CN101357404A - 内仿形径向浮动刀座与刀具的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大直焊缝管生产线钢管平端面倒棱机设备中使用的内仿形径向浮动刀座，包括刀盘，刀盘端面、径向对称安装有可径向移动的四个滑座体，各滑座体通过连接螺杆安装有浮动刀座，刀具与钢管侧壁相垂直安装于浮动刀座的外端，即远离轴心的那一端，刀具后部设有螺纹，螺纹连接刀具调整机构，滑座体端面、中部设有弹簧槽，数个碟型弹簧套装在连接螺杆上安装在弹簧槽里，连接螺杆外端安装有弹簧调节螺母，连接螺杆上、弹簧调节螺母内端装有浮动行程调节螺母，浮动刀座的内端安装仿形辊轮。仿形辊轮紧贴钢管内壁滚动；刀具与钢管管壁的位置相对固定，保证了刀盘上的四把刀同时吃刀，车削均匀，不易打刀，生产效率极高。本发明还涉及刀具的调整方法。

Description

内仿形径向浮动刀座与刀具的调整方法

技术领域

本发明属于金属切削领域，特别是大直焊缝管生产线钢管平端面倒棱机设备中使用的内仿形径向浮动刀座。本发明还涉及刀具的调整方法。

技术背景

石油输送管线所使用的钢管，无论是直缝钢管还是螺旋焊缝钢管，对钢管端部全部要求倒出一定形状的焊接坡口。钢管平端面倒棱机是钢管成型后加工钢管端面焊接坡口的专用设备。现有的钢管平端面倒棱机，其刀盘结构都是一个刀盘安装两个刀座，一个刀座上的刀具用于平头，另一个刀具用于倒棱，致使加工不平稳，不能或很难保证加工质量，容易打刀，且生产效率低下；因刀具垂直于刀盘端面放置，刀具调整困难，加上应用外壁仿形，致使加工管径范围受限，如果管径过大，导致成本增加太多，且减小了加工的稳定性。2006年宝钢年产50万吨直缝钢管生产线立项招标，如前面所述，因原有钢管生产线上配置的钢管平端面倒棱机只有一把主切削刀具，每小时加工5到6支钢管，年产量最大不超过30万吨，已无法满足整条生产线的生产能力。针对宝钢年产50万吨直缝钢管生产线上配置的钢管平端面倒棱机不能完成年产50万吨钢管的问题，以及现有的钢管平端面倒棱机存在的上述技术问题，我厂开展了研制新式加工刀盘的技术攻关，并取得成功。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种加工平稳、加工质量高、生产效率高、适用于各种管径钢管管口加工的内仿形径向浮动刀座。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种内仿形径向浮动刀座，包括刀盘，其特征在于：刀盘端面、径向对称安装有可径向移动的四个滑座体，各滑座体通过连接螺杆安装有浮动刀座，刀具与钢管侧壁相垂直安装于浮动刀座的外端，即远离轴心的那一端，刀具后部设有螺纹，螺纹连接刀具调整机构，滑座体端面、中部设有弹簧槽，数个碟型弹簧套装在连接螺杆上安装在弹簧槽里，连接螺杆外端安装有弹簧调节螺母，连接螺杆上、弹簧调节螺母内端装有浮动行程调节螺母，浮动刀座的内端安装仿形辊轮。

刀盘端面沿径向对称设有四对T型导向槽，T型槽用螺栓的螺母位于T型导向槽，滑座体装在T型槽用螺栓的螺杆上实现与刀盘的连接，每对T型导向槽之间设有丝杠槽，丝杠螺母机构安装于丝杠槽，丝杠螺母机构的连杆与滑座体连接。调节丝杠螺母机构，滑座体沿T型导向槽径向移动。刀盘端面、滑座体侧面固设有标尺，根据被加工钢管规格的不同，标尺上标出滑座体的停止位置，确保定位准确。滑座体上面相对安装了两条设有60°斜度的导向座，两导向座构成燕尾导轨，浮动刀座与燕尾导轨滑动连接。刀具后部螺纹连接的刀具调整机构，用于微动调整刀具移动位置，为刀具精确定位。滑座体上安装的浮动刀座用于浮动刀座上安装的仿形辊轮紧贴钢管内壁滚动；使刀具与钢管管壁的位置相对固定，仿形辊轮侧面与钢管内壁完全贴合、紧密接触，保证加工坡口均匀，碟型弹簧用来调整仿形辊轮对钢管内壁的压力，保证刀具在加工钢管时使仿形辊轮始终紧贴钢管内壁。碟型弹簧的压缩量通过弹簧调整螺母来改变，浮动行程调节螺母用来控制浮动刀座的浮动行程。本发明具有精确的刀具调整机构，碟簧保证了浮动刀座的径向浮动，能够保证钢管在最大圆度误差时的加工质量；内壁仿形，保证大管径钢管加工的稳定性及生产效率。

