CN102689235B - 一种多工位管端加工设备 - Google Patents

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Abstract

一种多工位管端加工设备，包括有机座和刀架，其特征在于：刀架包括有竖直设置的固定板和可转动地连接于该固定板上的刀盘，刀盘上沿周向安装有多把刀具；机座在刀架的正前方还设置有管件夹持装置，该管件夹持装置包括有带至少两个工作位的工作台，每一工作位上设置有模具，模具开设有模腔，机架上还设置有可驱动刀架沿靠近或远离工作台的方向做直线运动的主驱动装置。与现有技术相比，本发明一次可以安装多把不同功能的刀具，只要转动刀盘即可实现换刀，省去了每加工一个工序需要换一次刀具的麻烦，节省了刀具更换的时间，提高了加工效率；刀架前方设置有多工位的工作台，可以实现多个管件同步加工，提高设备利用率，满足集成化加工的要求。

Description

一种多工位管端加工设备
技术领域
本发明涉及一种管端加工设备，特别是一种用于汽车排气歧管管端成型的多工位管端加工设备。
背景技术
汽车排气歧管是一种形状复杂多样的异形管件结构，其作用是使废气在管道内产生涡流，能够强制性地驱出废气，并且提高排气速度。由于排气歧管为非规则形状，通常排气歧管的两端管口形状也不相同，传统排气歧管的管口加工过程一般需要多道工序才能完成，每个工序都需要经过一次夹装，费时费力，加工精度和效率低。
为了提高异形管件的管口加工效率，现有技术有专利号为ZL201120068846.0的中国实用新型《多工位歧管管端成型装置》公开了这样一种汽车零件的加工装置，该装置包括有一对可相互对合的上模和下模，上、下模对合后形成一个与待加工的歧管形状相适应、并可夹持固定歧管的内腔；下模的基体上固定安装有四个液压缸支架，每个液压缸支架上安装有一个液压缸，四个液压缸的伸缩部分分别驱动一个圆形管端定径模头、一个圆形管端切割模头、一个异形管端成型模头和一个异形管端切割模头。
上述专利通过一次夹装可以实现多个工位的加工，使得整个歧管的管端成型在一个工序中即可一次完成，避免了多次定位造成的定位误差。但是，上述专利的上模和下模对合后每次只能装夹一个歧管，无法实现多个歧管同时进行管端加工的需求；而且，上模和下模所形成的内腔只能适用于一种待加工歧管的形状，无法加工其他不同管径与形状的歧管，若要加工其他形状的歧管则需要更换另一台设备或者更换上、下模，对于汽车管件的生产厂家来说，不同规格的歧管就需要对应不同的管端加工设备，每个设备的加工对象单一，设备利用率低，投入成本高，无法达到高效经济化的管端自动化加工要求，还有待于作进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种夹装方便、加工效率高并且可同时加工不同管径与形状的管件的多工位管端加工设备。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多工位管端加工设备，包括有机座和安装在该机座上的刀架，其特征在于：所述刀架包括有竖直设置的固定板和可转动地连接于该固定板上的刀盘，所述刀盘上沿周向安装有多把刀具；所述机座在所述刀架的正前方还设置有管件夹持装置，该管件夹持装置包括有带至少两个工作位的工作台，每一工作位上设置有模具，所述模具开设有可固定待加工管件的模腔，并且，所述刀架上还设置有可驱动所述刀架沿靠近或远离所述工作台的方向做直线运动的主驱动装置。
刀盘相对于固定板的转动可以通过现有技术中的各种结构实现，为了使得刀架的结构更为紧凑，减少刀架的体积，作为优选，所述刀盘和所述固定板之间设置有第一转盘轴承，其中，所述的第一转盘轴承包括有外座圈和内齿圈，所述外座圈可转动地套设连接于所述内齿圈之外，所述外座圈与所述固定板固定相连，所述内齿圈与所述刀盘固定相连，所述刀架上还设置有能驱动所述内齿圈旋转的第一驱动装置。
