冲头9-6冲击运动的直线轨迹设为B-B轴线。
图2为本发明的拉弯预荷机构10的装配简图，拉弯预荷机构10包括预压紧部件和支承升降部件。预压紧部件是将切好环形槽的棒料10-8预压在可调支承座部件中的V型支块上。楔紧的预压力由活塞缸10-3的运动来实现，活塞10-5为空心的，内部装有一夹持楔刃10-7的滑柱10-4，活塞缸10-3带动滑柱10-4使楔刃10-7楔紧在棒料10-8的环形切槽上，滑柱10-4的轴线与B-B轴线同轴，冲头9-6冲击在垫板10-1上，通过滑柱10-4将冲击载荷传递给楔刃10-7，使棒料10-8沿环形切槽裂断，复位弹簧10-6使滑10-4复位。10-2为活塞缸10-3的端盖，活塞缸10-3安装在床身1上。可调节支承部件的作用是承受三点弯曲的拉弯载荷，两个V型支块10-9可在支座10-11上调节棒料10-8沿轴向方向上的跨距，也可以根据棒料10-8直径的大小来调节支承距离，上斜块10-13的在垂直方向的两侧靠在床身隔墙10-12上；在调节支承的垂直方向上的高度时，转动手轮10-15，通过丝杆螺母机构10-16，通过丝杠推动下斜块10-14移动，通过上下两斜块组成的滑动副，使支座10-11在垂直方向上移动，水平方向的载荷则传递到床身隔墙10-12上。10-10是螺纹，其作用是防止支块10-9滑动。
图8为本发明的拉弯预荷机构的一个实施例的工作简图，棒料10-8由辅助送料机构8送入，水平放置在两个V型支块10-9上，两个V型支块装在支承座10-11上，或可直接装在升降台10-17上；位移杠10-18的上端铰接在升降台10-17左侧的下部，其下端铰接在动轮10-19的转轴上；丝杠10-22的左端也联接在动轮10-19的转轴上，其右端与一螺母10-21组成一丝杠螺母传动副，丝杠10-22可由一电机或液压系统驱动进行水平方向上的直线运动，同时使螺母10-21进行转动，该丝杠的螺旋升角大于摩擦角，电磁制动器10-20可根据棒料的尺寸及不同的预定位置，制动螺母10-21使其停止转动，进而使丝杠10-22和动轮10-19停止移动，位移杠10-18停止位移，从而将支承块10-9及棒料定位在预定的位置上，使棒料10-8与空心主轴的轴线A-A保持同轴。
图3为本发明的切槽机构7中差动式切槽机构7a的装配图，其主运动(旋转)由电机7a-5带动转轴7a-2、齿轮传动副带动空心主轴7a-22转动来实现。刀具7a-13的进给运动是由装载刀具的刀盘7a-12的转动与凸轮盘7a-10′的转动所形成的差动来实现的。下面用传动路线形象地说明切槽机构7a的运动：
主运动传动路线为：
电机7a-5(转动)→从动皮带轮7a-3→齿轮7a-1→齿轮
7a-20→空心主轴7a-22→刀盘7a-12→刀架7a-14-
刀具7a-13(转动)。
进给运动传动路线为：
电机7a-5(转动)→从动皮带轮7a-3→转轴7a-2→电磁
离合器7a-9(吸合)→齿轮7a-7→齿轮7a-17→空心套轴
7a-10→凸轮盘7a-10′→刀具7a-13(径向进给)。
图3中的其它序号的零部件名称为：
7a-4-皮带，7a-6-箱体，7a-8接头，7a-11-平衡块，7a-16-大端盖，7a-18-外隔套，7a-19-轴承，7a-21-轴承端盖。从图3中可清楚地看到上述各零部件在切槽机构中的装配位置及其作用，在此不做赘述。
图4为本发明的切槽机构7中凸轮压杆式切槽机构7b的装配图，下面用传动路线形象地说明切槽机构7b的运动；
主运动传动路线：
皮带轮7b-2(转动)→空心主轴7b-1→刀盘7b-11(转动)；
进给运动传动路线为：
活塞7b-18(直线移动)→滑套7b-17→连接销7b-20→空心套轴7b-15→连接销7b-14→凸轮7b-13→压杆7b-7(转动)→滑板7b-10(径向移动)→刀架7b-9→刀具7b-8(径向移动)。
