一种大直径耐磨钢球全自动化生产系统的制作方法

本实用新型的实施例属于锻造自动化生产线领域，更具体地，涉及一种大直径耐磨钢球全自动化生产系统。

背景技术：

钢球根据生产加工工艺分为研磨钢球，锻造钢球，铸造钢球；根据加工材料分为轴承钢球，不锈钢球，碳钢球，合金球等。其中合金钢球是以碳、铬、锰、钼等为主要添加金属元素，并通过锻打、旋压、轧制和铸造等方式生成的一种球状形铁合金耐磨体，它是当今粉碎工业矿山用球，水泥用球等最重要组成部分。

耐磨钢球又称作研磨机用耐磨介质，是一种消耗品，主要用途是研磨物料，使物料研磨的更细，以达到使用标准，主要在矿山，电厂，水泥厂，钢铁厂，硅砂厂，煤化工等领域用，全世界每年钢球的消耗量在3000-5000万吨，其中中国钢球消耗量在300-500万吨，是钢球消耗大国。

传统生产工艺采用空气锤锻造成形加空气锤整圆的方案。钢球重量达10-30kg，钢球的直径达到120-160mm，劳动强度非常高，需10人完成该部分工作，工作效率低下，而且由于空气锤锻造成形加空气锤整圆工艺，制备的耐磨钢球一致性较差，制造精度不高。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种大直径耐磨钢球全自动化生产系统，采用螺旋压力机锻造成形加滚轧机整圆的全自动化生产方案，全程采用plc控制，在需要进行耐磨钢球生产时，通过预处理单元对棒材进行预处理，之后通过中转运输单元将棒材运输到成形单元进行成形加工，完成该大直径耐磨钢球的全自动化生产，仅需一人完成该部分工作，该全自动耐磨钢球锻造生产系统结构精简，大大提高了耐磨钢球的生产效率，而且占地面积小，且生产的耐磨钢球一致性高，产品质量高。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种大直径耐磨钢球全自动化生产系统，包括预处理单元、设于该预处理单元下一道工序的中转运输单元，以及设于所述中转运输单元下一工序的锻压成型单元；其中，

所述预处理单元包括天然气加热炉和辊道，所述天然气加热炉设有进料口和出料口，所述辊道与该出料口连接，长棒料由进料口送入所述天然气加热炉加热至所需温度，并通过所述辊道输送至所述中转运输单元；

所述中转单元包括棒材裁剪模块，所述棒材裁剪模块包括棒料剪，其与所述辊道对接，以将加热后的长棒料剪切为短棒料；

所述锻压成型单元包括电动螺旋压力机、模具及整圆机，其中，所述电动螺旋压力机设于所述棒料剪的下一道工序，所述模具设于该电动螺旋压力机内，所述短棒料置于模具内，通过电动螺旋压力机实现锻压成型，并通过整圆机整形，完成耐磨钢球的批量生产。

进一步地，所述中转单元包括棒材搬运模块，该棒材搬运模块包括输送带和六轴机器人；

所述六轴机器人设于所述棒料剪下一道工序；

所述输送带设于所述棒料剪和六轴机器人之间。

进一步地，所述棒材搬运模块包括排序装置，该排序装置设于所述输送带和六轴机器人之间。

进一步地，所述排序装置包括料杯翻转机构和滑道，所述滑道一端与所述输送带出料口，另一端与所述料杯翻转机构连接。

进一步地，所述棒材裁剪模块包括推料装置，该推料装置与所述棒料剪同轴设置。

进一步地，所述棒料剪包括摩擦离合器、制动器及压料装置，其中，所述摩擦离合器和制动器采用压缩空气传动，所述压料装置为楔铁式压料机构。

进一步地，所述预处理单元包括去氧化皮机，该去氧化皮机设于所述辊道之后，并与所述推料装置平行设置。

进一步地，所述去氧化皮机包括机械金属钢刷和与该机械金属钢刷连接的驱动电机，且所述机械金属钢刷的高度可调。

进一步地，所述锻压成型单元包括滚道，该辊道设于所述电动螺旋压力机和整圆机之间。

进一步地，所述天然气加热炉为斜底步进式综合加热炉，由进料口向出料口方向依次设有预热区、加热区和均热区，其中，所述预热区为斜底式加热炉结构，所述加热区和均热区均为步进式加热炉结构。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本实用新型的系统，采用螺旋压力机锻造成形加滚轧机整圆的全自动化生产方案，全程采用plc控制，在需要进行耐磨钢球生产时，通过预处理单元对棒材进行预处理，之后通过中转运输单元将棒材运输到成形单元进行成形加工，完成该大直径耐磨钢球的全自动化生产，仅需一人完成该部分工作，该全自动耐磨钢球锻造生产系统结构精简，大大提高了耐磨钢球的生产效率，而且占地面积小，且生产的耐磨钢球一致性高，产品质量高。

2.本实用新型的系统，滚轮采用循环水冷却，避免热棒料长时间发热造成表面磨蚀，并且在该辊道末端设置有由气缸控制的翻料机构，用于将长棒料翻至热剪机侧，完成对长棒料的运输。