作为优选，所述的第一驱动装置简单地可以第一电机，所述第一电机具有能与所述内齿圈相啮合的第一齿轮轴。
为了保证刀具连接的可靠性，防止刀具在工作中，刀体发生转动，作为优选，所述的刀具包括有刀头、刀体和刀柄，所述刀体和刀柄固定连接为一体，所述刀盘的正面开设有可供所述刀柄插入的刀具安装孔，所述刀盘的圆周面在对应每一刀具的位置开设有沿径向布置的通孔，所述通孔内插设有能与所述刀柄相抵而防止所述刀体转动的限位销。于是，采用限位销和刀柄相抵配合方式，不仅可以实现刀体的固定，防止刀体转动，而且还方便刀具的安装和拆卸，更加节省刀具更换的时间。
为了提高限位销和刀柄的接触摩擦力，进一步提高定位可靠性，作为优选，所述刀柄上成型有平面，该平面上设置有锯齿状凸起，所述限位销上成型有斜面，该斜面上设置有能与所述锯齿状凸起相配合限位的齿槽。
考虑到刀具的种类有多种多样，对于钻孔加工类的刀具，在加工过程中，刀头是可转动地设置于刀体上的，为了驱动刀头的转动，作为优选，所述刀柄的底部还设置有能驱动所述刀头一起转动的齿轮，所述刀盘和所述固定板之间设置有第二转盘轴承，所述第二转盘轴承包括有内座圈和外齿圈，所述外齿圈可转动地套设连接于所述内座圈之外，所述内座圈与所述固定板固定相连，所述外齿圈与所述刀盘固定相连，并且，所述刀具的齿轮与所述外齿圈相啮合，所述刀架上还设置有能驱动所述外齿圈旋转的第二驱动装置。于是，当第二驱动装置工作时，通过第二转盘轴承的外齿圈可以带动与该外齿圈相啮合刀具的刀头旋转，实现钻孔加工。
作为优选，所述的第二驱动装置也可以简单地选择为第二电机，所述第二电机具有能与所述外齿圈相啮合的第二齿轮轴。
为了保证刀盘的转动定位精度，防止在加工过程中刀盘相对于固定板发生转动偏移，作为优选，所述刀盘的圆周面上在对应每一刀具的位置还分别设置有一感应器，所述固定板的圆周面上设置有一能分别与每一所述的感应器对应接触的感应触头，所述固定板和刀盘之间还设置有当所述感应触头和感应器对应接触的状态下防止所述刀盘相对于固定板转动的锁定装置。于是，感应器和感应触头的配合能够检测刀盘是否转动到位，在转动到位的时候，感应装置会发送信号给锁定装置，进而将刀盘和固定板进行固定，防止加工过程中刀盘的偏移，提高加工精度和质量。
考虑到加工方便和结构简单，作为优选，所述的锁定装置包括有液压缸，所述固定板的正面开设有第一定位孔，所述刀盘的正面沿周向开设有多个能分别与所述第一定位孔相对齐的间隔设置的第二定位孔，所述第二定位孔的间隔角度为所述刀具沿所述刀盘分布的间隔角度，在所述感应触头和感应器对应接触的状态下，所述液压缸的活塞杆穿过相互对齐的第一定位孔和第二定位孔而实现所述固定板和刀盘的固定连接。当刀盘转动到位后，感应信号触发液压缸动作，液压缸控制活塞杆插入相互对齐的第一定位孔和第二定位孔之内，从而实现刀盘和固定板的固定连接，当刀盘要继续转动时，液压缸控制活塞杆缩回，刀盘又可以相对于固定板实现转动。
可以采用现有技术中的各种设备来驱动刀架做直线移动，如齿轮齿条、滑块导轨等，作为优选，所述的主驱动装置可以采用以下结构实现：其包括有第三电机、丝杠轴和推板，所述第三电机的输出端与所述丝杠轴相连并能驱动该丝杠轴旋转，所述刀架沿轴向开设有可供所述丝杠轴穿过的轴孔，所述推板固定连接在所述刀架的固定板上，所述推板开设有能与所述轴孔相对应的中心孔，该中心孔内设置有能与所述丝杠轴相配合的丝杠螺母。于是，第三电机带动丝杠轴转动，丝杠轴和推板上的螺母配合进而驱动整个刀架实现沿直线方向的移动，控制精度高，结构简单，容易实现。