本发明的刀盘上安装有四个滑座体，每个滑座体安装有浮动刀座，刀具安装于浮动刀座，即刀盘上安装了四把刀具，刀具有倒棱刀、内倒角刀和平头刀三种，分别用来加工钢管管口的外倒角、内倒角和平端口；刀盘上的四把刀同时吃刀，吃刀量均匀，车削均匀，不易打刀，生产效率极高。本发明即内仿形径向浮动刀座也可用于大型端面的铣床、镗床等。

如何确定安装基准，是使用内仿形径向浮动刀座，确保本发明技术效果的主要问题。刀盘前端面是安装滑座体、浮动刀座及装卡刀具的刀杆的基准，其精度直接影响刀具切削面的位置度。刀盘直径约1900mm，按6到7级精度加工，平面度误差许用误差值为0.05～0.08mm；刀盘前端面与刀盘安装定位孔的垂直度许用误差为0.12～0.20mm；滑座体上下面的平行度误差、浮动刀座上下面的平行度误差按0.04～0.05计算；以上累计误差为0.25～0.38mm，也就是说多把刀具的切削面位置可能相差0.25～0.38mm。对于厚壁钢管端口加工，切削宽度较大，如40mm壁厚的钢管，倒37.5度坡口，切削宽度为50mm，如此大的切削宽度其切削深度一般为0.2～0.3mm。这样，造成实际加工过程中还是只有一把主切削刀在进行切削，与原有刀盘是一样的切削效果，由于加工精度和积累误差是不可避免的，刀具相对刀盘回转中心线的位置误差总是存在的，故很难达到所设计的多刀同时均匀加工、每把刀的车削面完全一致的效果。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种刀具的调整方法，以解决对钢管端面进行多刀同时切削、均分刀具切削深度，达到每把刀具具有相同的切削量的技术效果。

本发明所说的刀具的调整方法包括下述步骤：

a、制作用来调整刀具装卡径向位置的对刀块；制作用来保证四个仿形辊轮的前端面位于相同的一个平面的调整环；

依据要加工的钢管端口加工坡口的倒角角度、几何尺寸，预先制作好对刀块系列产品；对刀块是直角尺形，对于加工外倒角、内倒角的倒棱刀、内倒角刀而言，直角尺形对刀块设有截面形状与钢管端口要加工坡口的倒角角度、几何尺寸完全一致的斜面；对于加工平端口的平头刀而言，直角尺形对刀块设有与管口端面贴合的平面；使用对刀块调整刀具径向位置快速准确；调整环是环套在仿形辊轮轴上、位于浮动刀座端面的套环，装在仿形辊轮与浮动刀座中间，依据四个仿形辊轮的前端面在刀盘回转时的跳动量确定使用，以保证四个仿形辊轮的前端面位于相同的一个平面；

b、调整滑座体安装位置；

松开固定滑座体的T型槽用螺栓，使用扳手转动丝杠螺母机构来移动丝杠，参照滑座体侧面设有的标尺决定滑座体的停止位置，而后，旋紧T型槽用螺栓将滑座体固定；完成滑座体定位；

c、使用对刀块与调整环，调整刀具装卡径向位置；

对于安装倒棱刀、内倒角刀的刀具而言，选择对刀块的斜面与钢管端口要加工坡口的倒角角度、几何尺寸完全一致的对刀块；对刀块的一个直角边紧靠仿形辊轮前端面，另一直角边靠仿形辊轮距刀盘中心最远处的母线；对刀块的斜面紧密贴合在倒棱刀的刀刃上，对于安装平头刀的刀具而言，选择常规形状的直角尺对刀块；修磨调整环的厚度，用百分表测量仿形辊轮的前端面位置误差，使同一刀盘的四个仿形辊轮前端面位于一个平面；从而使四个仿形辊轮前端面的跳动量为零或接近零，实现多刀切削共面；用对刀块调整刀具径向位置快速准确；

d、调整浮动行程；使用浮动行程调节螺母确定好浮动刀座相对滑座体的浮动行程；

e、调整刀具切削刃高度；

分别使用四把刀具后部螺纹连接的刀具调整机构，调整刀具移动位置；使安装倒棱刀、内倒角刀的刀具的刀刃与对刀块的斜面完全重合，用刀具调整机构将刀具固定；使安装平头刀的刀具的刀刃与对刀块的端面完全重合，用刀具调整机构将刀具固定。

