一种金属棒料下料装置

1.本发明属于金属材料下料技术领域，具体涉及一种金属棒料下料装置。


背景技术：

2.金属棒料下料是工业加工生产的第一道工序，下料质量直接影响加工成本、产品质量、产品寿命等主要因素，目前制造业对于金属棒料的下料方法包括锯切下料、剪切下料、车削下料、锯床切割、火焰切割、激光切割等下料方法，但都存在不同程度的下料问题，例如锯切下料材料浪费严重，剪切下料的断面精度差，目前工业生产主要运用车削下料、锯床切割的下料方式，但车床下料非常依赖刀具精度、进给量限制、材料不一达不到统一平整断面，且存在材料浪费；锯床下料过程中锯条要定期更换，且锯条存在一定厚度，存在材料浪费、效率低等技术问题；火焰切割与激光切割均属于超高温下料，成品断面平整，精度高，但其面对加工要求尺寸小、断面精度要求高的工件时会使材料受高温变形，进而达不到加工要求。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种金属棒料下料装置。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种金属棒料下料装置，包括：
6.底座；
7.传动结构，设置在所述底座顶部，用于带动金属棒料转动；
8.支撑结构，位于所述传动结构一侧，包括支撑座和卡盘组件，所述支撑座设置在所述底座顶部，所述卡盘组件与所述支撑座转动连接，与所述传动结构输出端传动连接，用于夹紧金属棒料；
9.预制微缺口结构，位于所述支撑座一侧，用于对金属棒料制作微缺口；
10.冲击结构，位于所述预制微缺口结构一侧，包括驱动组件和缓冲组件，所述缓冲组件设置在所述底座顶部，位于金属棒料下方，所述驱动组件与所述缓冲组件相对设置，其驱动端沿竖直方向做直线往复运动，对金属棒料均匀施加径向载荷。
11.优选的，所述传动结构包括：
12.第一电机，设置在所述底座顶部；
13.减速器，输入端通过第一联轴器与所述第一电机的输出端传动连接，底部与所述底座连接。
14.优选的，所述卡盘组件包括：
15.连接盘，包括转轴和圆盘，所述转轴沿金属棒料长度方向穿过所述支撑座并与所述支撑座转动连接，其一端通过第二联轴器与所述减速器的输出端传动连接，另一端与圆盘一侧固定连接，所述圆盘一侧与所述支撑座侧壁抵接；
16.三爪卡盘，一侧与所述圆盘另一侧连接，另一侧与金属棒料一端连接。
17.优选的，所述预制微缺口结构包括：
18.两个支座，沿所述底座宽度方向相对设置；
19.第一龙门架，下方两端分别与两个所述支座顶部滑动连接；
20.两个第二电机，设置在所述第一龙门架顶部；
21.两个齿轮，分别与两个所述第二电机的输出轴传动连接；
22.两个齿条，沿竖直方向设置于齿条座相对的两侧面，分别与两个所述齿轮啮合，所述齿条座位于两个所述齿轮之间，下端穿过所述第一龙门架顶部；
23.刀具，与所述齿条座下端固定连接，所述刀具位于金属棒料正上方。
24.优选的，每个所述支座顶部沿金属棒料长度方向均开设有两个滑槽，所述第一龙门架下方两端底部设置有与所述滑槽匹配的滑块，四个所述滑块分别在四个所述滑槽内滑动。
25.优选的，所述驱动组件包括：
26.第二龙门架，下端与所述底座顶部连接；
27.气缸，设置在所述第二龙门架顶部；
28.气冲锤，与所述气缸下方连接。
29.优选的，还包括定位套筒，套设在金属棒料上，位于所述气冲锤正下方。
30.优选的，所述缓冲组件包括：
31.安装板，底部与所述底座顶部固定连接，顶部开设两个圆形凹槽；
32.两个y型定位体，每个所述y型定位体均包括立柱和定位座，两个所述立柱下端分别插入两个所述凹槽内，上端与所述定位座底部固定连接，所述定位座上端开口与所述定位套筒侧壁抵接；