与现有技术相比，本发明的优点在于：首先，采用了转塔式结构的刀架，整个刀架相对于机座竖直设置，所有刀具均设置在刀盘的同一侧面上，装卸更加方便；其次，刀盘为可转动结构，一次可以安装多把不同功能的刀具，只要转动刀盘即可实现换刀，省去了每加工一个工序需要换一次刀具的麻烦，节省了刀具更换的时间，提高了加工效率；再者，刀架前方设置有多工位的工作台，每个工作位上安装有可以对应夹装一种尺寸规格管件的模具，同一工作台可以同时夹装多个不同管径与形状的管件，也可以同时夹装多个相同规格的管件，再配合转塔式刀架，刀架在对应不同管件的位置安装不同规格的刀具，可以实现多个管件同步加工的目的，提高设备利用率，满足集成化加工的要求；另外，工作台上若夹装有多个同规格的管件，可以一次夹装后，通过刀盘的转动（更换不同的刀具）和模具的换位来进行各管件按工序步骤的依次加工，从而实现管件加工的流水线操作，减少因多次夹装引起的加工误差，提高管件的加工精度。
附图说明
图1为本发明实施例的整机立体结构示意图。
图2为本发明实施例的刀架结构示意图。
图3为本发明实施例的刀架立体分解图。
图4为本发明实施例的刀架内部配合结构示意图。
图5为本发明实施例的刀具固定方式结构示意图。
图6为图5所示的刀具结构示意图。
图7为图5所示的限位销结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～图7所示，本实施例为一种多工位管端加工设备，该设备采用转塔式刀具6，能够实现对异型管件（如汽车歧管）的管端加工，整机设备结构紧凑，加工效率高。
本实施例的多工位管端加工设备包括有机座1、安装在该机座1上的刀架3和设置于刀架3正前方的管件夹持装置，其中，机座1呈半封闭式的U形框架结构，管件夹持装置位于该机座1的U形开口位置，管件夹持装置包括有工作台2和设置于该工作台2上的两个工作位（也可以实际需要增加工作位的数量），每个工作位上设置有一副可夹持待加工管件的模具21，每副模具21包括有下模座211和能相对于该下模座211沿工作台2长度方向移动的上模座212，上模座212通过设置于工作台2一侧的油缸（或气缸）驱动做移动，上模座212和下模座211还可以同时进行翻转；每副模具21的上模座212和下模座211合模后，可以形成一个模腔，模腔的形状和待加工的管件形状相适配，根据实际加工要求，可以在同一工作台的不同工作位上配备相同模腔的两副模具，由此实现同种管件的多工位同步加工；或者也可以在同一工作台上配备不同模腔的两幅模具，由此实现不同管径与形状的管件同时加工，模具更换时只要将配对的上模座和下模座同时卸下，可以实现快速装卸，操作方便，大大提高了管件加工的效率。
本实施例的刀架3采用转塔式结构，该刀架3包括有竖直设置的固定板31和可转动地连接于该固定板31上的刀盘32，刀盘32上沿周向安装有多把用于管件端面加工的刀具6，刀架3上还设置有可驱动刀架3沿靠近或远离工作台2的方向做直线运动的主驱动装置，该主驱动装置包括有第三电机53、丝杠轴531和推板522，刀架3沿轴向开设有可供丝杠轴531穿过的轴孔，推板522固定连接在刀架3的固定板31上，推板522开设有能与轴孔相对应的中心孔，该中心孔内设置有能与丝杠轴531相配合的丝杠螺母，第三电机53的输出端与丝杠轴531相连并能驱动该丝杠轴531旋转，第三电机53启动后，通过丝杠轴531和丝杠螺母的配合能够推动整个刀架3沿轴向做直线移动，进而调整刀架3相对于待加工管件之间的距离。
本实施例的刀盘32为可转动地连接在固定板31上，为了实现刀盘32的可转动控制，刀盘32和固定板31之间设置有第一转盘轴承4，其中，第一转盘轴承4包括有外座圈41和内齿圈42，外座圈41可转动地套设连接于内齿圈42之外，外座圈41与固定板31固定相连，内齿圈42与刀盘32固定相连，刀架3上还设置有能驱动内齿圈42旋转的第一驱动装置，该第一驱动装置为第一电机51，第一电机51的输出端设置有能与内齿圈42相啮合的第一齿轮轴511。
