CN102139384B - 强化翘片换热管加工定位装置及其加工定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了强化翘片换热管加工定位装置，包括箱体、旋转机构、夹持机构、定距机构、底座板和床身，箱体的下方固定在底座板上，夹持机构置于箱体的前端，旋转机构置于箱体内，并延伸出箱体外与夹持机构连接；定距机构、床身均设置于底座板的下方，且定距机构分别与定距机构、床身连接。本发明还提供了上述装置的加工定位方法。本发明通过三爪卡盘定位、夹持被加工工件，前后位置可以调节，可适应不同管径强化翘片换热管加工的优点，且本发明采用旋转机构、定距机构来控制工件旋转角度及直线移动距离，具有加工精度高等优点。

Description

强化翘片换热管加工定位装置及其加工定位方法

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，特别涉及一种强化翘片换热管加工定位装置及其加工定位方法。

背景技术

强化翘片换热管近年来在换热器领域有了很多的应用，由于能增加换热管的散热面积，且翘片是换热管管壁本体经犁削加工成形，因是管壁本体产生翘片，热传导没有阻隔，传热效果好。但现有技术中，翘片加工是一片一片成形，生产效率低不能满足大批量生产的需要，价格昂贵，且目前只应用于高端的换热器。现在设计高效的加工刀盘和与之配套的强化翘片换热管夹持、旋转、定距装置来满足大批量生产的需要，设计制造高效的加工机床来保证大批量生产的需求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，可实现连续加工的强化翘片换热管加工定位装置。

本发明的另一目的在于提供上述强化翘片换热管加工定位装置的加工定位方法。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：

强化翘片换热管加工定位装置，包括箱体、旋转机构、夹持机构、定距机构、底座板和床身，箱体的下方固定在底座板上，夹持机构置于箱体的前端，旋转机构置于箱体内，并延伸出箱体外与夹持机构连接；定距机构、床身均设置于底座板的下方，且定距机构分别与定距机构、床身连接。

所述箱体内设有一将箱体隔成两个腔体的中间隔板，箱体的前端侧壁、中间隔板上均分别设有同轴的轴承座孔，且箱体的后端侧壁上也设有与轴承座孔同轴的孔；所述旋转机构依次穿过箱体的后端侧壁上的孔、中间隔板上的轴承座孔、前端侧壁的轴承座孔，并与所述箱体的后端侧壁上的孔、中间隔板上的轴承座孔、前端侧壁的轴承座孔配合连接。

所述旋转机构包括主轴轴承、主轴、联轴器和旋转步进电机，主轴轴承置于箱体的轴承座孔内；旋转步进电机通过螺栓结构固定于箱体的后端外侧壁上，且其电机轴穿过箱体的后端侧壁上的孔伸入箱体内；所述主轴的一端通过联轴器与旋转步进电机的电机轴连接，其另一端穿过主轴轴承的内孔与夹持机构连接，且主轴的外周与主轴轴承的内孔紧密配合连接；旋转步进电机外接电源。

所述夹持机构包括三爪卡盘、法兰和圆螺母，所述三爪卡盘通过螺栓与法兰连接；所述法兰的端面与三爪卡盘的端面之间设有空隙；圆螺母置于所述空隙中，且其内孔与旋转机构的主轴配合连接；法兰的内孔与旋转机构的主轴配合连接。

所述旋转机构的主轴在与法兰的内孔、止动垫圈的内孔配合的轴段上设有外螺纹，且法兰的内孔、圆螺母的内孔分别设有内螺纹；主轴通过螺纹与法兰的内孔、圆螺母的内孔配合连接。

所述箱体的前端还设有前端盖，前端盖设有内孔，且其内孔与主轴的外周配合连接。

所述前端盖的内孔与主轴的外周之间还置有密封圈。

所述定距机构包括直线轴承、光轴、丝母座、丝母、丝杆、电机固定架和定距步进电机，所述光轴固定在床身上方；直线轴承、丝母座均分别连接于底座板的下方，且直线轴承与光轴可滑动地连接；所述丝母与丝母座连接，且丝母套接在丝杆的外周；床身的两端均设有轴承座，轴承座内设有丝杆轴承，丝杆的外周与丝杆轴承的内孔配合连接，且其端部通过联轴器与定距步进电机连接；定距步进电机与电机固定架连接，电机固定架通过螺栓固定在床身外侧壁上，且定距步进电机外接电源。

