本发明提出一种内旋压设备，包括主轴箱、模具传动筒、旋轮机构、牵引机构、压料环和数控机床床身，旋轮机构包括旋轮头机构、旋轮径向进给结构、旋轮臂、旋臂座、轴向进给结构。本发明可实现在同一条轴线上实现两种轴向运动，为内旋压、张力旋压复合工艺采用牵引机构提供运动空间，实现了内旋压牵引机构和旋轮机构共轴线且相互独立运动，为实现复合旋压工艺提供了保证。
1.一种内旋压设备，包括主轴箱(1)、模具传动筒(2)、芯模(3)、旋轮机构、压料环(10)和数控机床床身(11)，模具传动筒(2)安装在数控机床主轴上，芯模(3)安装在模具传动筒(2)内腔前端，其特征在于：还包括牵引机构(9)，所述的牵引机构(9)包括牵引机构转动体(901)、牵引机构转动体轴承(902)、牵引机构座(903)、牵引机构轴向进给结构，牵引机构转动体(901)通过牵引机构转动体轴承(902)安装在牵引机构座(903)内，牵引机构座(903)安装在数控机床床身(11)上，毛坯(5)通过压料环(10)安装在牵引机构转动体(901)上，牵引机构座(903)与牵引机构轴向进给结构连接实现轴向运动；
所述的旋轮机构包括旋轮头机构(4)、旋轮径向进给结构、旋轮臂(6)、旋臂座(7)、轴向进给结构，旋轮臂(6)为中空结构，旋轮臂(6)后端与旋臂座(7)固连、前端与旋轮头机构(4)固连，旋轮径向进给结构安装在旋轮臂(6)内腔中，旋轮头机构(4)与旋轮径向进给结构连接，旋臂座(7)安装在数控机床床身(11)上，与轴向进给结构连接。
2.根据权利要求1所述的一种内旋压设备，其特征在于：所述的旋轮头机构(4)由旋轮头主体(406)、楔铁(401)和三组周向均匀分布的旋轮组件组成，每组旋轮组件包括支撑滚动体(402)、旋轮(403)、连杆(404)和连杆轴(405)，旋轮头主体(406)与旋轮臂(6)的前端固连，楔铁(401)为截面为三角楔形结构，连杆(404)的一端与支撑滚动体(402)连接、另一端通过连杆轴(405)连接在旋轮头主体(406)上，旋轮(403)安装在连杆(404)中部，支撑滚动体(402)压在楔铁(401)的斜面上，楔铁(401)后端与旋轮径向进给结构固连。
3.根据权利要求2所述的一种内旋压设备，其特征在于：所述的楔铁(401)截面为正三角形，三个顶点倒圆。
4.根据权利要求2所述的一种内旋压设备，其特征在于：所述的旋轮头机构(4)中相邻连杆(404)之间弹簧连接。
5.根据权利要求1所述的一种内旋压设备，其特征在于：所述的轴向进给结构包括轴向进给丝杠(14)和轴向进给驱动电机(15)。
6.根据权利要求1所述的一种内旋压设备，其特征在于：所述的牵引机构轴向进给结构包括牵引机构轴向进给丝杠(904)和牵引机构轴向进给驱动电机(905)。
7.根据权利要求2所述的一种内旋压设备，其特征在于：所述的旋轮径向进给结构包括旋轮径向进给丝杠(12)和旋轮径向进给驱动电机(13)。
一种内旋压设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种内旋压设备，属于内旋压成形技术领域。
背景技术
[0002] 外旋压是一种传统的旋压工艺技术，采用外旋压技术可以生产长度长、带有外加强筋的筒形回转体零件，具有效率高、可进行加热旋压、可加工曲母线形及锥形零件等特点。但是，外旋压模具长度要求长于产品长度，制造难度大、装调精度低、生产成本高，最重要的是，采用外强力旋压工艺成形带有内环向加强筋的产品必须采用分瓣模具，每生产一件产品必须重新拆装模具，生产效率极低，不适合批量生产，已经无法满足国防工业产品低成本、高效率、高精度、高质量的要求。