33.弹簧，两端分别与所述安装板顶部及所述定位座底部连接，套设在所述立柱外侧下端与所述底座顶部连接。
34.优选的，所述立柱底部与所述凹槽底部具有间隙。
35.优选的，所述微缺口的尺寸为0.1-0.5mm。
36.本发明提供的金属棒料下料装置具有以下有益效果：
37.通过传动结构可以使金属棒料在下料过程中始终保持转动的状态；通过预制微缺口结构可以对金属棒料在周向均匀制作出微缺口，通过冲击结构能够促使金属棒料从微缺口处断裂，实现下料；通过将加工预制微缺口和冲击低应力下料二者统一起来，能够避免切削产生的材料浪费和断面不平整的问题，达到提高材料利用率，提高材料断面质量的效果；本发明使尺寸要求小，精度要求高的工件满足下料预期效果。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明实施例的金属棒料下料装置的立体结构示意图；
40.图2为本发明实施例的金属棒料下料装置的右视图；
41.图3为连接盘的立体结构示意图；
42.图4为连接盘的侧视图；
43.图5为连接盘的俯视图；
44.图6为现有技术10mm棒料预制裂纹2-4mm深度v型缺口示意图；
45.图7为现有技术10mm棒料下料断面图；
46.图8为本发明实施例10mm棒料预制裂纹0.1-0.5mm微缺口示意图；
47.图9为本发明实施例10mm棒料下料断面图。
48.附图标记说明：
49.1-底座，2-传动结构，3-支撑结构，4-预制微缺口结构，5-冲击结构，6-金属棒料，21-第一电机，22-减速器，23-第一联轴器，31-连接盘，3101-转轴，3102-圆盘，32-支撑座，33-第二联轴器，34-三爪卡盘，41-支座，42-第一龙门架，43-第二电机，44-齿轮，45-齿条，51-第二龙门架，52-气缸，53-气冲锤，54-定位套筒，55-安装板，56-y型定位体，57-弹簧。
具体实施方式
50.为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。
53.实施例
54.本发明提供了一种金属棒料下料装置，具体如图1-9所示，包括底座1、传动结构2、支撑结构3、预制微缺口结构4和冲击结构5。传动结构2设置在底座1顶部，用于带动金属棒料转动；支撑结构3位于传动结构2一侧，包括支撑座32和卡盘组件，支撑座32与设置在底座1顶部，卡盘组件沿金属棒料长度方向穿过支撑座32并与支撑座32转动连接，卡盘组件一端与传动结构2的输出端传动连接，另一端与金属棒料一端连接，用于夹紧金属棒料；预制微缺口结构4位于支撑座32一侧，用于对金属棒料制作微缺口；冲击结构5位于预制微缺口结构4一侧，包括驱动组件和缓冲组件，缓冲组件设置在底座1顶部，位于金属棒料下方，驱动组件与缓冲组件相对设置，其驱动端沿竖直方向做直线往复运动，对金属棒料均匀施加径向载荷。本实施例采用10mm金属棒料对下料过程进行说明，当对金属棒料下料时，先将金属棒料一端夹紧在卡盘组件另一端，然后将传动结构2、预制微缺口结构4和冲击结构5与电源连接，启动传动结构2，传动结构2带动卡盘组件转动，从而带动金属棒料转动；接着启动预
制微缺口结构4，在金属棒料转动时，预制微缺口结构4沿着金属棒料周向均匀切割一定深度的微缺口，深度范围为0.1-0.5mm，然后关停预制微缺口结构4；然后启动冲击结构5的驱动组件，驱动组件的输出端上下往复运动,对处于转动状态的金属棒料沿周向均匀施加载荷，进行1-5次冲击运动，促使金属棒料沿微缺口处断裂，从而完成金属棒料的下料过程。
