精密冷辗扩技术是在常温下,通过对金属材料流动方向和变形过程的有效控制,使金属材料按照设想的方向流动,按指定的部位分布。从而使形状简单的矩形截面金属圆环,直径由小变大,壁厚由厚变薄,内外表面由简单的平面变成由各种曲线、圆弧、直线组成的精密特形面或球面。

      因系无切削精密加工,与传统的车加工工艺比较,节能节材效果十分明显,同时可成倍提高工效,提高加工件内在品质,比如采用冷辗工艺制造轴承套圈比传统车加工制造节材15-30%,工效提高3-5倍,产品寿命提高2至3倍以上(因轴承型号大小不同而异)。早在上世纪七十年代,德国、日本、中国、前苏联等许多国家就开始投入大量人力、物力进行研究。 

         全自动冷辗扩机床(以下简称冷辗机),是实现精密冷辗扩工艺必不少的关键设备,是现代控制理论、微机技术、传感器技术、光电技术、液压比例伺服技术、材料科学和热处理技术,最新科技成果,集中体现的光机电液一体化新型机床。 2000年前后,在我国政府大力支持和我国老、中、青三代工程技术人员辛勤努力下,继德国巴德杜本公司、日本共荣精密株式会社之后,中国成为世界上第三个研制成功“全自动冷辗机”的国家。短短几年时间,国内先后制造中小型冷辗机200余台,仅浙江一省就购买了100余台。创造了良好的经济效益和社会效益。国产机在使用过程中可靠性、稳定性、可操作性不太理想。虽作了不少局部改进,但受原设计理论和原设计框架的局限,无法从根本上解决问题,急需更新换代。

          D56K系列中小型全自动冷辗扩数控机床,就是在老国产冷辗机急需更新换代的社会背景之下,由曾经参加和组织过200余台国产冷辗机设计制造,使用维修,长期售后服务和多次局部改造的主要工程技术人员。在总结近200台国产机制造使用实践经验的基础上,借鉴进口机的优缺点,吸取国内外最新科技成果,按照新的设计理论,研制的系列化,标准化,模块化,希望技术水平接近或超过国际先进水平的新一代国产“全自动冷辗扩数控机床”。 

        主要技术内容： 洛阳市黄河塑料机械模具机械有限公司开发的D56K系列中小全自动冷辗扩数控机床,采用无切削精密冷辗扩成型技术,具有显著的节约原材料、提高产品内在质量、降低能耗的特点,该机床采用了标准化和模块化设计,在通用平台上通过采用不同的动力单元和执行机构即可实现中型机D56K120,中小型机D56K100和小型机D56K80三种基本型号,并可派生出多种变型机,使用范围广,最大加工外径Φ150㎜,最小加工内径Φ20㎜,最大宽度50mm;该机床进给系统采用交流伺服电机、滚珠丝杠和滚动导轨,辗压力大、进给平稳、运动精度高;机床数控系统采用单轴闭环伺服控制系统,应用了主动测量技术,控制精度达0.005 mm,通过人机界面实现交互式编程,易于操作,具有完善的安全保护功能和故障诊断功能;各轴系经优化设计,精度好、承载能力大;采用随动托辊提高了加工过程稳定性和产品精度;机床热变形小,稳定性好;机床配套模具采用标准定位形式,互换性好,辗压轮适用范围大,有利于降低使用成本。

        产品经国家机床质量监督检验中心检测,证明采用技术可行,各项指标达到企业Q/HHJX001《D56K系列全自动冷辗扩数控机床》标准要求,经用户生产考核表明,具有结构合理、性能稳定、生产效率高、使用成本低等优点。 D56k系列中小型全自动冷辗扩数控机床包括D56k-80、D56k-100、D56k-120三种基本型号和D56k-80z、D56k-100s两种变型机。适用于各种金属环形零件的少,无切削冷辗扩加工。如汽车轮毂轴承套圈,变速箱隔套,不锈钢轴承套圈、铜套等。也可用于加工其它环形金属零部件,比如汽车零部件球笼,发动机挡圈等。 主要技术特征： (一)、该系列机床采用标准化、模块化、系列化设计。