本实施例的刀盘32为一圆盘结构，可以一次沿周向安装12把刀具6，每把刀具6包括有刀头61、刀体62和刀柄63，刀体62和刀柄63固定连接为一体，刀盘32的正面开设有可供刀柄63插入的刀具安装孔321，刀盘32的圆周面在对应每一刀具6的安装位置则开设有沿径向布置的通孔322，通孔322内插设有能与刀柄63相抵而防止刀体62转动的限位销7；为了能够实现刀具6的快速安装固定，并且有效防止刀体62的转动，本实施例的刀柄63上成型有一平面，该平面上形成有锯齿状的凸起631，限位销7上成型有一斜面，该斜面上形成有能与锯齿状的凸起631相配合限位的齿槽71，如图5、图6和图7所示，刀具6安装时，将刀柄63插入刀盘32的刀具安装孔321内，然后将限位销7插入刀盘32圆周上对应该刀具6的通孔322中，刀柄63在限位销7的作用下，通过凸起631和齿槽71之间的摩擦力实现刀体62的转动限位，保证刀具6在刀盘32上的固定安装。
通常，管件端面的加工包括有多种不同的工序，对于实现扩口、缩口等这类管端加工的刀具6来说，刀具6的刀头61在加工过程中是不旋转的，安装刀具6时只要将刀体62固定在刀盘32上即可；
而对于管端钻孔加工来说，刀头61在加工过程中要连续旋转，这类刀具6的刀柄63在底部还设置有能驱动刀头61一起转动的齿轮64，刀盘32和固定板31之间设置有第二转盘轴承8，该第二转盘轴承8包括有内座圈81和外齿圈82，外齿圈82可转动地套设连接于内座圈81之外，内座圈81与固定板31固定相连，外齿圈82与刀盘32固定相连，刀具6的齿轮64与外齿圈82相啮合，刀架3上还设置有能驱动外齿圈82旋转的第二驱动装置，该第二驱动装置为第二电机52，第二电机52具有能与外齿圈82相啮合的第二齿轮轴521；并且，为了使得结构更加紧凑，方便装配，第二转盘轴承8的外齿圈82直径小于第一转盘轴承4的内齿圈42直径，第二转盘轴承8可以整个容置于第一转盘轴承4的内齿圈42之中，参见图4。
为了保证刀盘32转动过一个角度后定位更加准确，同时防止在加工过程中，刀盘32发生转动偏移，本实施例的刀架3上还设置有电子感应锁定装置，具体结构为：刀盘32的圆周面在对应每一刀具6的位置分别设置有一感应器323，固定板31在圆周面上设置有一个能分别与每一感应器323对应接触的感应触头311；
固定板31和刀盘32之间还设置有锁定装置，该锁定装置包括有两个液压缸54，固定板31的正面沿任意一条径线方向的两端各开设有第一定位孔312，每个第一定位孔312的位置安装有一个液压缸54，刀盘32的正面沿周向则开设有多个能分别与第一定位孔312相对齐的间隔设置的第二定位孔324，第二定位孔324的间隔角度为刀盘32上的刀具6沿周向分布的间隔角度；为了提高连接可靠性，同时方便磨损更换，在每个第一定位孔312内设置有第一轴套541，在每个第二定位孔324内设置有第二轴套542，当感应触头311和任意一个感应器323相对接触的状态下，电子感应开关导通，并发送信号给两个液压缸54，每个液压缸54的活塞杆543伸出并穿入相对齐的一组第一定位孔312的第一轴套541和第二定位孔324的第二轴套542中，从而实现刀盘32和固定板31之间的锁定，感应器323和感应触头311能够检测刀盘32是否转动到位，提高刀盘32转动的准确性，锁定装置能够在刀盘32转动到位后实现刀盘32的固定，防止刀具6偏移，保证刀具6工作的精度（管端圆度加工精度能保证在0.05mm内）和可靠性，提升管件的产品加工质量。
