[发明专利]金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置及其方法

权利要求书

1.一种金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于包括有上圆盘刀（1）、下圆盘刀（2）、上传动轴（3）、下传动轴（4）、机架（5）、三向力测量平台（6），其中上传动轴（3）固定在滑块（7）上，滑块（7）通过滑块移动机构（8）固定在机架（5）上，并且滑块（7）能沿机架右侧板（20）上下移动，能随同机架右侧板（20）沿上传动轴（3）左右移动，上传动轴（3）上至少装配一组上圆盘刀（1）、上橡胶环垫（14）、上间隔环（16），且通过上液压锁紧螺母（15）固定在上传动轴（3）上，上间隔环（16）安装在上圆盘刀（1）和上橡胶环垫（14）的两侧调节其轴向位置；下传动轴（4）上至少装配一组下圆盘刀（2）、下橡胶环垫（17）、下间隔环（19），且通过下液压锁紧螺母（18）固定在下传动轴（4）上，下间隔环（19）安装在下圆盘刀（2）和下橡胶环垫（17）的两侧调节其轴向位置；上传动轴（3）和下传动轴（4）分别与上伺服电机（10）和下伺服电机（11）的输出轴连接，上伺服电机（10） 固定在在机架（5）上，下传动轴（4）及下伺服电机（11）安装在三向力测量平台（6）上，上伺服电机（10）和下伺服电机（11）与伺服电机控制系统（12）连接，伺服电机控制系统（12）控制两个伺服电机带动上传动轴（3）和下传动轴（4）同步反向旋转 ,实现与生产实际相同工况的圆盘剪分切加工；三向力测量平台（6）测取安装在其上的下圆盘刀（2）及下传动轴（4）在分切过程受到的三向作用力，三向力测量平台（6）与力信号处理系统（22）连接。

2.根据权利要求1所述的金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于上述上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）的轴向间隙和径向间隙能调整，上圆盘刀（1）与下橡胶环垫（17）对应安装，下圆盘刀（2）与上橡胶环垫（14）对应安装，上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）的轴向间隙通过改变固定在上传动轴（3）上的上间隔环（16）以及固定在下传动轴上的下间隔环（19）的轴向尺寸设定，上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）的径向间隙由滑块（7）的上下移动调节上圆盘刀（1）与下圆盘刀（2）刃口的距离来设定。

3.根据权利要求1所述的金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于上述下传动轴（4）通过左轴承座（9）和右轴承座（21）固定在三向力测量平台（6）上，并且右轴承座（21）能沿下传动轴（4）左右移动。

4.根据权利要求1所述的金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于上述上传动轴（3）与下传动轴（4）之间径向距离的上下调节量通过安装在机架右侧板（20）上的千分表（25）测量。

5.根据权利要求1所述的金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于上述上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）的轴向间隙正值为金属板材（13）板厚的0～30%，轴向间隙负值为金属板材（13）厚度的0～10%；上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）的径向间隙正值为金属板材（13）厚度的0～80%，径向间隙负值（径向重叠）为金属板材（13）厚度的0～100%。

6.根据权利要求1至5任一项所述的金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于上述圆盘剪分切加工的组刀方式包括有对称式组刀与非对称式组刀，对称式组刀时，上传动轴（3）上的零件从左到右排列顺序是上圆盘刀（1）、上橡胶环垫（14）、上间隔环（16）、上橡胶环垫（14）、上圆盘刀（1），下传动轴（4）上的零件从左到右排列顺序则是下橡胶环垫（17）、下圆盘刀（2）、下间隔环（19）、下圆盘刀（2）、下橡胶环垫（17），对称式组刀的圆盘刀数量为偶数对。

7.根据权利要求1所述的金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于上述上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）能由上分断辊（23）和下分断辊（24）分别取代，仅安装一对分断辊。

8.根据权利要求7所述的金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置，其特征在于上述分断辊（23）和下分断辊（24）通过定距环和液压锁紧螺母轴向对齐安装在上传动轴（3）和下传动轴（4）上，径向间隙由滑块（7）的上下移动调节上分断辊（23）与下分断辊（24）棍隙的距离来设定，大小为金属板材（13）厚度的100～200%。

9.一种金属板材圆盘剪分切加工三向力测量装置的加工方法，其特征在于包括如下方法：

1）金属板材仅进行圆盘剪分切加工时，圆盘刀采用轴向正间隙值、径向负间隙（径向重叠）组刀，金属板材（13）在上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）切削刃的作用下沿板材厚度方向相对滑移实现塑性变形，由于圆盘剪的轴向正间隙剪切区域板材在局部拉应力的作用下产生裂纹，随后裂纹扩展贯穿导致材料分离形成金属条带；

2）金属板材先后进行圆盘剪分切加工和分断辊滚压加工时，圆盘刀采用轴向负间隙值、径向正间隙组刀，金属板材（13）经过上圆盘刀（1）和下圆盘刀（2）时，由于圆盘剪的轴向负间隙剪切区域板材在压应力的作用下其一定厚度材料沿厚度方向被剪开，但不产生裂纹,形成沿厚度方向相互错开但仍粘联在一起并不分离的金属条带；拆卸圆盘刀，安装分断辊，对未分离条带进行分断辊滚压加工，调节上分断辊（23）与下分断辊（24）的径向间隙，使沿厚度方向滑移错开后的相邻金属条带经过分断辊间隙时在切口处沿剪切方向反向错位产生二次剪切，使其余未剪开材料再次产生滑移实现塑性变形，在拉应力的作用下产生裂纹，实现条带滚压分离。