         在一个通用平台上通过采用不同的动力单元,执行机构,即可像搭积木一样快速组合出多种形式的机床以适应不同的工作要求,各型号机床零部件互换性达70%,因采用标准的模具定位装置模具互换性达85%。 (二)、机床进给系统采用大功率交流伺服系统,通过标准接口,可根据工作需要,随时提供三个级别的辗压力。进给精度高达0.01mm。 (三)、滑台导轨采用予负荷滚动交叉导轨。刚性好,运动精度高,使用寿命比传统方法提高三倍以上。 (四)、采用液压蓄能技术。液压电机功率比类似设备降低75%,温升降低10-15℃,保证了机床24小时以上连续运行的需要,同时减小了机床热变形。 (五)、优异的密封和防护装置,可采用各种油基、水基冷辗扩润滑剂,以适应不同金属材料的辗扩需要。 (六)、机床数控系统为单轴闭环伺服系统。采用主动测量技术,控制精度 与国外同类型机相比,德国、日本制造的冷辗机主进给系统均采用复杂而又庞大的液压伺服系统,本系列机床采用更为先进的大功率交流伺服电机,通过精密滚珠丝杠,直接驱动进给系统。微机每输入一个脉冲,控制精度高达0.01mm。使控制系统更可靠、更准确、更精密,反应更灵敏快速,杜绝了动作滞后,不同步,重复性差,维修繁索困难的现象。

        同时体积减少近1/2,重量减轻2/5,装机容量减少9至10kw。 与国产老机型比较,因采用系列化,标准化,模块化设计,以基本机型K56K-100,作为中小型轴承套圈冷辗扩的通用设计平台,通过更换专用功能模块,增减主电机和伺服电机功率,即可像搭积木一样快速获得多种型号,不同用途的中、小型专用冷辗机。不同机型零部件互换率高达70%,模具互换性达85%。这为国产冷辗机的设计、制造、使用、维修,更新换代,节约原材料,降低制造维护成本带来了极大方便。 与国产老机型比较,精心设计的液压系统,因采用进口变量泵和液压蓄能装置,液压总功率仅为0.75kw,比老机型能耗降低75%以上,温升降低10至15℃以上,即节能又确保机器即使在酷署盛夏天气也能日夜连续运转。无须停机降温,同时燥音成几倍降低,机床工作时几乎听不到响声。 由于采用有限元分析,对框架式机架结构,主要结构件、零部件进行优化设计,机床整体结构更为和谐完美、容模空间增大、使类似型号的新机床加工轴承套圈的范围,由2至3种扩大到6种以上,辗轮模具使用寿命提高30%以上。

       由于采用直线滚子导轨,交叉滚子导轨,高品质材料制造的零部件,取代老国产机机械手、主滑块等关键部位选用的铸铁制造的平面接触滑动零部件,使机床的频繁重复性动作更精确、更可靠,更稳定。机床更耐用,更便于维修或免维修。 在优化设计电控系统时,采用国内外最新科技成果,选用世界名牌,日本欧姆龙、日本安川、德国西门子、法国施耐德等最新推出的PLC,大功率交流伺服电机、光栅尺等光机电产品,使机床的全自动数控系统更为完美,工作节拍加快,生产效率比老国产机提高20%。机床原点采用外置式高精度开关,消防光栅尺信号丢失引起的测量误差,从而确保系统测量的高重复性精度。

        我国是世界上第三轴承制造大国,2007年轴承总产量将高达80亿套,价值750亿元,其中60%以上的轴承套圈适合采用冷辗机加工制造。目前国内拥有的冷辗设备年产冷辗轴承套圈仅有一亿件左右。特别是近年来轴承钢价格猛涨,许多厂家希望通过采用冷辗工艺节约原材料,来消化钢材涨价增加的制造成本,冷辗机的销售前景非常广阔。同时因采用冷辗工艺,提高了轴承套圈的使用寿命,汽摩、家电、电机、精密机床等行业使用的专用轴承已越来越多的采用冷辗套圈制造,比如摩托车发动机主轴专用轴承63/28,不是冷辗套圈制造的,名牌主机厂明令禁用。所以大量研制优质冷辗机、推广冷辗套圈也是中国走向轴承制造强国的战略措施。 本项目的研制拥有一项发明专利,二项实用新型专利的使用权。本项目的创新设计,经河南省科技情报研究所检测查新,未发现有涵盖本项目的内容。 本项目研制和批量生产的中小型机床,经用户近一年的使用,反映良好。