[0003] 内旋压技术是一种较新的旋压技术，采用内旋压技术可生产带有内环向加强筋的筒形回转体零件，具有产品精度高、成品率高、生产效率高等特点，具有一定的先进性。但是，内旋压技术模具长度要求长于产品长度，制造难度大、装调精度低、生产成本高，最重要的是，采用此工艺仅能生产长度在1m以内的产品，如果产品过长，工件外表面与模具接触面积过大，摩擦力大，工件将无法脱模，无法应用于国防工业发展所需的大直径高精度长筒形零件的生产。
[0004] 现有的内旋压设备如图6所示，(其中旋压机床身01、芯模02、旋轮03、工件04、平衡轮机构05、螺钉06、压料环07、旋轮臂08、侧向滑架09)所示，采用侧向L型悬臂式单旋轮内旋压机构，旋轮03的轴、径向进给均通过侧向滑架09带动固连在其上的L型旋轮臂08在电机驱动下整体轴、径向移动实现，旋轮臂过长，单轮旋压刚性极低，无法实现自动对心旋压，并且旋压力较小，无法进行厚壁难成形材料的旋压加工，无法满足高精产品的加工。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种高效率、高精度、低成本、使用较短芯模加工长筒形产品的内旋压设备。
[0006] 本发明的技术解决方案：一种内旋压设备，包括主轴箱、模具传动筒、旋轮机构、牵引机构、压料环和数控机床床身，旋轮机构包括旋轮头机构、旋轮径向进给结构、旋轮臂、旋臂座、轴向进给结构和进给箱，牵引机构包括牵引机构转动体、牵引机构转动体轴承、牵引机构座、牵引机构轴向进给结构，模具传动筒安装在数控机床主轴上，模具安装在模具传动筒内腔前端，牵引机构转动体通过牵引机构转动体轴承安装在牵引机构座内，牵引机构座安装在数控机床床身上，毛坯通过压料环安装在牵引机构转动体上，牵引机构座通过牵引机构轴向进给结构实现轴向运动，旋轮臂后端与旋臂座固连、前端与旋轮头机构固连，旋轮径向进给结构安装在旋轮臂内腔中，旋轮头机构与旋轮径向进给结构连接，旋臂座安装在数控机床床身上，与轴向进给结构连接。
[0007] 所述的旋轮头机构由旋轮头主体、楔铁和三组周向均匀分布的旋轮组件组成，每组旋轮组件包括支撑滚动体、旋轮、连杆和连杆轴，旋轮头主体与旋轮臂的前端固连，楔铁为截面为三角楔形结构，连杆的一端与支撑滚动体连接、另一端通过连杆轴连接在旋轮头主体上，旋轮安装在连杆中部，支撑滚动体压在楔铁的斜面上，楔铁后端与旋轮径向进给结构固连。
[0008] 所述的楔铁截面为正三角形，三个顶点倒圆。
[0009] 所述的旋轮头机构中相邻连杆之间弹簧连接。
[0010] 所述的轴向进给结构包括轴向进给丝杠和轴向进给驱动电机组成。
[0011] 所述的牵引机构轴向进给结构包括牵引机构轴向进给丝杠和牵引机构轴向进给驱动电机组成。
[0012] 所述的旋轮径向进给结构包括旋轮径向进给丝杠和旋轮径向进给驱动电机组成。
[0013] 本发明与现有技术相比的有益效果：
[0014] (1)本发明可实现在同一条轴线上实现两种轴向运动，为内旋压、张力旋压复合工艺采用牵引机构提供运动空间，实现了内旋压牵引机构和旋轮机构共轴线且相互独立运动，为实现复合旋压工艺提供了保证；
[0015] (2)本发明采用了特殊结构的120°对称三旋轮结构，在旋臂长度达到2m、强力旋压力达到十余吨的情况下旋轮头机构能自动对心并获得平衡的受力，大幅提高了旋压系统刚度；
[0016] (3)本发明总体设计上采用内置径向驱动系统的集束式悬臂结构，解决了旋轮机构功能部件多，工作空间狭小的问题；
[0017] (4)本发明利用楔铁和旋轮组件配合，将可精确数控的轴、径向运动转化旋轮头径向运动，实现了旋轮径向进给的可精确数控，从而实现了旋轮在狭小空间中精确的轴、径向运动转化，满足了旋轮径向进给量的精确控制；
[0018] (5)本发明采用旋轮座作为旋轮头机构和旋轮臂整体轴向运动载体，可实现数字化精确控制的轴向进给运动，实现了旋轮轴向、径向进给功能在同一机构上的集成，为内旋压工艺中实现轴向进给提供了保证；