3.本实用新型的系统，在长棒料由进料口进入后，经过预热区进行预热，之后通过加热区和均热区将长棒料加热至满足工艺要求的1180℃，到达出料口之后输送至辊道，完成对长棒料的批量加热，提高该长棒料的可塑性，保证耐磨钢球的高质量。

4.本实用新型的系统，去氧化皮机采用机械金属钢刷，由大功率电机驱动高速旋转，保证其能够将氧化层高效去除，保障该大直径耐磨钢球全自动化生产系统生产的耐磨钢球质量优良。长时间使用后，可通过螺钉调整钢刷高度继续使用，提高该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的经济效益。

5.本实用新型的系统，棒料剪采用plc控制，摩擦离合器和制动器采用压缩空气传动，压缩空气阀由电气控制，通过plc全程控制，保证其控制精度。压料装置为楔铁式压料机构，防倒热性能好，压料力大，压料可靠，保证剪切精度。上、下刀片之间的间隙可通过刀垫进行调整，以达到不同直径圆钢的剪切精度，扩大该大直径耐磨钢球全自动化生产系统适用范围。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种大直径耐磨钢球全自动化生产系统整体结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-天然气加热炉、2-辊道、3-去氧化皮机、4-推料装置、5-棒料剪、6-输送带、7-排序装置、8-六轴机器人、9-电动螺旋压力机、10-模具、11-滚道、12-整圆机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本实用新型实施例一种大直径耐磨钢球全自动化生产系统整体结构示意图。如图1所示，该大直径耐磨钢球全自动化生产系统包括预处理单元、中转运输单元和锻压成型单元。该大直径耐磨钢球全自动化生产系统全程采用plc控制，在需要进行耐磨钢球生产时，通过预处理单元对棒材进行预处理，之后通过中转运输单元将棒材运输到成形单元进行成形加工，完成该大直径耐磨钢球的全自动化生产。该大直径耐磨钢球全自动化生产系统其结构精简、生产节拍快、占地面积小且生产的耐磨钢球一致性高，同时能够有效降低人力成本。

预处理单元包括天然气加热炉1、辊道2和去氧化皮机3。其中天然气加热炉1水平布置该大直径耐磨钢球全自动化生产系统最右端，长棒料自前端进入该加热炉1内部，从后端左侧开口处通过辊道2运输出去，优选地，该天然气加热炉1为一种斜底步进式综合加热炉，自前向后设置有预热区、加热区、均热区。预热区是采用斜底式加热炉结构，加热区和均热区是采用步进式加热炉结构，斜底式加热炉的后端与步进式加热炉的前端对接成一体，斜底式加热炉的前端开设有进料口，在均热区后端左侧位置开有出料口。在长棒料由进料口进入后，经过预热区进行预热，之后通过加热区和均热区将长棒料加热至满足工艺要求的1180℃，到达出料口之后输送至辊道2，完成对长棒料的批量加热，提高该长棒料的可塑性，保证耐磨钢球的高质量。辊道2布置在天然气加热炉1后端左侧位置，用于将批量加热完成之后的长棒料输送至去氧化皮机3，该辊道2采用电动机通过链条驱动双滚轮运动，同时，滚轮采用循环水冷却，避免热棒料长时间发热造成表面磨蚀，并且在该辊道2末端设置有由气缸控制的翻料机构，用于将长棒料翻至热剪机侧，完成对长棒料的运输。去氧化皮机3布置在辊道2后段位置，用于处理长棒料因长时间加热氧化而在其表面形成的厚氧化膜，优选地，该去氧化皮机3采用机械金属钢刷，由大功率电机驱动高速旋转，保证其能够将氧化层高效去除，保障该大直径耐磨钢球全自动化生产系统生产的耐磨钢球质量优良。同时，长时间使用后，可通过螺钉调整钢刷高度继续使用，提高该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的经济效益。

此外，中转运输单元包括棒材裁剪模块和棒材搬运模块。其中，棒材裁剪模块包括推料装置4和棒料剪5。推料装置4设置在去氧化皮机3的后侧，与棒料剪5在同一轴线上，用于将由去氧化皮机3处理完成的长棒料运输至棒料剪5进行剪切，在棒剪机5进行剪切时，通过设置在该推料装置4上的定制长气缸将长棒料推送至棒剪机5入口，棒剪机5剪切一次后，推料装置长气缸动作一次，直到整根长棒料剪切完毕。同时，该推料装置4可通过蓄能器提高气缸的动作速度，实现快速的推料，提高工作效率，进一步地，保证该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的经济性。棒料剪5设置在推料装置4左侧位置，与推料装置4在同一轴线上，以便于推料装置4将长棒料推入棒料剪5内部进行剪料。该棒料剪5采用plc控制，摩擦离合器和制动器采用压缩空气传动，压缩空气阀由电气控制，通过plc全程控制，保证其控制精度。压料装置为楔铁式压料机构，防倒热性能好，压料力大，压料可靠，保证剪切精度。上、下刀片之间的间隙可通过刀垫进行调整，以达到不同直径圆钢的剪切精度，扩大该大直径耐磨钢球全自动化生产系统适用范围。

