[发明专利]一种拉丝模自动超声整形加工机及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉丝模自动超声整形加工机及加工方法，属于超声波整形及抛光技术领域。

背景技术

拉丝模是拉制各种金属线材的重要工具，在拉丝过程中，金属丝通过模孔发生塑性变形达到预定尺寸精度和表面质量。我国是线材生产大国，产量居世界前列，随着现在制造业的发展，高速拉丝机得以广泛使用，如何提高模具使用寿命，降低生产成本，成为金属线材行业普遍关注的课题。拉丝模模孔制作包括激光打孔、模孔整形、模孔抛光三个主要过程，其中，模孔整形和抛光是决定拉丝模孔的形状、几何尺寸的关键过程。由于模芯材料具有极高的硬度，传统的机械加工方法难以实现对拉丝模工作区的加工。目前，国内外多采用超声整形的方法进行加工。在利用超声工具针整形加工的过程中，模孔内表面被加工的同时，超声工具针也必然发生磨损，且由于硬度原因，超声工具针的磨损率远大于模孔内壁材料的去除率。

超声工具针的磨损会严重影响模孔工作区几何尺寸的精确性，因此，加工中必须经常对超声工具针进行修磨，使其复原到原始精确的形状。利用CN202062262U公开的《拉丝模超声波整形抛光机》和CN301672397S公开的《超声波研磨抛光机》设备进行模孔超声加工，其超声加工和超声工具针修整是分开完成的，且全部通过手工操作完成。在加工过程中需要操作工人手动完成模孔与超声工具针的找正，然后开启超声加工，完成30秒钟左右的超声整形加工后，要马上将超声工具针及针杆从设备上拆下，用专用砂轮磨针机手工修磨。对于不熟练的操作工人，每次磨针完成后，还要用专用角度板对超声工具针进行检测校准，可见，超声整形加工对操作人员的熟练程度要求很高。另外，由于超声加工拉丝模是仿形加工，可能存在装夹的超声工具针不直、每次磨针角度不一致、针形不圆等种种情况，致使拉丝模具的质量难以保证。拆针、磨针、校对、再磨针、装针等辅助工作占去了模孔加工的大量时间，效率非常低。总之，传统手工加工方式难以保证拉丝模孔形尺寸及精度的一致性和稳定性，产品质量和生产效率低。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种拉丝模自动超声整形加工机及加工方法，提高拉丝模具的加工精度和加工效率，消除手工加工导致孔形一致性、稳定性差以及生产效率低等方面的缺陷，提升拉丝模整形加工设备的自动化水平。

一种拉丝模自动超声整形加工机，包括：底座、X轴平移机构、工作台压力控制机构、立柱、Z轴升降机构、超声换能器旋转机构、控制系统部件箱、砂轮旋转往复移动机构；立柱和X轴平移机构通过螺钉固定在所述底座上；X轴平移机构和Z轴升降机构分别由导轨、丝杠、移动平台机械部件和伺服电机组成，Z轴升降机构安装在立柱的正前面；超声换能器旋转机构通过转接块安装在Z轴升降机构的升降台上；砂轮旋转往复移动机构和工作台压力控制机构通过支架安装在X轴平移机构的移动台上；控制系统部件箱通过固定螺钉安装在立柱的左侧壁。

一种拉丝模自动超声整形加工方法，其特征是利用PLC控制器实现对X轴伺服电机、Z轴伺服电机、砂轮旋转电机、砂轮往复电机、工作台旋转电机、超声换能器旋转电机及压力传感机构实现拉丝模自动加工工作流程的控制；

Z轴升降机构带动超声工具针向下移动并与模具座工作台上的拉丝模孔相接触，压力传感装置可以感知超声工具针施加在拉丝模上的压力值并与设定压力相比较，从而实现拉丝模超声加工时压力的准确控制；

按照拉丝模的加工工艺设计控制系统的动作流程：初始化回零，超声工具针长度的测量，超声工具针磨针位置的计算，超声工具针砂轮修整定位，超声工具针砂轮修整，超声工具针和砂轮修整机构都返回零位，超声工具针与拉丝模进行加工定位，超声加工，加工完成后超声工具针回零，一次循环结束。

所述拉丝模自动超声整形加工机控制系统按照上述所述的动作流程，利用PLC控制器通过参数设定和压力传感信号的获取控制X轴平移机构伺服电机、Z轴升降机构伺服电机、砂轮旋转电机、砂轮往复移动电机、工作台旋转电机和超声换能器旋转电机实现拉丝模自动加工工作流程的控制。

本发明的优点是可以实现加工时间及加工压力的设定、超声工具针在线自动修磨、模孔与超声工具针自动定位、自动超声加工等功能，不仅可以消除手工加工导致孔形一致性、稳定性差等问题，而且可以简化生产加工工序，提高拉丝模的生产加工精度及加工效率。同时，开发具有自主知识产权的自动拉丝模超声整形加工设备，实现拉丝模整形和抛光的自动加工技术，不仅可以打破国外对拉丝模自动超声整形技术领域的垄断，填补我国在拉丝模自动超声整形领域的技术空白，实现拉丝模整形加工的自动化及参数的数据化，而且大大提高我国拉丝模具的品质和使用寿命。