[0019] (6)本发明实现了采用较短环状芯模即可成形较长尺寸的长筒形零件，大幅降低长筒体模具制造难度和制造成本，避免了长模具刚度低、使用精度低的问题，降低了模具装调难度，提高了使用精度，为成形高精度产品提供了保证。
附图说明
[0020] 图1为本发明旋压设备示意图；
[0021] 图2为本发明旋轮机构结构示意图；
[0022] 图3为本发明旋轮机构与牵引机构配合示意图；
[0023] 图4为本发明旋轮头结构示意图；
[0024] 图5为本发明楔铁和旋轮组件配合示意图；
[0025] 图6为现有内旋压设备结构示意图。
具体实施方式
[0026] 下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。
[0027] 旋压设备如图1所示，包括主轴箱1、模具传动筒2、旋轮机构、牵引机构9、压料环10和数控机床床身11，模具传动筒2安装在数控机床主轴上，模具3安装在模具传动筒2内腔前端，旋轮机构、牵引机构9安装在数控机床床身11上。
[0028] 牵引机构9如图3所示，包括牵引机构转动体901、牵引机构转动体轴承902、牵引机构座903、牵引机构轴向进给丝杠904和牵引机构轴向进给驱动电机905，牵引机构转动体901通过牵引机构转动体轴承902安装在牵引机构座903内，牵引机构座903安装在数控机床床身11的导轨上，毛坯5通过压料环10安装在牵引机构转动体901上，牵引机构座903通过牵引机构轴向进给丝杠904和牵引机构轴向进给驱动电机905实现轴向运动。
[0029] 旋轮机构如图2、3所示，包括旋轮头机构4、旋轮径向进给丝杠12、旋轮径向进给驱动电机13、旋轮臂6、旋臂座7、轴向进给丝杠14、进给箱8和轴向进给驱动电机15，进给箱8固定在数控机床床身11尾端，其内部安装有轴向进给驱动电机15，其中心线与机床主轴中心线重合；旋臂座7安装在数控机床床身11的导轨上，其中心线与机床主轴中心线重合，通过轴向进给丝杠14与进给箱8相连，可由数控编程驱动轴向进给丝杠14使旋臂座7作速度、位置精确控制的轴向进给运动；旋轮臂6通过螺钉固定在旋臂座7上，其中心线与机床主轴中心线重合，其分成若干段，采用螺栓连接，其内部中空，用于安放旋轮径向进给驱动电机13，并可在分段处拆卸维护；旋轮径向进给驱动电机13固定在旋轮臂6内腔靠近旋轮头机构4一端；旋轮径向进给丝杠12一端与旋轮头机构4固连，另一端通过旋轮径向进给驱动电机13安装在旋轮臂6内腔，可由数控编程驱动旋轮径向进给丝杠12运动。
[0030] 旋轮头机构4如图4所示，由三组周向均匀分布的旋轮组件、旋轮头主体406和楔铁401组成，每组旋轮组件包括支撑滚动体402、旋轮403、连杆404和连杆轴405，旋轮头主体
406通过螺钉与旋轮臂6固连，旋轮403通过连杆404和连杆轴405连接在旋轮头主体406上，相邻连杆404之间连有弹簧，其作用是使旋轮在自然状态时保持缩紧；旋轮径向进给丝杠12与楔铁401一端连接。
[0031] 连杆404为三连杆结构，用来连接支撑滚动体402和旋轮头主体406，将楔铁401的轴向运动传递给旋轮403。
[0032] 楔铁401如图5所示，截面为正三角形的三角楔形结构，三个顶点倒圆，有效防止相邻支撑滚动体402之间的运动干涉，楔铁401放置在旋轮头主体406的内部、三个连杆之间，通过旋轮径向进给丝杠12与放置在旋臂内部的伺服电机相连接，伺服电机驱动丝杠转动，进而带动楔铁10轴向运动；而楔铁401轴向运动时，3个斜面与连杆404前端连接的支撑滚动体402接触实现旋轮403的径向运动，楔铁401的轴向运动量与旋轮403的径向进给量之间可经过数学计算，成一定的比例关系，并反映在数控程序控制中，实现了旋轮403径向进给可数控编程控制。
[0033] 本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