55.传动结构2包括第一电机21和减速器22，第一电机21为交流伺服电机，设置在底座1顶部；减速器22输入端通过第一联轴器23与第一电机21的输出端传动连接，底部与底座1连接。卡盘组件包括连接盘31和三爪卡盘34，连接盘31包括转轴3101和圆盘3102，转轴3101沿金属棒料长度方向穿过所述支撑座32并与支撑座32转动连接，其一端通过第二联轴器33与减速器22的输出端传动连接，另一端与圆盘3102一侧固定连接，转轴3101侧壁与支撑座32之间设置有轴承，圆盘3102一侧与支撑座32侧壁抵接；三爪卡盘34一侧与圆盘3102另一侧连接，具体为通过螺栓连接，圆盘3102及三爪卡盘34上均均匀开设有多个相互匹配的螺纹孔，为了保证圆盘3102一侧保持平齐并与支撑座32侧面抵接，圆盘3102上的螺纹孔为沉头螺纹孔，连接时，先将多个螺栓从圆盘3102一侧旋入圆盘3102及三爪卡盘34的螺纹孔内将二者连接起来，再将转轴3101穿过支撑座32上的通孔与通过第二联轴器33与减速器22连接；三爪卡盘34另一侧与连接金属棒料一端连接，三爪卡盘34将金属棒料的一端紧紧卡住，保证金属棒料在转动时的稳定性。当第一电机21转动时，第一电机21带动减速器22转动，减速器22带动转轴3101及圆盘3102转动，圆盘3102带动金属棒料转动，为后续的预制微缺口及冲击下料做好准备。
56.预制微缺口结构4包括两个支座41、第一龙门架42、两个第二电机43、两个齿轮44、两个齿条45和刀具。两个支座41沿底座1宽度方向相对设置；第一龙门架42下方两端分别与两个支座41顶部滑动连接，具体为：每个支座41顶部沿金属棒料长度方向均开设有两个滑槽，第一龙门架42下方两端底部设置有与滑槽匹配的滑块，四个滑块分别在四个滑槽内滑动，通过滑动第一龙门架42使其下方的滑块在滑槽内的移动，可以调整第一龙门架42的位置，从而调整金属棒料上预制微缺口的位置，确定好位置后，将第一龙门架42和支座41通过螺栓连接起来进行固定。两个第二电机43设置在第一龙门架42顶部；两个齿轮44分别与两个第二电机43的输出轴传动连接；两个齿条45沿竖直方向设置于齿条座相对的两侧面，分别与两个齿轮44啮合，齿条座位于两个齿轮44之间，下端穿过第一龙门架42顶部；刀具与齿条座下端固定连接，刀具下端为长条状，刀具位于金属棒料正上方。当对金属棒料预制微缺口时，启动两个第二电机43反向转动，两个第二电机43带动两个齿轮44反向转动，两个齿轮44带动两个齿条45向下运动，从而带动刀具向下运动，当刀具的进刀量达到设定值时，关停第二电机43，随着金属棒料的转动，刀具在金属棒料周向均匀的切割出深度相同的微缺口，微缺口的尺寸为0.1-0.5mm，通过微缺口可以人为制造应力集中，促使金属棒料从微缺口处断裂。当微缺口切割成功后，启动两个第二电机43转动，两个第二电机43带动两个齿轮44转动，两个第二电机43和两个齿轮44转动方向与进刀时的方向相反，两个齿轮44带动两个齿条45向上运动进行退刀，然后关停第二电机43。
57.冲击结构5的驱动组件包括第二龙门架51、气缸52和气冲锤53。第二龙门架51下端与底座1顶部连接；气缸52设置在第二龙门架51顶部；气冲锤53与气缸52下方连接。另外还包括定位套筒54，套设在金属棒料上，位于气冲锤53正下方。定位套筒54不仅能够对金属棒料的冲击位置进行定位，而且能够对金属棒料进行保护，防止冲击变形。冲击结构5的缓冲