棒材搬运模块包括输送带6、排序装置7和六轴机器人8。其中，输送带6设置在棒料剪5左端，该输送带6右端连接棒料剪5出料口，用于将由棒料剪5处理完成的短棒料输送到排序装置7进行排序。该输送带6采用链条式机构，通过变频器实现变速控制，以满足不同工作需求，提高该大直径耐磨钢球全自动化生产系统适用性。排序装置7包括料杯翻转机构和滑道，滑道的右端与输送带6左端出料口连接，以完成对短棒料的运输，其左端连接料杯翻转机构。在进行排序作业时，第一个短棒料滑至料杯，料杯逆时针翻转90度将短棒料竖起，等待六轴机器人8取料，待六轴机器人8将短棒料取走之后，料杯将顺时针旋转90度之后等待后续短棒料进入。优选地，该排序装置7滑道采用耐磨耐高温材料，料杯轴承驱动采用循环水冷却，提高整体寿命，增加该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的可靠性。六轴机器人8设置在排序装置7左侧，位于排序装置7和电动螺旋压力机9之间位置，便于将短棒料由排序装置7运输至模具10内部。该六轴机器人8主要用于短棒料搬运、钢球毛坯推出以及模具润滑及冷却，优选地，该六轴机器人8具备在大噪音、高温、重粉尘等恶劣环境下能够连续作业，进一步提高该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的实用性。

锻压成型单元包括电动螺旋压力机9、模具10、滚道11和整圆机12。电动螺旋压力机9设置在六轴机器人8后方，该电动螺旋压力机9为将短棒料成形为钢球毛坯的驱动设备，电动螺旋压力机9按照设定压力机值，滑块下行打击完成钢球毛坯成形。滑块上行过程中，下顶料装置顶出钢球毛坯。该用进口abbacs800系列变频器控制交流异步电机的驱动方案，同时采用双电机驱动的齿轮传动方式，保证该电动螺旋压力机9具有较高的效率，同时减少磨损。并且采用长滑块、长导轨导向形式，进一步的提高精度和抗过载能力。运用plc的硬件和软件组合控制，实现打击能量精确控制和滑块准确回程等，保证设备正确、稳定和可靠运行。模具10设置在电动螺旋压力机9下底座内部，用于在电动螺旋压力机9对短棒料进行冲压时保证短棒料外侧轮廓形状，且该模具的模芯部分采用h13材料，经过热处理，可长时间用于热棒料成形。在完成短棒料成形之后，通过设置在电动螺旋压力机9下部的下顶料装置顶出钢球毛坯将钢球毛坯顶出，之后由六轴机器人8将钢球毛坯推送至滚道11上，在完成推送之后，通过设置在六轴机器人8上的冷却装置对模具10进行喷雾冷却，保证该模具10可重复使用，提高该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的实用性。滚道11设置在电动螺旋压力机9和整圆机12之间位置，用于将钢球毛坯由模具10输送到整圆机12内部。该滚道11采用钢板焊接而成，同时，设置有钢球毛坯输送检测单元，确定了电动螺旋压力机9打击完成的钢球毛坯个数和整圆机12的出球数量相同，提高该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的安全性。整圆机12设置在滚道11后端位置，用于将由滚道11输送来的钢球毛坯进行整圆处理，该整圆机12整体为框架式结构，采用仿球型双滚子模具，通过大功率电机旋转运动，将钢球毛坯碾压成完整的圆形。利用变频器控制整圆的速度，同时通过喷水降低模具表面温度，避免对设备造成损害，进一步提高该大直径耐磨钢球全自动化生产系统的安全性。

本实用新型实施例一种大直径耐磨钢球全自动化生产系统，工作原理及其实施步骤如下：

步骤1：批量的长棒料经过排料装置，定时进入天然气加热炉1，加热到锻造工艺要求温度1180℃后，到达出料口。之后，加热后的长棒料通过辊道2带出天然气加热炉。在长棒料在辊道2输送过程，经过去氧化皮机3，除去其表面因为长时间加热氧化造成的厚氧化皮。

步骤2：长棒料通过推料装置4快速推入棒剪机5入口，棒剪机5剪切一次后，推料装置4长气缸动作一次，直到整根长棒料剪切完毕。剪切后的每一段短棒料，经输送带运输6滑至排序装置7，排序装置7的第一个短棒料滑至料杯，料杯翻转90度将短棒料竖起，等待六轴机器人8取料。后续的短棒料有序排队在滑道中。六轴机器人8将短棒料送入模具10中。

步骤3：电动螺旋压力机9按照设定压力机值，滑块下行打击完成钢球毛坯成形。滑块上行过程中，下顶料装置顶出钢球毛坯。六轴机器人8将钢球毛坯推出至滚道11，并完成对模具10的喷雾冷却。钢球通过滚道滚入整圆机12整形成完整的耐磨钢球。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。