由于刀具与仿形辊轮都安装在同一浮动刀座上，它们的位置是相对固定的，所以定位了仿形辊轮就等于定位了刀具，本发明所提供的刀具的调整方法，改变了通常直接调整刀具的方法，通过基准转换，调整仿形辊轮的位置实现刀具的调整，将控制刀尖对刀盘回转中心线的跳动误差转化为控制仿形辊轮前端面的轴向定位误差，实现了刀具切削刃相对被加工钢管的前端面位置的高度一致，对固定的钢管端面进行车削加工时，刀盘旋转一周的进给量均匀分配到各刀具上，保证刀盘轴向进给时各刀的切削深度均匀一致，很好的保证了多切削刃的共面问题，解决了刀具轴向定位问题，解决了加工精度和积累误差造成的影响，实现了多刀同时加工提高生产效率的目的，

作为基准面的仿形辊轮前端面，因其端面加工面小，端面误差较小；该端面为四个相对独立的点，安装过程单独进行调整，从理论上四个仿形辊轮的前端面可以调整在同一理想平面。用对刀块对刀，所加工出的钢管管口形状与对刀块一致。对固定的钢管端面进行车削加工时，刀盘旋转一周的进给量均匀分配到各刀具上，保证刀盘轴向进给时各刀的切削深度均匀一致，很好的保证了多切削刀的共面问题，实现了多刀同时加工提高生产效率的目的，每小时能加工40多只钢管。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是图1的C-C剖视图；

图5是图1的左视图；

图6是图5所示浮动刀座的局部放大图；

图7是使用对刀块对倒棱刀的示意图；

图8是使用对刀块对内倒角刀的示意图；

图9是使用对刀块对平头刀的示意图。

图中：1-刀盘，101-T型定装槽，102-丝杠槽，2-浮动刀座，3-丝杠螺母机构，4-倒棱刀，5-内倒角刀，6-平头刀，7-仿形辊轮，8-碟型弹簧，9-弹簧调节螺母，10-钢管，11-标尺，12-刀具调整机构，1201-刀具调节螺母，13-导向座，14-刀具，15-T型槽用螺母，16-螺栓，17-滑座体，18-连接螺钉，19-连接螺杆，20-压盖，21-浮动行程调节螺母，22-辊轮轴，23-调整环，24-对刀块，2404-平面，A-仿形辊轮前端面，H-浮动行程。

具体实施方式

产品实施例如图1所示：一种内仿形径向浮动刀座，包括刀盘1；刀盘1端面、径向对称安装有可径向移动的四个滑座体17；参见图2，刀盘1端面中部径向均匀开设四对T型导向槽101，T型导向槽101内装有T型槽用螺母15，T型槽用螺母15上装有螺栓16，滑座体17装在螺栓16上与刀盘1相连接；参见图2与图3，每对T型导向槽101之间设有丝杠槽102，丝杠螺母机构3安装于丝杠槽102，丝杠螺母机构3的连杆与滑座体17连接；调节丝杠螺母机构3，滑座体17沿T型导向槽101径向移动，以适应加工不同管径的钢管10的需要；刀盘1端面、滑座体17侧面固设有标尺11，根据被加工钢管规格的不同，标尺11上标出滑座体17的停止位置，确保定位快速准确；参见图3与图4，各滑座体17通过连接螺杆19安装有浮动刀座2，刀具14与钢管10侧壁相垂直安装于浮动刀座2的外端，刀具14后部设有螺纹，螺纹连接刀具调整机构12；滑座体17端面、中部设有弹簧槽，数个碟型弹簧8套装在连接螺杆19上安装在弹簧槽里，连接螺杆19外端安装有弹簧调节螺母9，连接螺杆19上、弹簧调节螺母9内端装有浮动行程调节螺母21，浮动刀座2的内端安装辊轮轴22，辊轮轴22的轴头安装仿形辊轮7。

如图1所示：刀盘1端面、滑座体17侧面固设有与滑座体17侧面相平行的标尺11，根据被加工钢管10规格的不同，标尺11上标出滑座体17的停止位置，调节丝杠螺母机构3，滑座体17沿T型导向槽101径向移动至标尺1上所示的停止后，用丝杠螺母机构3将滑座体17锁定，确保定位准确。