丝杆优选为滚珠丝杆。

所述直线轴承、丝母座均分别通过螺栓结构连接于底座板的下方；丝母与丝母座通过螺栓结构连接；所述丝母与丝杆可移动地连接。

上述强化翘片换热管加工定位装置的加工定位方法，具体包括如下步骤：

(1)定位：打开夹持机构中的三爪卡盘，并将被加工的强化翘片换热管工件安装在三爪卡盘上，并通过扳手夹紧三爪卡盘，进而通过三爪卡盘夹紧所述工件；

(2)犁削加工：外部的刀盘向工件进刀，对工件进行犁削作业；待犁削完毕后，外部的刀盘退刀；

(3)旋转：接通电源，启动旋转机构中的旋转步进电机，旋转步进电机带动主轴旋转一定角度(优选为10度)，同时，主轴带动与其连接的法兰旋转一定角度(优选为10度)，进而带动安装在三爪卡盘上的工件旋转一定角度(优选为10度)；

(4)定距：接通电源，启动定距机构中的定距步进电机，定距步进电机带动丝杆转动，丝母在丝杆的转动下，向前直线移动，进而带动丝母座向前直线移动，以使底座板下方的直线轴承沿光轴向前直线移动，进而带动底座板、箱体、法兰、三爪卡盘、工件同步地向前直线移动，当工件移动到设定距离(优选为2mm)后，断开电源，停止旋转步进电机的转动；

(5)循环执行步骤(2)～步骤(4)，直至完成强化翘片换热管工件的加工，形成强化翘片换热管成品。

本发明的旋转步进电机、定距步进电机以及外部刀盘的运动可采用数控技术进行控制。

本发明可满足强化翘片换热器厂家高效生产需求的强化翘片换热管定位、夹持、旋转、定距装置。该装置自动化程度高，与犁销多个翘片的刀盘配合，完成强化翘片换热管在犁削前的定位、夹紧，在刀盘犁削后旋转、定距。具体的工步是刀具插入工件—犁削—刀具退回、将工件旋转10度、移动2mm，完成一个循环，实现了连续作业。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1、本发明可控制旋转步进电机、定距步进电机转动，通过采用旋转机构、定距机构来控制工件旋转角度及直线移动距离，具有加工精度高等优点；直线移动采用滚珠丝杆，响应速度快，转动角度与移动距离精确，实现了高效精密生产的需求。

2、本发明可采用数控技术控制各部分顺序动作，可靠性大大提高。

3、本发明采用三爪卡盘定位、夹持被加工工件，前后位置可以调节，可适应不同管径铜管加工的优点。

附图说明

图1是本发明装置的侧视图。

图2是图1所示装置的A-A剖视图。

图3是图1所示装置的俯视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

图1～图3示出了本实施例的具体结构示意图，如图1所示，本强化翘片换热管加工定位装置，包括箱体8、旋转机构、夹持机构、定距机构、底座板32和床身36，如图2所示，箱体8的下方通过螺栓20固定在底座板32上，夹持机构置于箱体8的前端，旋转机构置于箱体8内，并延伸出箱体8外与夹持机构连接；定距机构、床身36均设置于底座板32的下方，且定距机构分别与定距机构、床身36连接。

如图2所示，所述箱体8内设有一将箱体隔成两个腔体的中间隔板40，箱体8的前端侧壁、中间隔板40上均分别设有同轴的轴承座孔，且箱体8的后端侧壁上也设有与轴承座孔同轴的孔；所述旋转机构的主轴10依次穿过箱体8的后端侧壁上的孔、中间隔板40上的轴承座孔、前端侧壁的轴承座孔，并与所述箱体8的后端侧壁上的孔、中间隔板40上的轴承座孔、前端侧壁的轴承座孔配合连接。

所述旋转机构包括主轴轴承9、主轴轴承39、主轴10、联轴器和旋转步进电机17，主轴轴承9、主轴轴承39置于箱体8的轴承座孔内；旋转步进电机17通过螺栓固定于箱体8的后端外侧壁上，且其电机轴16穿过箱体8的后端侧壁上的孔伸入箱体8内；所述主轴10的一端通过联轴器13、联轴器15与旋转步进电机17的电机轴16连接，其另一端穿过主轴轴承9的内孔、主轴轴承39的内孔与夹持机构连接，且主轴10的外周与主轴轴承9、主轴轴承39的内孔紧密配合连接；旋转步进电机17外接电源。联轴器13与联轴器15通过螺栓11、螺栓12连接。主轴10在与联轴器配合的轴段上还设有键槽14。