本实施例的管端加工设备其工作原理为：首先将待加工的管件安装在工作台两个工作位对应的模具21上，每副模具21的模腔形状可以根据具体加工需要确定，当需要同时对不同管径和大小的管件进行管端加工时，此时，两个工作位上安装具有不同模腔形状的模具；当需要批量加工多个同种规格的管件时，则两个工作位上安装相同模腔形状的模具21；
启动第三电机53，通过丝杠轴531和推板522内的丝杠螺母的配合驱动整个刀架3沿机座1做直线移动，并控制刀架3运动至相对于工作台2的合适位置；根据待加工管件的管端加工要求，启动第一电机51，控制刀盘32转动并使得刀盘32上的刀具6对准所需要加工的各管件，当刀盘32转动到位后，第一电机51停止工作，感应器323和对应的感应触头311对齐，并发送电子信号给液压缸54，液压缸54的活塞杆543伸出并将固定板31和刀盘32固定于一体；然后，夹持在工作台2上的每一管件对应一把刀具6进行管端加工，如果是进行钻孔加工，则可以启动第二电机52，通过第二电机52和第二转盘轴承8的配合驱动刀头61旋转。
利用本实施例的管端加工设备进行管件加工，只需要进行一次工件（待加工管件）夹装和一次刀具6夹装，就可以实现多道工序的连续加工，在加工过程中，可以通过刀盘32的旋转来更换刀具6，以实现在同一工件上的不同工序的连续加工，也可以通过翻转模具21的上模座212和下模座211，来更换工件的待加工管端，以减少工件夹装的时间，并能够降低因多次夹装引起的加工误差。
本实施例的刀盘32上可以安装可转动的动力头，也可以同时安装螺纹车刀与攻牙丝锥，在整个加工工艺过程中，无需更换刀头61，即可实现管件的多工序流连续加工；其次，本实施例的工作台2上设置有双工作位，每个工作位上安装有模具21，实现多工位同时加工的目的；另外，本实施例中的主驱动装置（第三电机53）为一伺服电机，该伺服电机产生的轴向推力可以实现在0.1吨～70吨之间的调节，整台设备上的第一电机51、第二电机52、第三电机53、液压缸54和油缸的控制都可以通过数控编程进行控制，管件夹持装置的工作台2前部还可以安装切割机，工件和刀具6在一次夹装后可以连续进行切割、扩口、缩口、翻边、卷边、钻孔、拔孔、旋压、墩头和旋沟等等一系列管端加工功能，节省了装夹时间，大大提高了加工效率，管端加工的各种功能都能够通过本实施例的一台设备实现，集成化程度高，有利于数控自动化成产。

Claims (9)

1.一种多工位管端加工设备，包括有机座(1)和安装在该机座(1)上的刀架(3)，其特征在于：所述刀架(3)包括有竖直设置的固定板(31)和可转动地连接于该固定板(31)上的刀盘(32)，所述刀盘(32)上沿周向安装有多把刀具(6)；所述机座(1)在所述刀架(3)的正前方还设置有管件夹持装置，该管件夹持装置包括有带至少两个工作位的工作台(2)，每一工作位上设置有模具(21)，所述模具(21)开设有可固定待加工管件的模腔，并且，所述刀架(3)上还设置有可驱动所述刀架(3)沿靠近或远离所述工作台(2)的方向做直线运动的主驱动装置；
所述刀盘(32)和所述固定板(31)之间设置有第一转盘轴承(4)，其中，所述的第一转盘轴承(4)包括有外座圈(41)和内齿圈(42)，所述外座圈(41)可转动地套设连接于所述内齿圈(42)之外，所述外座圈(41)与所述固定板(31)固定相连，所述内齿圈(42)与所述刀盘(32)固定相连，所述刀架(3)上还设置有能驱动所述内齿圈(42)旋转的第一驱动装置。
2.根据权利要求1所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述的第一驱动装置为第一电机(51)，所述第一电机(51)具有能与所述内齿圈(42)相啮合的第一齿轮轴(511)。