如图2所示：滑座体17上面经连接螺钉18相对安装了两条设有60°斜度的导向座13，两导向座13构成燕尾导轨，浮动刀座2的燕尾座与燕尾导轨滑动连接。碟型弹簧8提供的弹力保证浮动刀座2的燕尾座沿燕尾导轨做径向滑动，从而保证刀具14在加工钢管10时，仿形辊轮7对管壁的仿形压力；碟型弹簧8的压缩量通过弹簧调整螺母9来改变。

刀盘1上所安装的四个滑座体17结构相同，滑座体17上所安装的浮动刀座2等结构相同，但浮动刀座2上安装的刀具14不同。每个浮动刀座2只能安装一把刀具14，参见图3与图4：刀具调整机构12的刀具调节螺母1201将刀具14固定在浮动刀座2上，压盖20压在刀具14侧面、经固定螺栓安装在浮动刀座2上，将刀具14压紧。根据被加工钢管端口的实际情况，通常四把刀具14的安装位置是：浮动刀座2相对应方位上安装两把加工钢管管口外倒角的倒棱刀4即主切削刀，另外两个滑座体17分别安装加工内倒角的内倒角刀5和加工平端口的平头刀6；刀具调节螺母1201用来调整刀的吃刀量，使吃刀量均匀。方法实施例

参见图3至图9：刀具的调整方法，包括下述步骤：

a、制作用来调整刀具装卡径向位置的对刀块24；制作用来保证四个仿形辊轮的前端面位于相同的一个平面的调整环23；

依据要加工的钢管端口加工坡口的倒角角度、几何尺寸，预先制作好对刀块系列产品；对刀块是直角尺形，对于加工外倒角、内倒角的倒棱刀4、内倒角刀5而言，直角尺形对刀块24设有截面形状与钢管端口要加工坡口的倒角角度、几何尺寸完全一致的斜面2401；对于加工平端口的平头刀而言，直角尺形对刀块设有与管口端面贴合的平面；使用对刀块24调整刀具径向位置快速准确；调整环23是环套在辊轮轴22上、位于浮动刀座2端面的套环，装在仿形辊轮7与浮动刀座17中间，依据四个仿形辊轮7的前端面在刀盘回转时的跳动量确定使用，以保证四个仿形辊轮7的前端面位于相同的一个平面；

b、调整滑座体安装位置；

松开固定滑座体17的T型槽用螺栓16，使用扳手转动丝杠螺母机构3来移动丝杠，参照滑座体侧面设有的标尺11决定滑座体的停止位置，而后，旋紧T型槽用螺栓将滑座体固定；完成滑座体定位；

c、使用对刀块与调整环，调整刀具装卡径向位置；

对于安装倒棱刀4、内倒角刀5的刀具而言，选择其斜面2401与钢管端口要加工坡口的倒角角度、几何尺寸完全一致的对刀块24；对刀块的一个直角边紧靠仿形辊轮前端面A，另一直角边靠仿形辊轮距刀盘中心最远处的母线；对刀块的斜面紧密贴合在倒棱刀的刀刃上，对于安装平头刀的刀具而言，选择常规形状的直角尺对刀块；修磨调整环23的厚度，用百分表测量仿形辊轮前端面A位置误差，使同一刀盘1的四个仿形辊轮前端面位于一个平面；从而使四个仿形辊轮前端面的跳动量为零或接近零，实现多刀切削共面；用对刀块调整刀具径向位置快速准确；

d、调整浮动行程；使用浮动行程调节螺母21确定好浮动刀座2相对滑座体的浮动行程H；

e、调整刀具切削刃高度；

分别使用四把刀具后部螺纹连接的刀具调整机构12，调整刀具14移动位置；使安装倒棱刀、内倒角刀的刀具的刀刃与对刀块的斜面完全重合，用刀具调整机构将刀具固定；使安装平头刀的刀具的刀刃与对刀块的端面完全重合，用刀具调整机构将刀具固定。

Claims (8)

1、一种内仿形径向浮动刀座，包括刀盘，其特征在于：所述刀盘(1)端面、径向对称安装有可径向移动的四个滑座体(17)，各所述滑座体(17)通过连接螺杆(19)安装有浮动刀座(2)，刀具(14)与钢管(10)侧壁相垂直安装于所述浮动刀座(2)的外端，所述刀具(14)后部设有螺纹，所述螺纹连接刀具调整机构(12)，所述滑座体(17)端面、中部设有弹簧槽，数个碟型弹簧(8)套装在所述连接螺杆(19)上安装在所述弹簧槽里，所述连接螺杆(19)外端安装有弹簧调节螺母(9)，所述连接螺杆(19)上、所述弹簧调节螺母(9)内端装有浮动行程调节螺母(21)，所述浮动刀座(2)的内端安装仿形辊轮(7)。