如图2所示，所述夹持机构包括三爪卡盘1、法兰4和圆螺母2，所述三爪卡盘1通过螺栓3与法兰4连接；所述法兰4的端面与三爪卡盘1的端面之间设有空隙；圆螺母2置于所述空隙中，且其内孔与旋转机构的主轴配合连接；法兰4的内孔与旋转机构的主轴10配合连接。

所述旋转机构的主轴10在与法兰4的内孔、圆螺母2的内孔配合的轴段5上设有外螺纹，且法兰4的内孔、圆螺母2的内孔分别设有内螺纹；主轴10通过螺纹与法兰4的内孔、圆螺母2的内孔配合连接。

所述箱体8的前端还设有前端盖18，前端盖18设有内孔，且其内孔与主轴10的外周配合连接，前端盖18通过螺栓6连接在箱体8上。

所述前端盖18的内孔与主轴10的外周之间还置有密封圈7。

所述定距机构包括直线轴承33、光轴34、丝母座24、丝母25、丝杆26、电机固定架28和定距步进电机41，所述光轴34固定在床身36上方；如图1所示，直线轴承33、丝母座24均分别连接于底座板32的下方，且直线轴承33与光轴34可滑动地连接；所述丝母25与丝母座24连接，且丝母25套接在丝杆26的外周；床身36的两端分别设有轴承座35、轴承座38，如图1所示，轴承座35、轴承座38通过螺栓连接在床身36上；轴承座35、轴承座38内分别设有丝杆轴承37、丝杆轴承27，丝杆26的外周与丝杆轴承37、丝杆轴承27的内孔配合连接，且如图3所示，丝杆26的端部通过联轴器30与定距步进电机41连接；定距步进电机41与电机固定架28连接，电机固定架28通过螺栓29固定在床身36外侧壁上，且定距步进电机41外接电源。

直线轴承33也为两个，分别设于底座板32的下方两侧；对应地，光轴34也为两个，分别设于底座板32的下方两侧及床身36上方。

丝杆26与联轴器30配合连接的杆段上设有键槽31。

丝杆26为滚珠丝杆。

所述直线轴承33通过螺栓19连接于底座板32的下方，丝母座24通过螺栓22、螺栓23连接于底座板32的下方；丝母25与丝母座24通过螺栓21连接；所述丝母25与丝杆26可移动地连接。

上述强化翘片换热管加工定位装置的加工定位方法，具体包括如下步骤：

(1)定位：打开夹持机构中的三爪卡盘1，并将被加工的强化翘片换热管工件安装在三爪卡盘1上，并通过扳手夹紧三爪卡盘1，进而通过三爪卡盘1夹紧所述工件；

(2)犁削加工：外部的刀盘向工件进刀，对工件进行犁削切削作业；待犁削切削完毕后，外部的刀盘退刀；

(3)旋转：接通电源，启动旋转机构中的旋转步进电机17，旋转步进电机17带动主轴10旋转10度，同时，主轴10带动与其连接的法兰4旋转10度，进而带动安装在三爪卡盘1上的工件旋转10度；

(4)定距：接通电源，启动定距机构中的定距步进电机41，定距步进电机41带动丝杆26转动，丝母25在丝杆26的转动下，向前直线移动，进而带动丝母座24向前直线移动，以使底座板32下方的直线轴承33沿光轴34向前直线移动，进而带动底座板32、箱体8、法兰4、三爪卡盘1、工件同步地向前直线移动，当工件移动2mm后，断开电源，停止旋转步进电机17的转动；