图4中其它序号的零部件的名称为：
7b-3-皮带，7b-4-法兰盘，7b-5-缸体，7b-6-箱体，7b-12-平衡块，7b-16-销槽，7b-19-法兰盘，7b-21-轴承座，7b-22-圆螺母，从图4中可清楚地看到各零部件在切槽机构中的装配位置及其作用，在此不做赘述。
图5、图6为本发明的辅助送料机构8的装配图，其中图5为图6中的M-M向的装配图，图6为图5中P-P向的剖视图，在图6中用○表示从正对该图的方向看，同时也可作为图5中的P′-P′向的剖视图，用⊙表示从该图的背后透视的结果。如图5所示，辅助送料机构8主要是一个剪臂式摩擦传动机构，它主要包括上端分别与铰链轴8-8相铰接的两个转臂8-5、8-5′，两个连板8-4、8-4′分别与大转轴8-1相联并可绕大转轴8-1转动，从而构成一个剪叉式的转动部件，两个转臂8-5、8-5′的下端分别与位于上部的两个小转轴8-2a′、8-2a相铰接，连板8-4、8-4′的上端分别与位于上部的两个小转轴8-2a、8-2a′相铰接，滚轮8-3a、8-3b装在小转轴8-2a、8-2b的端部并可随连板8-4一起移动，滚轮8-3a′、8-3b′装在小转轴8-2a′、8-2b′的端部并可随连板8-4′一起移动；拉板8-6的下端与铰链轴8-8相铰接，其上端与油缸8-7相联并可随油缸8-7一起上下移动，可根据棒料的直径大小预先调节好拉板8-6的位移量，拉杆8-6移动时，带动铰链轴8-8上下移动，铰链轴8-8带动并使转臂8-5、8-5′分别绕铰链轴8-8转动，转臂8-5、8-5′又分别带动连板8-4、8-4′绕大转轴8-1转动，最后使滚轮8-3a、8-3b和8-3a′、8-3b′分别随连板8-4、8-4′上下移动并定位。为保证棒料10-8顺利地由辅助送料机构8送入拉弯预荷机构10，必须使小转轴8-2a与8-2a′的轴心连线C-C及小转轴8-2b与8-2b′的轴心连线D-D与轴线A-A平行，并且C-C及D-D与轴线A-A在同一平面内，大转轴8-1的轴线与A-A轴线垂直，滚轮8-3a与8-3b′及8-3a′与8-3b的内缘的外圆直径须大于或等于所传送棒料的直径。图6所示主要是辅助送料机构8的传动变速机构，下面用传动路线形象地说明：
P-P剖面的传动路线：
电机8-10(转动)→伞齿轮8-19→伞齿轮8-17→大转轴8-1→直齿轮8-13→直齿轮8-20→小转轴8-2a′→滚轮8-3a′(转动)；
伞齿轮8-19(转动)→伞齿轮8-16→套轴8-15→直齿轮8-14→直齿轮8-12→小转轴8-2b′→滚轮8-3b′(转动)；
P′-P′剖面的传动路线：
电机8-10(转动)→伞齿轮8-19→伞齿轮8-17→大转轴8-1→直齿轮8-13→直齿轮8-20′(图中未示出)→小转轴8-2a→滚轮8-3a(转动)；
伞齿轮8-19(转动)→伞齿轮8-16→套轴8-15→直齿轮8-14→直齿轮8-12′(图中未示出)→小转轴8-2b→滚轮8-3b(转动)；
图5及图6中其它序号的零部件的名称为：
箱体-8-9，底板-8-11，端盖-8-18，大转轴8-1的上端安装在端盖8-18中，滚轮轴套-8-21，该轴套共有四个，每个小转轴装在该轴套中。
图7为本发明的压力机构9的一个实施例，该压力机构为一个单边直接驱动的曲柄压力机，采用卧式水平运动，电机9-1在机座下端，采用一级皮带传动；皮带轮9-2除传递运动外，也可以作为一飞轮，装在曲柄9-4的右端，曲柄9-4的左端装有圆盘偏心制动器9-5，曲柄9-4的中部联接有一冲头9-6，压力机工作时，冲头9-6向下冲击垫板10-1，使棒料10-8裂断。