3.根据权利要求1所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述的刀具(6)包括有刀头(61)、刀体(62)和刀柄(63)，所述刀体(62)和刀柄(63)固定连接为一体，所述刀盘(32)的正面开设有可供所述刀柄(63)插入的刀具安装孔(321)，所述刀盘(32)的圆周面在对应每一刀具(6)的位置开设有沿径向布置的通孔(322)，所述通孔(322)内插设有能与所述刀柄(63)相抵而防止所述刀体(62)转动的限位销(7)。
4.根据权利要求3所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述刀柄(63)上成型有平面，该平面上设置有锯齿状凸起(631)，所述限位销(7)上成型有斜面，该斜面上设置有能与所述锯齿状凸起(631)相配合限位的齿槽(71)。
5.根据权利要求3所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述的刀头(61)可转动地设置于所述刀体(62)上，所述刀柄(63)的底部还设置有能驱动所述刀头(61)一起转动的齿轮(64)，所述刀盘(32)和所述固定板(31)之间设置有第二转盘轴承(8)，所述第二转盘轴承(8)包括有内座圈(81)和外齿圈(82)，所述外齿圈(82)可转动地套设连接于所述内座圈(81)之外，所述内座圈(81)与所述固定板(31)固定相连，所述外齿圈(82)与所述刀盘(32)固定相连，并且，所述刀具(6)的齿轮(64)与所述外齿圈(82)相啮合，所述刀架(3)上还设置有能驱动所述外齿圈(82)旋转的第二驱动装置。
6.根据权利要求5所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述的第二驱动装置为第二电机(52)，所述第二电机(52)具有能与所述外齿圈(82)相啮合的第二齿轮轴(521)。
7.根据权利要求1所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述刀盘(32)的圆周面上在对应每一刀具(6)的位置还分别设置有一感应器(323)，所述固定板(31)的圆周面上设置有一能分别与每一所述的感应器(323)对应接触的感应触头(311)，所述固定板(31)和刀盘(32)之间还设置有当所述感应触头(311)和感应器(323)对应接触的状态下防止所述刀盘(32)相对于固定板(31)转动的锁定装置。
8.根据权利要求7所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述的锁定装置包括有液压缸(54)，所述固定板(31)的正面开设有第一定位孔(312)，所述刀盘(32)的正面沿周向开设有多个能分别与所述第一定位孔(312)相对齐的间隔设置的第二定位孔(324)，所述第二定位孔(324)的间隔角度为所述刀具(6)沿所述刀盘(32)分布的间隔角度，在所述感应触头(311)和感应器(323)对应接触的状态下，所述液压缸(54)的活塞杆(543)穿过相互对齐的第一定位孔(312)和第二定位孔(324)而实现所述固定板(31)和刀盘(32)的固定连接。
9.根据权利要求1～8任一权利要求所述的多工位管端加工设备，其特征在于：所述的主驱动装置包括有第三电机(53)、丝杠轴(531)和推板(522)，所述第三电机(53)的输出端与所述丝杠轴(531)相连并能驱动该丝杠轴(531)旋转，所述刀架(3)沿轴向开设有可供所述丝杠轴(531)穿过的轴孔，所述推板(522)固定连接在所述刀架(3)的固定板(31)上，所述推板(522)开设有能与所述轴孔相对应的中心孔，该中心孔内设置有能与所述丝杠轴(531)相配合的丝杠螺母。
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