(5)循环执行步骤(2)～步骤(4)，直至完成强化翘片换热管工件的加工，形成强化翘片换热管成品。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.强化翘片换热管加工定位装置，其特征在于：包括箱体、旋转机构、夹持机构、定距机构、底座板和床身，箱体的下方固定在底座板上，夹持机构置于箱体的前端，旋转机构置于箱体内，并延伸出箱体外与夹持机构连接；定距机构、床身均设置于底座板的下方，且定距机构分别与底座板、床身连接；所述旋转机构包括主轴轴承、主轴、联轴器和旋转步进电机，主轴轴承置于箱体的轴承座孔内；旋转步进电机通过螺栓结构固定于箱体的后端外侧壁上，且其电机轴穿过箱体的后端外侧壁上的孔伸入箱体内；所述主轴的一端通过联轴器与旋转步进电机的电机轴连接，其另一端穿过主轴轴承的内孔与夹持机构连接，且主轴的外周与主轴轴承的内孔紧密配合连接；旋转步进电机外接电源；所述定距机构包括直线轴承、光轴、丝母座、丝母、丝杆、电机固定架和定距步进电机，所述光轴固定在床身上方；直线轴承、丝母座均分别连接于底座板的下方，且直线轴承与光轴可滑动地连接；所述丝母与丝母座连接，且丝母套接在丝杆的外周；床身的两端均设有轴承座，轴承座内设有丝杆轴承，丝杆的外周与丝杆轴承的内孔配合连接，且其端部通过联轴器与定距步进电机连接；定距步进电机与电机固定架连接，电机固定架通过螺栓固定在床身外侧壁上，且定距步进电机外接电源。

2.根据权利要求1所述的强化翘片换热管加工定位装置，其特征在于：所述箱体内设有一将箱体隔成两个腔体的中间隔板，箱体的前端侧壁、中间隔板上均分别设有同轴的轴承座孔，且箱体的后端外侧壁上也设有与轴承座孔同轴的孔；所述旋转机构依次穿过箱体的后端外侧壁上的孔、中间隔板上的轴承座孔、前端侧壁的轴承座孔，并与所述箱体的后端外侧壁上的孔、中间隔板上的轴承座孔、前端侧壁的轴承座孔配合连接。

3.根据权利要求1所述的强化翘片换热管加工定位装置，其特征在于：所述夹持机构包括三爪卡盘、法兰和圆螺母，所述三爪卡盘通过螺栓与法兰连接；所述法兰的端面与三爪卡盘的端面之间设有空隙；圆螺母置于所述空隙中，且其内孔与旋转机构的主轴配合连接；法兰的内孔与旋转机构的主轴配合连接。

4.根据权利要求3所述的强化翘片换热管加工定位装置，其特征在于：所述旋转机构的主轴在与法兰的内孔、圆螺母的内孔配合的轴段上设有外螺纹，且法兰的内孔、圆螺母的内孔分别设有内螺纹；主轴通过螺纹与法兰的内孔、圆螺母的内孔配合连接。

5.根据权利要求3所述的强化翘片换热管加工定位装置，其特征在于：所述箱体的前端还设有前端盖，前端盖设有内孔，且其内孔与主轴的外周配合连接。

6.根据权利要求5所述的强化翘片换热管加工定位装置，其特征在于：所述前端盖的内孔与主轴的外周之间还置有密封圈。

7.根据权利要求3所述的强化翘片换热管加工定位装置，其特征在于：所述直线轴承、丝母座均分别通过螺栓结构连接于底座板的下方；丝母与丝母座通过螺栓结构连接；所述丝母与丝杆可移动地连接。

8.权利要求3所述强化翘片换热管加工定位装置的加工定位方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）定位：打开夹持机构中的三爪卡盘，并将被加工的强化翘片换热管工件安装在三爪卡盘上，并通过扳手夹紧三爪卡盘，进而通过三爪卡盘夹紧所述工件；

（2）犁削加工：外部的刀盘向工件进刀，对工件进行犁削作业；待犁削完毕后，外部的刀盘退刀；

（3）旋转：接通电源，启动旋转机构中的旋转步进电机，旋转步进电机带动主轴旋转一定角度，同时，主轴带动与其连接的法兰旋转一定角度，进而带动安装在三爪卡盘上的工件旋转一定角度；

（4）定距：接通电源，启动定距机构中的定距步进电机，定距步进电机带动丝杆转动，丝母在丝杆的转动下，向前直线移动，进而带动丝母座向前直线移动，以使底座板下方的直线轴承沿光轴向前直线移动，进而带动底座板、箱体、法兰、三爪卡盘、工件同步地向前直线移动，当工件移动到设定距离后，断开电源，停止旋转步进电机的转动；

（5）循环执行步骤（2）～步骤（4），直至完成强化翘片换热管工件的加工。

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