2、如权利要求1所述的一种内仿形径向浮动刀座，其特征在于：所述刀盘(1)端面中部径向均匀开设四对T型导向槽(101)，所述T型导向槽(101)内装有T型槽用螺母(15)，所述T型槽用螺母(15)上装有螺杆(16)，所述滑座体(17)装在所述螺杆(16)上与所述刀盘(1)相连接；每对所述T型导向槽(101)之间设有丝杠槽(102)，丝杠螺母机构(3)安装于所述丝杠槽(102)，所述丝杠螺母机构(3)的连杆与所述滑座体(17)连接。

3、如权利要求1所述的一种内仿形径向浮动刀座，其特征在于：所述滑座体(17)上面经连接螺钉(18)相对安装了两条设有60°斜度的导向座(13)，两条所述导向座(13)构成燕尾导轨，所述浮动刀座(2)的燕尾座与所述燕尾导轨滑动连接。

4、如权利要求1所述的一种内仿形径向浮动刀座，其特征在于：所述浮动刀座(2)的内端安装辊轮轴(22)，所述辊轮轴(22)的轴头安装所述仿形辊轮(7)。

5、如权利要求1所述的一种内仿形径向浮动刀座，其特征在于：所述刀盘(1)端面、所述滑座体(17)侧面固设有与所述滑座体(17)侧面相平行的标尺(11)。

6、如权利要求1至5任意一项所述的一种内仿形径向浮动刀座，其特征在于：所述刀具调整机构(12)的刀具调节螺母(1201)将所述刀具(14)固定在所述浮动刀座(2)上，压盖(20)压在所述刀具(14)侧面、经固定螺栓安装在所述浮动刀座(2)上。

7、如权利要求6所述的一种内仿形径向浮动刀座，其特征在于：所述浮动刀座(2)相对应方位安装两把倒棱刀(4)，另外两个所述滑座体(17)分别安装内倒角刀(5)和平头刀(6)。

8、一种刀具的调整方法包括下述步骤：

a、制作用来调整刀具装卡径向位置的对刀块；制作用来保证四个仿形辊轮的前端面位于相同的一个平面的调整环；

依据要加工的钢管端口加工坡口的倒角角度、几何尺寸，预先制作好对刀块系列产品；对刀块是直角尺形，对于加工外倒角、内倒角的倒棱刀、内倒角刀而言，直角尺形对刀块设有截面形状与钢管端口要加工坡口的倒角角度、几何尺寸完全一致的斜面；对于加工平端口的平头刀而言，直角尺形对刀块设有与管口端面贴合的平面；调整环是环套在仿形辊轮轴上、位于浮动刀座端面的套环，装在仿形辊轮与浮动刀座中间，依据四个仿形辊轮的前端面在刀盘回转时的跳动量确定使用，以保证四个仿形辊轮的前端面位于相同的一个平面；

b、调整滑座体安装位置；

松开固定滑座体的T型槽用螺栓，使用扳手转动丝杠螺母机构来移动丝杠，参照滑座体侧面设有的标尺决定滑座体的停止位置，而后，旋紧T型槽用螺栓将滑座体固定；完成滑座体定位；

c、使用对刀块与调整环，调整刀具装卡径向位置；

对于安装倒棱刀、内倒角刀的刀具而言，选择对刀块的斜面与钢管端口要加工坡口的倒角角度、几何尺寸完全一致的对刀块；对刀块的一个直角边紧靠仿形辊轮前端面，另一直角边靠仿形辊轮距刀盘中心最远处的母线；对刀块的斜面紧密贴合在倒棱刀的刀刃上，对于安装平头刀的刀具而言，选择常规形状的直角尺对刀块；修磨调整环的厚度，用百分表测量仿形辊轮的前端面位置误差，使同一刀盘的四个仿形辊轮前端面位于一个平面；

d、调整浮动行程；使用浮动行程调节螺母确定好浮动刀座相对滑座体的浮动行程；

e、调整刀具切削刃高度；

分别使用四把刀具后部螺纹连接的刀具调整机构，调整刀具移动位置；使安装倒棱刀、内倒角刀的刀具的刀刃与对刀块的斜面完全重合，用刀具调整机构将刀具固定；使安装平头刀的刀具的刀刃与对刀块的端面完全重合，用刀具调整机构将刀具固定。

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