组件包括安装板55、两个y型定位体56和弹簧57，安装板55底部与底部顶部固定连接，顶部开设两个圆形凹槽；每个y型定位体56均包括立柱和定位座，两个立柱下端分别插入两个凹槽内，且立柱底部与凹槽底部具有间隙，保证立柱下端在凹槽内能够进行上下往复运动，立柱上端与定位座底部固定连接，定位座上端开口与定位套筒54侧壁抵接。弹簧57两端分别与安装板55顶部及定位座底部连接，套设在立柱外侧下端与底座1顶部连接。准备冲击时，先将气缸52与车床气泵连接，气泵控制进入气缸52的气体压力，并通过调整压力大小带动气冲锤53对金属棒料冲击，定位套筒54及金属棒料会向下运动，由于安装板55底部开设有圆形凹槽，立柱及定位座也会随之向下运动，使金属棒料及定位套筒54具有一定的缓冲，减少金属棒料及定位套筒54的损伤，与此同时，处于压缩状态的弹簧57的恢复力迅速使金属棒料及定位套筒54向上运动并与气冲锤53产生下一次冲击，然后重复上述动作，最终促使金属棒料从微缺口处断裂。在本实施例中，通过气泵控制气缸内气体的流量与压力p，可直接控制径向冲击作用力大小，最终达到控制幅值效果，可通过气泵的plc控制器控制冲击频率，对裂纹在发展阶段进行不同的冲击效果，达到动态的、精准的、可控的下料过程；另外，通过控制气冲锤冲击强度使试件受到1-5次冲击(1-5秒)即可达到下料要求，下料过程非常高效。
58.工作原理：金属棒料进行下料过程包括三个步骤，具体如下，首先，对金属棒料进行固定并使固定后的棒料保持转动状态，具体为将金属棒料的一端紧紧卡在三爪卡盘34另一侧，对金属棒料进行固定，然后启动第一电机21，第一电机21转动带动减速器22转动，减速器22带动转轴3101及圆盘3102转动，圆盘3102带动金属棒料转动；其次，对金属棒料制作微缺口，具体为启动两个第二电机43，两个第二电机43带动两个齿轮44转动，两个齿轮44带动两个齿条45向下运动，两个齿条45带动刀具向下运动，当刀具的进刀量达到设定值(0.1-0.5mm)时，关停第二电机43，随着金属棒料的转动，刀具在金属棒料周向均匀的切割出深度相同的微缺口；最后，对金属棒料进行冲击，使金属棒料在微缺口处断裂，其过程为：通过气泵控制进入气缸52的气体压力，从而控制气冲锤53的冲击力，使气冲锤53在竖直方向直线往复运动，对金属棒料周向均匀冲击以施加载荷，当向下冲击时，定位套筒54及金属棒料会向下运动，使金属棒料及定位套筒54具有一定的缓冲，同时，处于压缩状态的弹簧57的恢复力迅速使金属棒料及定位套筒54向上运动并与气冲锤53产生下一次冲击，冲击运动次数约为1-5次即可使金属棒料从微缺口处断裂，实现金属棒料下料，然后关停第一电机21。
59.由以上描述可知，通过传动结构2可以使金属棒料在下料过程中始终保持转动的状态；通过预制微缺口结构4可以对金属棒料在周向均匀制作出微缺口，通过冲击结构5能够促使金属棒料从微缺口处断裂，实现下料；通过将加工预制微缺口和冲击低应力下料二者统一起来，只需要预制出0.1-0.5mm的环形缺口，预制微缺口结构4提供的径向力则完全可以达到车削缺口要求，下料断面效果与控制裂纹扩展方向效果更好(如图7所示)，二者工艺结合效率更高；本发明的缺口深度为0.1-0.5mm，材料损耗仅仅占有整体的1-2％，在实际成产过程中，材料利用率可达到98-99％，有很大的经济与现实意义，能够避免切削产生的材料浪费和断面不平整的问题，达到提高材料利用率，提高材料断面质量的效果；通过调整气缸内压力可控制冲击频率，对裂纹在发展阶段进行不同的力度和速度的冲击，达到动态的、精准的、可控的下料过程；通过控制气冲锤冲击强度能够使试件受到1-5次冲击(1-5秒)即可达到下料要求，下料过程非常高效。
60.以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。